a機(jī)械設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)

§2—1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特性第二章平面連桿機(jī)構(gòu)§2—2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件§2—3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化本章要點(diǎn)1整理課件§2—1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特性第二章平面連桿1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄運(yùn)動(dòng)特性。2、平面連桿機(jī)構(gòu)、平面四桿機(jī)構(gòu)概念3、整轉(zhuǎn)副存在的條件。4、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化本章要點(diǎn)2整理課件1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)本章要點(diǎn)2整理課件§2—1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特性基本概念（P20）1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：全部用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)。它是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，其它型式的四桿機(jī)構(gòu)可看作是在它的基礎(chǔ)上通過演化而成的。3整理課件§2—1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特性基本概念（P20）32、機(jī)架：機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件，如桿4。3、連桿：不直接與機(jī)架連接的構(gòu)件，如桿2。4、連架桿：與機(jī)架用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接的構(gòu)件，如桿1、3。連架桿可分為：5、曲柄：能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿，如桿1；6、搖桿：只能繞機(jī)架作小于360°的某一角度擺動(dòng)

的連架桿，如3。4整理課件2、機(jī)架：機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件，如桿4。4整理課件在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按連架桿能否作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為：一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)二、雙曲柄機(jī)構(gòu)三、雙搖桿機(jī)構(gòu)5整理課件在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按連架桿能否作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，可將鉸一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿中，一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，則此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。曲柄1為原動(dòng)件，作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；搖桿3為從動(dòng)件，作變速往復(fù)擺動(dòng)。雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)特性6整理課件一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿中，一個(gè)為曲柄，雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)7整理課件雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)7整理課件1、機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的一些主要特性：擺角θψC1C2DAB1B2B

1C

2∵

1>

2,∴t1>t2,

⌒v2=C1C2/t2

1=180°+θ,⌒v1=C1C2/t1曲柄轉(zhuǎn)角

2=180°-θC1C2C2C1鉸鏈C的平均速度：v1<v2

它表明搖桿具有急回運(yùn)動(dòng)特性。慢行程快行程

8整理課件1、機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的一些主要特性：擺角θψ急回運(yùn)動(dòng)特性可用行程速度變化系數(shù)：（或行程速比系數(shù)）K表示：=

K=θ=180°（K-1）/（K+1）v2/v1（C2C1/t2）/

（C1C2/t1）t1/t2

1/

2（180°+θ）/（180°-θ）===極位夾角θ越大，K值越大，急回運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)越顯著。極限夾角計(jì)算公式：式中θ為搖桿處于兩極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的曲柄所夾的銳角，稱為極限夾角（C2AC1）

。9整理課件急回運(yùn)動(dòng)特性可用行程速度變化系數(shù)：（或行程速比系數(shù)連桿機(jī)構(gòu)輸出件具有急回特性的條件：1）原動(dòng)件等角速整周轉(zhuǎn)動(dòng)；2）輸出件具有正、反行程的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；3）極位夾角θ>0。10整理課件連桿機(jī)構(gòu)輸出件具有急回特性的條件：1）原動(dòng)件等2、死點(diǎn)位置：（主動(dòng)件條件）

在不計(jì)構(gòu)件的重力、慣性力和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦阻力的條件下:

當(dāng)搖桿為主動(dòng)件，連桿和曲柄共線時(shí)，過鉸鏈中心A的力，對(duì)A點(diǎn)不產(chǎn)生力矩，不能使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置

。BDACFDABCF11整理課件2、死點(diǎn)位置：（主動(dòng)件條件）在不計(jì)構(gòu)件的重力、慣性力工件夾緊機(jī)構(gòu)1、機(jī)構(gòu)停在死點(diǎn)位置，不能起動(dòng)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，靠慣性沖過死點(diǎn)。2、利用死點(diǎn)實(shí)例縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)12整理課件工件夾緊機(jī)構(gòu)1、機(jī)構(gòu)停在死點(diǎn)位置，不能起動(dòng)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，靠2、利3、壓力角和傳動(dòng)角ABCDαFvc（1）機(jī)構(gòu)壓力角:在不計(jì)摩擦力、慣性力和重力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸出件運(yùn)動(dòng)的力與輸出件上受力點(diǎn)的速度方向間所夾的銳角，稱為機(jī)構(gòu)壓力角，通常用α表示。13整理課件3、壓力角和傳動(dòng)角ABCDαFvc（1）機(jī)構(gòu)壓力角:在不計(jì)摩傳動(dòng)角：壓力角α的余角。ABCDγδvcαFF1F2通常用γ表示.F1為有效分力F1=Fcosα,F1

