西工大課件-8平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

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)及其傳動(dòng)特點(diǎn)§8－2平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用§8－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識§8－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)§8－1連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)

幾種常見的連桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)BACD曲柄搖桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)1.機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副；2.當(dāng)機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變時(shí)，可用改變各構(gòu)件的

相對長度來使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；3.可以通過改變各構(gòu)件的相對長度來得到眾多的連桿曲線，以滿足不同的軌跡設(shè)計(jì)要求。連桿機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于各桿相對長度連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)2.連桿或滑塊做變速運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力難以用一般平衡方法消除，因而連桿機(jī)構(gòu)不宜用于高速傳動(dòng)；1.傳動(dòng)路程長，傳動(dòng)誤差大，傳動(dòng)效率低；3.

連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜繁瑣，且一般多為近似解。連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)近年來的新方法、新的發(fā)展趨勢1.根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)理論，利用數(shù)學(xué)上的最優(yōu)化方法，借助計(jì)算機(jī)對機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)近年來已成為一個(gè)重要發(fā)展方面；2.已不再僅局限在單自由度的四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，更多地注意多自由度的多桿機(jī)構(gòu)的研究；3.同時(shí)兼顧運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的特性的研究；4.針對高速運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)彈性動(dòng)力學(xué)研究得到高速發(fā)展；§8－2平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)一.平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式BACD連桿機(jī)架連架桿連架桿各部名稱及運(yùn)動(dòng)形式連架桿直接與機(jī)架相連接的桿件連桿連接兩連架桿的桿機(jī)架固定的構(gòu)件搖桿只能做非整周擺動(dòng)的連架桿曲柄能整周轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本形式為：

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

雙曲柄機(jī)構(gòu)

雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)作用將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。特征兩個(gè)連架桿中一個(gè)為曲柄,另一個(gè)為搖桿的機(jī)構(gòu)ADCBADCB結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：連架桿AB為曲柄，CD為搖桿應(yīng)用：雷達(dá)天線，攪拌機(jī)器

運(yùn)動(dòng)構(gòu)變換

轉(zhuǎn)動(dòng)

搖動(dòng)1B2C34AD2.

雙曲柄機(jī)構(gòu)

1）一般雙曲柄機(jī)構(gòu)3）逆平行四邊形機(jī)構(gòu)特征：兩連架桿均為曲柄1）一般雙曲柄機(jī)構(gòu)特征：一般雙曲柄機(jī)構(gòu)ABD1234C2）平行四邊形機(jī)構(gòu)分類：（1）兩曲柄不等長（2）主動(dòng)曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（3）從動(dòng)曲柄變速轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)一般雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例：振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)

ABCD2）平行四邊形機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：（1）對應(yīng)邊桿長相等且平行；（2）兩曲柄等速、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；（3）連桿作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)。BCAD攝影平臺升降機(jī)構(gòu)DCAB播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)料斗耕地DCAB平行四邊形機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例ABCD平行四邊形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定問題天平改進(jìn)措施或加焊接構(gòu)件注意：在長邊做機(jī)架的平行四邊形機(jī)構(gòu)中，當(dāng)各構(gòu)件位于一條直線時(shí)（兩曲柄與機(jī)架共線時(shí)）從動(dòng)曲柄有可能反轉(zhuǎn)，即在曲柄通過機(jī)架位置時(shí)，存在運(yùn)動(dòng)不確定。加虛約束構(gòu)件第一種可能第二種可能平行四邊形機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例特點(diǎn)：

3）逆（反）平行四邊形機(jī)構(gòu)

車門開閉機(jī)構(gòu)（１）對應(yīng)邊桿長相等但連桿與機(jī)架不平行（２）兩曲柄反向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)AD123CB43.雙搖桿機(jī)構(gòu)BADC等腰梯形機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，兩連架桿均為搖桿一般雙搖桿機(jī)構(gòu)分類―兩搖桿等長―兩搖桿不等長鶴式起重機(jī)鑄造翻箱機(jī)構(gòu)BADCQADCBQQ一般雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例等腰梯形機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例－汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)DA123CBeABC1234偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)二.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化1.改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸ABC1234通過改變搖桿CD的長度（運(yùn)動(dòng)尺寸改變）,將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化成了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（將桿變成了塊―形狀改變）A1234D∞D(zhuǎn)∞BCBDCA1243DBCA312441ABCD2ABC1234e雙滑塊機(jī)構(gòu)桿件2上B點(diǎn)相對滑塊3上的C

