第七平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

第七平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第1頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第八章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)8-1

連桿機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)8-2

平面連桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用8-3平面連桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)8-4

平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)8-5

多桿機(jī)構(gòu)本章教學(xué)內(nèi)容第2頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8-1連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)一、何謂連桿機(jī)構(gòu)

連桿機(jī)構(gòu)由若干個(gè)構(gòu)件通過低副連接而組成，又稱為低副機(jī)構(gòu)。共同特點(diǎn)：原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過不與機(jī)架直接相連的中間構(gòu)件傳遞到從動(dòng)件上。中間構(gòu)件稱為連桿.連桿機(jī)構(gòu)根據(jù)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面還是空間運(yùn)動(dòng)分為★空間連桿機(jī)構(gòu)★平面連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件多呈桿狀——簡(jiǎn)稱為桿根據(jù)桿數(shù)命名：四桿機(jī)構(gòu)動(dòng)畫動(dòng)畫動(dòng)畫第3頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)ABCD四桿機(jī)構(gòu)DEF四桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用非常廣泛，且是多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)著重討論第4頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點(diǎn)：①連桿機(jī)構(gòu)為低副機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)副為面接觸，壓強(qiáng)小，承載能力大，耐沖擊；②運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀多為平面或圓柱面，便于加工制造；③在原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變情況下，通過改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度可以使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；④可以連桿曲線可以滿足不同運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)要求；缺點(diǎn)：①由于運(yùn)動(dòng)積累誤差較大，因而影響傳動(dòng)精度；②由于慣性力不好平衡而不適于高速傳動(dòng)；③設(shè)計(jì)方法比較復(fù)雜。二、連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)第5頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8-2平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式基本型式——鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)

ABCD連架桿連架桿連桿曲柄：能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿。搖桿：只能在一定范圍內(nèi)搖動(dòng)的連架桿；周轉(zhuǎn)副：組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件能整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)擺轉(zhuǎn)副：不能作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副?！锴鷵u桿機(jī)構(gòu)★雙曲柄機(jī)構(gòu)★雙搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副全為轉(zhuǎn)動(dòng)副。動(dòng)畫演示第6頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月★曲柄搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若其兩個(gè)連架桿一為曲柄，一為搖桿，則此四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。應(yīng)用：雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)動(dòng)畫縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)動(dòng)畫第7頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若其兩個(gè)連架桿都是曲柄，則稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)?！镫p曲柄機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)：指相對(duì)兩桿平行且相等的雙曲柄機(jī)構(gòu)。平行四邊形機(jī)構(gòu)特性：▲兩曲柄同速同向轉(zhuǎn)動(dòng)▲連桿作平動(dòng)第8頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平行四邊形機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例車輪動(dòng)畫機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)升降機(jī)構(gòu)第9頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月逆平行（反平行）四邊形機(jī)構(gòu)：指兩相對(duì)桿長(zhǎng)相等但不平行的雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例車門開閉機(jī)構(gòu)動(dòng)畫第10頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月★雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)若兩連架桿都是搖桿，則稱其為雙搖桿機(jī)構(gòu)。應(yīng)用實(shí)例等腰梯形機(jī)構(gòu)：指兩搖桿長(zhǎng)相等的雙搖桿機(jī)構(gòu)。應(yīng)用實(shí)例汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)造型機(jī)翻箱機(jī)構(gòu)第11頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式◆改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸變搖桿為滑塊搖桿尺寸為無(wú)窮大曲線導(dǎo)軌曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)e=0第12頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)變連桿為滑塊正弦機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)連桿尺寸為無(wú)窮大從動(dòng)件3的位移與原動(dòng)件1的轉(zhuǎn)角成正比：移動(dòng)副可認(rèn)為是回轉(zhuǎn)中心在無(wú)窮遠(yuǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副演化而來(lái)二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式(續(xù))第13頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸偏心輪機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)★當(dāng)曲柄AB的尺寸較小時(shí)，由于結(jié)構(gòu)需要，常將曲柄作成幾何中心與回轉(zhuǎn)中心不重合的圓盤，稱此圓盤為偏心輪。★幾何中心與回轉(zhuǎn)中心間的距離稱為偏心距，等于曲柄長(zhǎng)。轉(zhuǎn)動(dòng)副B的半徑擴(kuò)大超過曲柄長(zhǎng)二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式(續(xù))第14頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆通過選用不同構(gòu)件為機(jī)架導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例小型刨床牛頭刨床二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式(續(xù))★回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：指導(dǎo)桿能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；★擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：指導(dǎo)桿只能在一定的角度內(nèi)擺動(dòng)的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。第15頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月曲柄搖塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)卡車車廂舉升機(jī)構(gòu)手搖唧筒選運(yùn)動(dòng)鏈中不同構(gòu)件為機(jī)架得不同機(jī)構(gòu)的方法稱為機(jī)構(gòu)的倒置二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式(續(xù))第16頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆運(yùn)動(dòng)副元素的逆換對(duì)于移動(dòng)副，將運(yùn)動(dòng)副兩元素的包容關(guān)系進(jìn)行逆換，并不影響兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件2包容構(gòu)件3構(gòu)件3包容構(gòu)件2曲柄搖塊機(jī)構(gòu)二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式(續(xù))第17頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4-3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件◆分析：構(gòu)件AB要為曲柄，則轉(zhuǎn)動(dòng)副A應(yīng)為周轉(zhuǎn)副；為此AB桿應(yīng)能占據(jù)整周中的任何位置；因此AB桿應(yīng)能占據(jù)與AD共線的位置AB'及AB''。由△DB''C''由△DB'C'兩兩相加第18頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆結(jié)論：