鉸鏈點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)為定軸（繞C點(diǎn)）轉(zhuǎn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)半徑為32CAB4AB2C32ABCAB正弦機(jī)構(gòu)S→∞1234橢圓儀機(jī)構(gòu)2)改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與偏心輪機(jī)構(gòu)的相互演化124ACB

當(dāng)AB的距離很短時(shí)，常將曲柄改成偏心圓盤偏心輪機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)124ACBACB3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架―機(jī)構(gòu)的倒置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)變更機(jī)架曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)314A2BC擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),動(dòng)畫314A2BC移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（定塊機(jī)構(gòu)）曲柄搖塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)B314A2CC314A2B移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化實(shí)例曲柄搖塊機(jī)構(gòu)（連桿作機(jī)架）314A2BC314A2BC自卸卡車舉升機(jī)構(gòu)ABCD314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)手搖唧筒移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC1C2AB342B1CA34A2143CB2B1AC34AB1lBC>lAB，導(dǎo)桿AC整周轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例―小型刨床CAB1lBC<lAB，導(dǎo)桿AC擺動(dòng)應(yīng)用實(shí)例：牛頭刨床擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)§8－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識

※曲柄與機(jī)架重疊共線位置

1.平面四桿有曲柄的條件在四桿機(jī)構(gòu)中有整轉(zhuǎn)副的條件是曲柄能占據(jù)整周回轉(zhuǎn)中的任何位置，其中兩個(gè)重要位置為：※曲柄與機(jī)架拉直共線位置a≤b，a≤c，a≤d

三式聯(lián)立得：C′ADdabcＢ′在中：cDC″AB″dba在中：在中：1）最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)≤其他兩桿長度之和a+d≤b+ca+b≤c+da+c≤b+d由公式：得出以下結(jié)論：2）曲柄為最短桿（最短桿為連架桿之一或機(jī)架）BACDa≤b，a≤c，a≤d由公式：得出以下結(jié)論：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（曲柄為連架桿）雙曲柄機(jī)構(gòu)（曲柄為機(jī)架）CDBA通過機(jī)構(gòu)的倒置，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)可演變成如下機(jī)構(gòu)：BACD曲柄搖桿機(jī)構(gòu)BACD雙曲柄機(jī)構(gòu)BACD曲柄搖桿機(jī)構(gòu)BACD雙搖桿機(jī)構(gòu)低副的運(yùn)動(dòng)可逆性討論1

（1）當(dāng)已判明四桿機(jī)構(gòu)有曲柄存在時(shí),取不同構(gòu)件為機(jī)架會得到不同的機(jī)構(gòu)：

討論2

（2）當(dāng)已判明四桿機(jī)構(gòu)無曲柄存在時(shí),取任何構(gòu)件為機(jī)架只能得到雙搖桿機(jī)構(gòu)

■取與最短桿相鄰的構(gòu)件為機(jī)架則為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

■取與最短桿相對的構(gòu)件為機(jī)架則為雙搖桿機(jī)構(gòu)■取最短桿為機(jī)架則為雙曲柄機(jī)構(gòu)

極位夾角：當(dāng)機(jī)構(gòu)處在兩極位時(shí)，原動(dòng)件曲柄所在的兩個(gè)特殊位置（與連桿的共線位置）之間所夾的銳角θ稱為極位夾角。

極位：在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，搖桿處在兩個(gè)極限位置，簡稱極位。

2急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù)1）急回運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)特性ADC2B2B1C1搖桿的最大擺角：

j注意：急位夾角為曲柄兩特殊位置間所夾銳角CB

1ADCBBCCBCBCB

v1對應(yīng)搖桿從C1D位置擺到C2D

轉(zhuǎn)過的角度：φ

1=

1t1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

急回特性搖桿的第一個(gè)極位j搖桿從C1D

到C2D所用時(shí)間:t1對應(yīng)進(jìn)程曲柄轉(zhuǎn)過的角度：進(jìn)程：搖桿從第一個(gè)極位DC1擺向第二個(gè)極位DC2的運(yùn)動(dòng)過程α1=180°+θ從C1到C2的平均速度:=180°+