轉(zhuǎn)動(dòng)副A成為周轉(zhuǎn)副的條件：

1)最短桿長(zhǎng)度+最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度≤其余兩桿長(zhǎng)度之和

——桿長(zhǎng)條件

2)組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿是最短桿?！敉普摦?dāng)機(jī)構(gòu)尺寸滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副均為周轉(zhuǎn)副；其余轉(zhuǎn)動(dòng)副為擺轉(zhuǎn)副?！羝矫嫠臈U機(jī)構(gòu)有曲柄的條件

機(jī)構(gòu)尺寸滿足桿長(zhǎng)條件，且最短桿為機(jī)架或連架桿。一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件(續(xù))第19頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：圖示機(jī)構(gòu)尺寸滿足桿長(zhǎng)條件，當(dāng)取不同構(gòu)件為機(jī)架時(shí)各得什么機(jī)構(gòu)？取最短桿相鄰的構(gòu)件為機(jī)架得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最短桿為機(jī)架得雙曲柄機(jī)構(gòu)取最短桿對(duì)邊為機(jī)架得雙搖桿機(jī)構(gòu)一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件(續(xù))第20頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意：如果四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)條件，則不論取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。思考題：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件是什么？風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)滿足滿足桿長(zhǎng)條件的雙搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例：一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件(續(xù))第21頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù)1.機(jī)構(gòu)極位：曲柄回轉(zhuǎn)一周，與連桿兩次共線，此時(shí)搖桿分別處于兩極限位置，稱為機(jī)構(gòu)極位。2.極位夾角：機(jī)構(gòu)在兩個(gè)極位時(shí)，原動(dòng)件所處兩個(gè)位置之間所夾的銳角θ稱為極位夾角。3.急回運(yùn)動(dòng)：動(dòng)畫演示＞＞曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，搖桿往復(fù)擺動(dòng)的平均速度一快一慢，機(jī)構(gòu)的這種運(yùn)動(dòng)性質(zhì)稱為急回運(yùn)動(dòng)。搖桿C點(diǎn)平均速度＞第22頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.行程速比系數(shù)K

為表明急回運(yùn)動(dòng)程度，用反正行程速比系數(shù)K來(lái)衡量：q角愈大，K值愈大，急回運(yùn)動(dòng)性質(zhì)愈顯著。二、急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù)(續(xù))對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)θ=0，沒有急回運(yùn)動(dòng)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

θ≠0，有急回運(yùn)動(dòng)第23頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)急回的作用：節(jié)省空回時(shí)間，提高工作效率。注意：急回具有方向性二、急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù)第24頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.機(jī)構(gòu)壓力角機(jī)構(gòu)從動(dòng)件上作用點(diǎn)的力與該點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角，為機(jī)構(gòu)在此位置的壓力角a。三、四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角與死點(diǎn)2.傳動(dòng)角機(jī)構(gòu)壓力角的余角稱為機(jī)構(gòu)在此位置的傳動(dòng)角g。機(jī)構(gòu)常用傳動(dòng)角大小及變化來(lái)衡量機(jī)構(gòu)傳力性能的好壞。第25頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：