4ABCD231AB1C1DB2C2

1

1B2C2jv2

1回程：搖桿從第二個(gè)極位DC2擺回到第一個(gè)極位DC1的運(yùn)動(dòng)過程對應(yīng)回程曲柄轉(zhuǎn)過的角度：α2=180°－θ對應(yīng)搖桿從C2D

位置擺到C1D轉(zhuǎn)過的角度：φ注意：

搖桿從C2D到C1D所用時(shí)間:t2從C2到C1的平均速度:

2=

1t2=180°－

AD

2從C1D到C2D，搖桿擺過φ；從C2D到C1D，搖桿仍擺過φ。B1C1v1

2

1jα2=180°－θ由：α1=180°+θ

由：

2=

1t2=180°－

1=

1t1=180°+

2）行程速比系數(shù)K―該系數(shù)描述急回運(yùn)動(dòng)的急回程度已知：搖桿的這種特性稱為急回運(yùn)動(dòng)特性AB1C1B2C2關(guān)于行程速比系數(shù)的討論（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)具有急回特征的條件：（2）K↑急回特征越顯著（3）Ｋ與

的關(guān)系：（4）機(jī)構(gòu)急回特性用于非工作行程可以節(jié)省時(shí)間

↑K↑;

＝０時(shí),K＝1132132123123132132132123312213曲柄滑塊機(jī)構(gòu)急回特征的判斷結(jié)論：1.對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)沒有急回特性；2.偏心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有急回特性，且偏心距越大，急回特征越明顯。eA123C1213C2B2C1B1123C2擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)急位夾角的判斷擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)mnDΦ22ΦA(chǔ)問題：擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的演化原型？滑塊的原型導(dǎo)桿的原型dB1B2γ3.四桿機(jī)構(gòu)的壓力角α、傳動(dòng)角γ和死點(diǎn)

αF傳動(dòng)角γ

：與壓力角互余的角。壓力角——從動(dòng)桿(運(yùn)動(dòng)輸出件)活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)上力作用線

(不考慮摩擦)與該點(diǎn)絕對速度方位線所夾的銳角.

當(dāng)δ≤90°時(shí),γ是δ的對頂角；為連桿與搖桿之間所夾的位置角本節(jié)課后作業(yè)：8-1~8-3，8-5~8-9CABDDBACF當(dāng)δ>90°時(shí)，γ與δ互補(bǔ)傳動(dòng)角γ比壓力角α更直觀，故一般用傳動(dòng)角γ來描述機(jī)構(gòu)的傳力性能。本節(jié)課后作業(yè)：8-1~8-3，8-5~8-9ntt設(shè)計(jì)時(shí)要求:γmin≥50°切向分力:法向分力:▲切向分力F′越大，機(jī)構(gòu)的傳力性能越好，法向分力F″越大，機(jī)構(gòu)的傳力性能越差結(jié)論：為保證機(jī)構(gòu)的傳力性能，壓力角α不能過大，傳動(dòng)角γ不能過小。FαγF′壓力角α

、傳動(dòng)角γ對傳動(dòng)性能的影響B(tài)DCAF″F′F″T′γmin出現(xiàn)的位置：即此位置一定是：主動(dòng)件與機(jī)架共線兩位置之一。ABDCABDC曲柄與機(jī)架拉直共線曲柄與機(jī)架重疊共線

與相比較，其較小者為機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角。當(dāng)最小或最大時(shí)，都有可能出現(xiàn)死點(diǎn)4ABCD231機(jī)構(gòu)出現(xiàn)死點(diǎn)位置的條件——當(dāng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿為主動(dòng)構(gòu)件，曲柄為從動(dòng)構(gòu)件時(shí)；死點(diǎn)出現(xiàn)的位置——曲柄與連桿的兩次共線位置；死點(diǎn)出現(xiàn)的原因——曲柄所受力的力線恰好通過曲柄的回轉(zhuǎn)中心，此時(shí)傳動(dòng)角γ=0BC2B1A一般位置討論M死點(diǎn)出現(xiàn)的位置——曲柄與連桿的兩次共線位置；死點(diǎn)出現(xiàn)的原因——曲柄所受力的力線恰好通過曲柄的回轉(zhuǎn)中心，此時(shí)α=90°傳動(dòng)角γ=0由切向分力公式:死點(diǎn)位置討論得：AC1B1D1234B2C2D23A1F’A’E’D’G’B’C’采用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列法克服死點(diǎn)―蒸汽機(jī)車聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)克服死點(diǎn)方法借助慣性機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列法―在曲柄上加裝飛輪ABEFDCG飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)死點(diǎn)的利用：工件夾具ABCD1234工件PABCD1234A例1求下列曲柄滑塊機(jī)構(gòu)該位置的壓力角α、傳動(dòng)角γ，最小傳動(dòng)角位置，沖程H、極位夾角θ。設(shè)曲柄主動(dòng)。α12B′C′3B″C″FA132（a）BCH例求下列曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的沖程H、極位夾角θ，正、反行程。132CABe求沖程H、極位夾角θ。132BCB2123C2123C1B1AB2C2

2工作行程空回行程3B112C1

1H例4

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿桿長為：

LAB=200mm，LBC=350mm，

LCD=450mm，

LAD=500mm。求：1）該機(jī)構(gòu)為何種類型機(jī)構(gòu)？（要求寫出判定條件）2）不改變各桿桿長，如何將該機(jī)構(gòu)演化為雙搖桿機(jī)構(gòu)？3）在圖上標(biāo)出極位夾角θ；最小傳動(dòng)角γmin；4）AB桿的轉(zhuǎn)向；解：1）該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，曲柄為AB

桿。ABCD2）當(dāng)取CD桿為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)演化為雙搖桿機(jī)構(gòu)正行程3）在圖上標(biāo)出極位夾角θ；最小傳動(dòng)角γmin；4）AB桿的轉(zhuǎn)向；以A為圓心，以：為半徑畫圓弧交C

軌跡線得出：得出：以A為圓心，以：為半徑畫圓弧交C

軌跡線CADB正行程ABD3）在圖上標(biāo)出最小傳動(dòng)角γmin；比較、取小值。例5假設(shè)圖示導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)各部尺寸為已知，求：

1.

該機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件；

2.

圖示位置機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角；

3.

擺動(dòng)導(dǎo)桿的最大擺角ψ和極位夾角θ；

4.

最小傳動(dòng)角位置。D∞D(zhuǎn)∞解：1.2.

滑塊為二力桿nnABCab312VB3F3.擺動(dòng)導(dǎo)桿的最大擺角ψ和極位夾角θ

；4.最小傳動(dòng)角位置和最小傳動(dòng)角值。CAψθBACACB1一般位置的傳動(dòng)角B2FVB3FVB3結(jié)論？FVB3FVB31234B1234BADab例6在圖示的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，已知LAB=30mm，試問：（1）若機(jī)構(gòu)成為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)時(shí)，LAD的最小值為多少？（2）若LAD=60mm，LAB的最大值為多少？（3）如果LAB=60mm,若使該機(jī)構(gòu)成為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的條件？（4）該機(jī)構(gòu)的極位夾角θ。(在b圖上畫)

解（1）分析：該機(jī)構(gòu)的原型為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊原連桿機(jī)架原搖桿擺動(dòng)導(dǎo)桿BADab（1）若機(jī)構(gòu)成為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)時(shí)，LAD的最小值為多少？該機(jī)構(gòu)的原型為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件為或者由于所以有即：的最小值為30mm（2）若LAD=60mm，LAB的最大值為多少？由知：BADab（3）如果LAB=60mm,若使該機(jī)構(gòu)成為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的條件？機(jī)架為最短桿，并且滿足曲柄存在條件即：（4）該機(jī)構(gòu)的極位夾角θ。

ADBB’例7圖（a）、（b）兩導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。問：

（1）圖（a）若為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿，其演化原型是什么？

（2）圖（a）偏置導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)成為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的條件；

（3）圖（b）中AP不為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿的條件。其演化原型？ABCabeCABPabeD∞D(zhuǎn)∞解：（1）雙曲柄