gmin出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一。3.最小傳動(dòng)角的位置：或三、四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角與死點(diǎn)（續(xù)）動(dòng)畫演示第26頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：若以搖桿CD為主動(dòng)件，則當(dāng)連桿與曲柄共線時(shí)，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角為零，這時(shí)CD通過連桿作用于從動(dòng)件AB上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，出現(xiàn)不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動(dòng)而“頂死”的現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)。4.死點(diǎn)三、四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角與死點(diǎn)（續(xù)）第27頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置三、四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角與死點(diǎn)（續(xù)）第28頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中使機(jī)構(gòu)通過死點(diǎn)的措施：措施一：將兩組以上組合而使各組機(jī)構(gòu)死點(diǎn)錯(cuò)位排列措施二：加裝飛輪利用慣性使機(jī)構(gòu)通過死點(diǎn)位置機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)三、四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角與死點(diǎn)（續(xù)）第29頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月利用死點(diǎn)實(shí)現(xiàn)特定工作要求的機(jī)構(gòu)示例：飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)工件夾緊機(jī)構(gòu)三、四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角與死點(diǎn)（續(xù)）第30頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性1.連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性：指連桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中，能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)給定的各個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)?？尚杏蚩尚杏蛑赣伤_定的范圍。2.可行域：指由所確定的范圍。3.不可行域：不可行域不可行域4.錯(cuò)位不連續(xù)指不連通的兩個(gè)可行域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)不連續(xù)。第31頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.錯(cuò)序不連續(xù)當(dāng)原動(dòng)件按通一方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，若其連桿不能按順序通過給定的各個(gè)位置，稱這種運(yùn)動(dòng)不連續(xù)為錯(cuò)序不連續(xù)。第32頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4-4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、平面連桿設(shè)計(jì)的基本問題1.平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)第一是根據(jù)給定的設(shè)計(jì)要求選定機(jī)構(gòu)型式；第二是確定各構(gòu)件尺寸，并要滿足結(jié)構(gòu)條件、動(dòng)力條件和運(yùn)動(dòng)連續(xù)條件等。2.平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的三大類基本命題（1）滿足預(yù)定運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要求◆要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角能夠滿足預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置關(guān)系；◆要求在原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定的條件下，從動(dòng)件能夠準(zhǔn)確地或近似地滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求。第33頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計(jì)時(shí)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角應(yīng)大小相等，方向相反，以實(shí)現(xiàn)車門的起閉。利用兩連架桿的轉(zhuǎn)角關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)計(jì)算。對(duì)數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)滿足預(yù)定運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要求機(jī)構(gòu)示例：一、平面連桿設(shè)計(jì)的基本問題（續(xù)）車門開閉機(jī)構(gòu)動(dòng)畫第34頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）滿足預(yù)定的連桿位置要求即要求連桿能依次點(diǎn)據(jù)一系列的預(yù)定位置。又稱為剛體導(dǎo)引問題飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)示例一、平面連桿設(shè)計(jì)的基本問題（續(xù)）鑄造用翻箱機(jī)構(gòu)第35頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）滿足預(yù)定的軌跡要求即要求機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中，連桿上某些點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡要求。機(jī)構(gòu)示例：動(dòng)畫鶴式起重機(jī)攪拌機(jī)機(jī)構(gòu)一、平面連桿設(shè)計(jì)的基本問題（續(xù)）第36頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)◆按兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知設(shè)計(jì)要求：從動(dòng)件3和主動(dòng)件1的轉(zhuǎn)角之間滿足一系列對(duì)應(yīng)位置關(guān)系分析：運(yùn)動(dòng)變量：設(shè)計(jì)參數(shù)：桿長(zhǎng)a,b,c,d和a0、f0

令a/a=1,b/a=m,c/a=n,d/a=l。m、n、l、a0、f0

第37頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計(jì)步驟：（1）建立坐標(biāo)系和桿矢量（2）列桿矢量封閉方程解析式令a/a=1,b/a=m,c/a=n,d/a=l。消去θ2iP2P1P0（3）將兩連架桿的已知對(duì)應(yīng)角代入上式，列方程組求解◆按兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）第38頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月方程共有5個(gè)待定參數(shù)，根據(jù)解析式可解條件：★當(dāng)兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置數(shù)N=5時(shí)可以實(shí)現(xiàn)精確解?！锂?dāng)N>5時(shí)不能精確求解，只能近似設(shè)計(jì)?！锂?dāng)N<5時(shí)可預(yù)選尺度參數(shù)數(shù)目N0=5-N，故有無(wú)窮多解。注意：注意：N=4或5時(shí)，方程組為非線性◆按兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）第39頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題：試設(shè)計(jì)如圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，要求其兩連架桿滿足如下三組對(duì)應(yīng)位置關(guān)系：q11=45o,q31=50o,q12=90o,q32=80o,q13=135o,q33=110o。分析：求解：

將三組對(duì)應(yīng)位置值代入解析式得：N=3則N0=2常選a0=f0=0oP0=1.533P1=-1.0628P2=0.7805n=1.533

l

=1.442

m=1.783根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，確定曲柄長(zhǎng)度，可求各構(gòu)件實(shí)際長(zhǎng)度?！舭磧蛇B架桿的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）第40頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆按期望函數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)★期望函數(shù)：要求四桿機(jī)構(gòu)兩連架桿轉(zhuǎn)角之間實(shí)現(xiàn)的函數(shù)關(guān)系y=f(x)?！镌佻F(xiàn)函數(shù)：連桿機(jī)構(gòu)實(shí)際實(shí)現(xiàn)的函數(shù)y=F(x)?！镌O(shè)計(jì)方法——插值逼近法（1）插值結(jié)點(diǎn)：再現(xiàn)函數(shù)和期望函數(shù)曲線的交點(diǎn)。（2）插值逼近法：指按插值結(jié)點(diǎn)的值來(lái)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。第41頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月☆在給定自變量x0~xm區(qū)間內(nèi)選取結(jié)點(diǎn)，則有f(x)=F(x)；☆將結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)值轉(zhuǎn)化為兩連架桿的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角；☆代入解析方程式，列方程組求解未知參數(shù)。（3）用插值逼近法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的作法：結(jié)點(diǎn)位置：f(x)=F(x)結(jié)點(diǎn)以外的位置：Dy=f(x)-F(x)≠0（4）插值結(jié)點(diǎn)的選取偏差大小取決結(jié)點(diǎn)數(shù)目和分布位置結(jié)點(diǎn)位置的分布根據(jù)函數(shù)逼近理論按下式選?。航Y(jié)點(diǎn)數(shù)：最多為5個(gè)i=1、2、……、m;m為插值結(jié)點(diǎn)總數(shù)。典型例題分析◆按期望函數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）第42頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計(jì)要求：要求連桿上某點(diǎn)M能占據(jù)一系列的預(yù)定位置Mi(xMi,yMi)且連桿具有相應(yīng)的轉(zhuǎn)角θ2i

。設(shè)計(jì)思路：

建立坐標(biāo)系Oxy，將四桿機(jī)構(gòu)分為左側(cè)雙桿組和右側(cè)雙桿組分別討論。2、按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)連桿位置的表示連桿上任一基點(diǎn)M的坐標(biāo)(xM,yM)連桿方位角θ2左側(cè)桿組右側(cè)桿組第43頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆左側(cè)雙桿組分析：由矢量封閉圖得寫成分量形式為消去θ1i整理得式中有5個(gè)待定參數(shù)：xA、yA、a、k、γ?？砂?個(gè)預(yù)定位置精確求解。N<5時(shí)，可預(yù)選參數(shù)數(shù)目N0=5-N，故有無(wú)窮多解。2、按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）第44頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)預(yù)定連桿位置數(shù)N=3：可預(yù)選參數(shù)xA、yA代入連桿三組位置參數(shù)X0、X1、X2右側(cè)桿組分析：同上根據(jù)左右桿組各參數(shù)有：2、按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）第45頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：確定機(jī)構(gòu)的各尺度參數(shù)和連桿上的描點(diǎn)位置M，使該點(diǎn)所描繪的連桿曲線與預(yù)定的軌跡相符。設(shè)計(jì)思路：分別按左側(cè)桿組和右側(cè)桿組的矢量封閉圖形寫出方程解析式。聯(lián)立求解左側(cè)桿組右側(cè)桿組第46頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月待定參數(shù)9個(gè)：xA、yA、xD、yD