（2）最短桿：AB桿最長桿：AD∞桿次長桿：CD∞桿（a）（b）（3）圖（b）中AP為擺動(dòng)導(dǎo)桿的條件。其演化原型？解：

最短桿：BC桿

最長桿：CD∞桿

次長桿：AD∞桿D∞D(zhuǎn)∞1）按曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化機(jī)架LAB不為最短桿,曲柄LBC為最短桿2）按雙搖桿機(jī)構(gòu)演化3）機(jī)構(gòu)演化原型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)CABPabe（b）e例8接上題.設(shè)b桿為主動(dòng)構(gòu)件求該位置時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角。VC3FγCABPabe1234F12F32F23VABabeC例9圖示為一六桿機(jī)構(gòu)。桿BC

為原動(dòng)件，其長度LBC=40mm,

滑塊E的行程H=50mm，行程速比系數(shù)K=2，要求最小傳動(dòng)角γmin=60°。試確定各構(gòu)件的長度。ABCDE示意圖解：1取長度比例尺作機(jī)構(gòu)圖AB滑塊的左極限位置左極限位置AB滑塊的右極限位置ABCDE示意圖右極限位置H根據(jù)極位夾角θ確定LAB

、LAD

桿的長度ABHABCDE根據(jù)最小傳動(dòng)角γmin=60°的要求。確定LDE。§8－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求滿足預(yù)定位置要求滿足預(yù)定的軌跡要求（起重機(jī)，攪拌機(jī)）方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題QQQQQQQ鶴式起重機(jī)QADCB攪拌機(jī)機(jī)構(gòu)1234ADCB一圖解法１.按連桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

3）按兩連架桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1）已知連桿活動(dòng)鉸鏈中心的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

（a）已知連桿兩位置設(shè)計(jì)--------有無數(shù)組解

（b）已知連桿三位置設(shè)計(jì)--------有唯一解2）已知固定鉸鏈中心的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)條件：已知兩固定鉸鏈點(diǎn)位置已知連桿三個(gè)標(biāo)線位置１）已知連桿兩活動(dòng)鉸鏈中心設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

B1C1B2C2●DA—有無數(shù)組解D1A1

A2

D2１.按連桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)ADAAAADDD2）已知連桿活動(dòng)鉸鏈中心三位置設(shè)計(jì)B1C1B2C2C3ADAB1C1D

為所求四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)果B3—有唯一解3）已知固定鉸鏈中心的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知條件:（1）已知兩固定鉸鏈位置；

BCE1F1E2F2E3F3要借用類型2）的設(shè)計(jì)方法來求解（2）已知連桿三個(gè)標(biāo)線位置。ADBADCBADCABCDABCDABCDBACDBACD采取機(jī)構(gòu)倒置的方法，從低副運(yùn)動(dòng)可逆性角度看機(jī)構(gòu)四邊形形成ABCDBCDAABCDABCDABCDABCDADBCACDBABCD返回28頁E1F1E2F2已知連桿BC三個(gè)標(biāo)線位置的設(shè)計(jì)E3F3ADAD設(shè)計(jì)步驟1）連接四邊形設(shè)計(jì)思路：機(jī)構(gòu)倒置轉(zhuǎn)化未知的BC桿轉(zhuǎn)化機(jī)架：轉(zhuǎn)化連桿：已知的AD桿2）剛化四邊形3）選擇基準(zhǔn)位置基準(zhǔn)位置4）反轉(zhuǎn)平移歸位反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)方法：E1A1D1F1E2F2A2D2基準(zhǔn)位置4）反轉(zhuǎn)平移歸位已知連桿三個(gè)標(biāo)線位置的設(shè)計(jì)E2F2A2D2E2F2A2D2E2F2A2D2E1A1D1F1E2F2A2D2E3F3A3D3E3F3A3D3E3F3A3D3E3F3A3D3E3F3A3D3基準(zhǔn)位置E1D1F1E2F2A2D2E3F3A3D3B1C1DA1E1F1C1B1AD技巧：

將待求桿作為轉(zhuǎn)化機(jī)架（在該題中將待求的CD桿轉(zhuǎn)化為機(jī)架，將原機(jī)架AD轉(zhuǎn)化為連架桿，將原曲柄AB轉(zhuǎn)化為連桿）f2y2E2y33）按兩連架桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)方法：反轉(zhuǎn)法難點(diǎn)：轉(zhuǎn)化機(jī)架和轉(zhuǎn)化連桿的選取ADy1E1E3f1B1B2f3B3解題步驟：剛化三位置多邊形→

反轉(zhuǎn)歸位已知條件：曲柄AB三位置；搖桿CD上標(biāo)線DE的三位置。ADB1E1B2E2E2B2

′A2′反轉(zhuǎn)基準(zhǔn)位置具體作法：

2.反轉(zhuǎn)歸位1.

指定基準(zhǔn)位置E2B2ADB1E1E2B2

′A2′E3B3B3E3B3′A3′E3ADB1E1E2B2

′A2′B3′A3′E3C1例7

一加熱爐門，擬用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來閉啟。根據(jù)工作要求，爐門須占有Ⅰ，Ⅱ兩個(gè)位置，并使得關(guān)閉時(shí)的外側(cè)面，在打開時(shí)的位置上能處于上方并與爐膛口平齊（以便放置被加熱的零件）。爐門上的點(diǎn)B和C時(shí)任意選取的鉸鏈點(diǎn)。試求固定鉸鏈點(diǎn)A、D的位置。B1B2C1C2ⅠⅡ解：1求A、D鉸鏈點(diǎn)B1B2C1C2ⅠⅡAD2設(shè)計(jì)檢驗(yàn)（1）爐門閉啟時(shí)是否與爐外壁干涉從位置Ⅰ到位置Ⅱ是爐門開啟的過程。檢驗(yàn)E點(diǎn)是否與爐外壁干涉。EDB1B2C1C2ⅡⅠ423P242設(shè)計(jì)檢驗(yàn)（1）爐門閉啟時(shí)是否與爐外壁干涉從位置Ⅰ到位置Ⅱ是爐門開啟的過程。檢驗(yàn)E點(diǎn)是否與爐外壁干涉。ω2A1VEP14P12P34P23E（2）驗(yàn)算最小傳動(dòng)角DB1B2C1C2ⅡⅠ4A231B1B2C2ⅡⅠ4C1B1B2C1ⅡⅠ4C2（3）驗(yàn)算爐門的穩(wěn)定性P24ω2D3AG23P14P23P12P344DAP24ω2在位置Ⅰ重力G對瞬心的力矩有使?fàn)t門打開的可能，故應(yīng)在操作柄上加定位卡。在位置Ⅱ重力G對瞬心的力矩與爐門關(guān)閉的轉(zhuǎn)向相反，故不會自動(dòng)關(guān)閉。GMM例8圖中給出了連桿2桿線BC

的兩個(gè)位置B1C1

、

B2C2，并給出了連架桿1的相應(yīng)的順時(shí)針轉(zhuǎn)角φ12和連架桿3的逆時(shí)針轉(zhuǎn)角ψ12設(shè)計(jì)此四鉸鏈機(jī)構(gòu)B2C2B1C1AD例9試設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，要求滿足AB1

、

AB2與DE1

、

DE2

兩組對應(yīng)位置，并要求滿足搖桿CD在第二位置為極限位置。已知和LAB和LAD（在圖中已按比例畫出），試用作圖法確定鉸鏈C的位置。要求注明四桿機(jī)構(gòu)ABCD。DCEE2E1B1ADB2ββE2E1B1ADB2ββC2搖桿CD在第二位置為極限位置A

例13

設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，兩連架桿AB、CD對應(yīng)位置AB、DE長度如圖示，且要求搖桿CD在第二個(gè)位置為極限位置。（要求：不必寫出作圖過程，但要保留作圖線，量出BC、CD的長度）

LAB=20mm，LAD=45mm，LDE=33mm。B1E2B2E150°60°70°60°DＡ解：1.

剛化四邊形2.選第二位置為反轉(zhuǎn)基準(zhǔn)反轉(zhuǎn)求解A1′B1′C2AB2E2例14

設(shè)計(jì)一鑄工車間震實(shí)式造型機(jī)工作臺的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。已知該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD上連桿BC一標(biāo)線MN的兩個(gè)位置，BC鉸鏈點(diǎn)在MN的中垂線上，以及固定鉸鏈點(diǎn)A、D的位置，用作圖法確定鉸鏈點(diǎn)B、C的位置。并判斷此機(jī)構(gòu)屬何種類型的機(jī)構(gòu)。M2N2M1N1ADA2′D2′解：1.