、a、c、e、f、g在按預(yù)定軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)時(shí)可按9個(gè)點(diǎn)精確設(shè)計(jì)常用4~6點(diǎn)設(shè)計(jì)，以利于機(jī)構(gòu)優(yōu)化3、按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）第47頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）首先根據(jù)實(shí)際需要和給定條件選定四桿機(jī)構(gòu)類型（2）建立坐標(biāo)系和桿矢量（3）根據(jù)不同要求建立桿矢量封閉圖形（4）列桿矢量封閉方程解析式（5）代入已知條件列方程組（6）求解未知參數(shù)（計(jì)算機(jī)編程）用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)小結(jié)：第48頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、用圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1.按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

C12Ab12D◆已知連桿長(zhǎng)度及兩預(yù)定位置B1C1、B2C2，設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)步驟：B1C1C2B2設(shè)計(jì)分析：Ａ和Ｄ分別在B1B２和C1C２的垂直平分線上。鉸鏈Ｂ和Ｃ位置已知，固定鉸鏈Ａ和Ｄ未知。鉸鏈Ｂ和Ｃ軌跡為圓弧，其圓心分別為點(diǎn)Ａ和Ｄ。動(dòng)畫演示第49頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆已知連桿長(zhǎng)度，要求機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中占據(jù)圖示B1C1、B2C2、B3C3三個(gè)位置，試設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)。b12DAB1B2B3b23C1C2C3c23設(shè)計(jì)步驟：動(dòng)畫演示1.按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）第50頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分析：

在連桿上任取一點(diǎn)為鉸鏈點(diǎn)，則在連桿四個(gè)預(yù)定位置上的該點(diǎn)不一定在同一圓周上，導(dǎo)致無(wú)解。◆給定連桿的4個(gè)位置，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

當(dāng)按5個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，一般只能近似求解。

怎么辦？中心點(diǎn)：圓點(diǎn)所在圓弧的圓心。即為固定鉸接點(diǎn)。1.按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）找圓點(diǎn)：連桿上總能找到一些點(diǎn)，使其在連桿4個(gè)位置上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)位于同一個(gè)圓周上，稱這些點(diǎn)為圓點(diǎn)。并取為活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)。第51頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）設(shè)計(jì)方法

機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化法或反轉(zhuǎn)法：指根據(jù)機(jī)構(gòu)的倒置理論，通過取不同構(gòu)件為機(jī)架，將按連架桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的方法。2.按兩連架桿的預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)倒置第52頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.按兩連架桿的預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）用機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化法設(shè)計(jì)過程動(dòng)畫演示第53頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計(jì)要求：已知機(jī)架長(zhǎng)度d，要求原動(dòng)件順時(shí)針轉(zhuǎn)過α12角時(shí)，從動(dòng)件相應(yīng)的順時(shí)針轉(zhuǎn)過φ12，試設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)?！艚o定連架桿的兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)步驟：動(dòng)畫演示2.按兩連架桿的預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）第54頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計(jì)要求：已知機(jī)架長(zhǎng)度d，要求原動(dòng)件順時(shí)針轉(zhuǎn)過α12、α13角時(shí)，從動(dòng)件相應(yīng)的順時(shí)針轉(zhuǎn)過φ12、φ13，試設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)?！艚o定連架桿的3個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)步驟：動(dòng)畫演示2.按兩連架桿的預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）第55頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計(jì)要求：已知機(jī)架長(zhǎng)度d，要求原動(dòng)件順時(shí)針轉(zhuǎn)過α12、α13、α14角時(shí)，從動(dòng)件相應(yīng)的順時(shí)針轉(zhuǎn)過φ12、φ13、φ14，◆給定連架桿的4個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。2.按兩連架桿的預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）設(shè)計(jì)步驟第56頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：已知搖桿的長(zhǎng)度CD、擺角φ及行程速比系數(shù)K。

設(shè)計(jì)過程：3.按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟：動(dòng)畫演示第57頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月已知條件：滑塊行程H、偏矩e和行程速比系數(shù)K?！羟瑝K機(jī)構(gòu)3.按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）設(shè)計(jì)步驟：動(dòng)畫演示第58頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、用實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1.按兩連架桿對(duì)應(yīng)角位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：原動(dòng)件角位移（順時(shí)針）和從動(dòng)件角位移（逆時(shí)針）對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示1-21-21-21-21-21-2位置第59頁(yè)，課件共72頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.按兩連架桿對(duì)應(yīng)角位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)A1A2A3A4A5A6A7A9OB1B7B6B5B4B3B2DD1D2D3D4D5D6D7設(shè)計(jì)步驟：CK7K6K1