剛化四邊形2.

選位置1為轉(zhuǎn)化基準(zhǔn)C1B1AD1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);已知：搖桿CD桿長，擺角φ及行程速比系數(shù)K，試設(shè)計(jì)此曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。②任取一點(diǎn)D，作等腰三角形③過C1作C1C2的垂線，④作△PC2C1的外接圓，則A點(diǎn)必在此圓上。⑤選定A，設(shè)曲柄長為a

，連桿長為b

，則:AC1=b-a=>

a

=(AC2－AC1)/2

作∠C1C2P=90°－θ,交于P;,AC2=b+a,90°-θPθB2⑥以A為圓心，AC1為半徑作弧交于E,2按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)θb

=BC=(AC1+AC2)/2得:C1C2DAEφo=(AC2－AC1)/2,C2E2＝AB=a腰長為CD，擺角為φ;B1注意：

1.曲柄的軸心A

盡量不選在

FG劣弧上，否則機(jī)構(gòu)將不滿足

運(yùn)動(dòng)連續(xù)性要求2.曲柄的軸心A

盡量遠(yuǎn)離F、G

兩點(diǎn)，否則機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角將減小。C2DAC1φB2B1FG2）

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知K，滑塊沖程H，偏距e，要求設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。①求極位夾角θ

θ＝180°(K-1)/(K+1);②作C2C1

＝H③作射線C1M使∠C2C1M=90°－θ⑥以A為圓心，AC2為半徑作弧交于E

,得：⑤作偏距線e，交圓弧于A，即為所求。b=(AC1＋AC2)/2a=(AC1－AC2)

/2He90°-θAB1B2θMN90°-θC1C2④C1M與C2N交得O點(diǎn)，以為O點(diǎn)

為圓心，C1O為半徑作圓。2θ

作射線C2N

使∠C1C2N=90°－θoEDABφθ3)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析：由于θ與導(dǎo)桿擺角φ相等，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄長度a。已知：機(jī)架長度d，行程速比系數(shù)K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。問題：該機(jī)構(gòu)如何成為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)？admnDΦ2①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);③

分別作Dm、Dn線④由A分別向mD、nD

作垂線得：

②作垂線，在垂線上任選D，

取A點(diǎn)，使得：DA=dΦ2A∠ADm

、∠ADn＝φ/2θ＝φθ例1

試設(shè)計(jì)一腳踏軋棉機(jī)的曲柄四桿機(jī)構(gòu)，如要求踏板CD能離開水平位置上下各擺，且試求AB及BC的長度。C1C2解：1取長度比例尺做機(jī)構(gòu)圖。DAB2B1C1C22求E例2

設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿的長度行程速比系數(shù)機(jī)架，搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架間的夾角求曲柄的長度和連桿的長度。解:1取長度比例尺作機(jī)構(gòu)圖2，則：ABDCθ3求：DAC1θC2fB1B2EABCD解：1取長度比例尺做機(jī)構(gòu)圖。2K=1，則：例3設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿的長度行程速比系數(shù)搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架的間的角度，另一個(gè)極限位置與機(jī)架的間的角度為，求曲柄的長度和連桿的長度。3求、C2C1DB2AB1例4

試設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)曲柄AB和機(jī)架AD拉成一直線位置時(shí)為起始位置。當(dāng)曲柄逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過搖桿搖到右極限位置。已知搖桿的行程速比系數(shù)

搖桿機(jī)架。用圖解法求：1）曲柄和連桿的長度；

2）確定最小傳動(dòng)角的位置并量出最小傳動(dòng)角值A(chǔ)BCD解：（1）取長度比例尺作圖

（2）求θADθθC1fC2EB2B1AD2）求最小傳動(dòng)角例5

如圖所示，設(shè)已知碎礦機(jī)的行程速比系數(shù)，顎板長度顎板擺角曲柄長度求連桿的長度，并驗(yàn)算最小傳動(dòng)角是否在允許的范圍之內(nèi)ABCD解：1

取長度比例尺做機(jī)構(gòu)圖。

2計(jì)算極位夾角θK=1，則