在連桿設(shè)計(jì)中，為度量方便，習(xí)慣用傳動(dòng)角γ來判斷機(jī)構(gòu)傳力性能。

γ

F1，機(jī)構(gòu)傳力性能越好，反之，機(jī)構(gòu)傳力越費(fèi)勁，傳動(dòng)效率越低。γ＝90－αγ＝δ，連桿和從動(dòng)搖桿之間所夾的銳角14整理課件傳動(dòng)角：壓力角α的余角。ABCDγδvcαFF1F2通常用γγmin≥[γ]；[γ]=30°∽60°；[γ]為許用傳動(dòng)角。

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線（

＝0o或

＝180o）的位置。機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)角γ是變化的，為了保證機(jī)構(gòu)的正常工作，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角作出如下規(guī)定（P23）15整理課件γmin≥[γ]；[γ]=30°∽60°；BD2=l12+l42-2l1l4cos

最小傳動(dòng)角的確定在ABD和BCD中：F2F2ABCD

γδFvcF1B’B’’C’’C’δmin

l1l2

l3l4δmanBD2=l22+l32-2l2l3cosBCD16整理課件BD2=l12+l42-2l1l4cos最小傳動(dòng)角的確γ=F2F2ABCD

γδFvcF1B’B’’C’’C’δmin

l1l2

l3l4δmanCosBCD=（l22+l32-l12-l42+2l1l4cos）

2l2l3CosBCD

180-CosBCD

CosBCD

CosBCD

(為銳角)(為鈍角)17整理課件γ=F2F2ABCDγδFvcF1B’B’’C’’C’δm二、雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。特例：平行雙曲柄機(jī)構(gòu)DABC3412運(yùn)動(dòng)特性：18整理課件二、雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿1、曲柄1為原動(dòng)件，作等角速轉(zhuǎn)動(dòng)；從動(dòng)件曲柄3也以相同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。平行雙曲柄機(jī)構(gòu)：其相對(duì)兩桿平行且相等。2、當(dāng)四個(gè)鉸鏈中心處于同一直線上時(shí)，將出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定狀態(tài)。B2C2AB1C1D123B3C3"C3ˊ為了消除這種運(yùn)動(dòng)不確定狀態(tài),可在主、從動(dòng)曲柄上錯(cuò)開一定角度再安裝一組平行四邊形機(jī)構(gòu)。ABCD123B1BˊCˊC1C1ˊB1ˊ19整理課件1、曲柄1為原動(dòng)件，作等角速轉(zhuǎn)動(dòng)；從動(dòng)件曲柄3也以相同角速度機(jī)車驅(qū)動(dòng)輪連動(dòng)機(jī)構(gòu)20整理課件機(jī)車驅(qū)動(dòng)輪連動(dòng)機(jī)構(gòu)20整理課件21整理課件21整理課件三、雙搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。DABC3412運(yùn)動(dòng)特性：22整理課件三、雙搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿§2—2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件一、整轉(zhuǎn)副：二、整轉(zhuǎn)副存在的條件：兩構(gòu)件能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)360°的轉(zhuǎn)動(dòng)副。取決于各桿的長(zhǎng)度。l1Al4l2l3CBDB'C'B"C"曲柄搖桿機(jī)構(gòu)分析：若l1能繞A整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則存在兩個(gè)特殊位置在ΔAC'D中有：在ΔAC"D中有：l4≤（l2-l1）+l3l3≤（l2-l1）+l4l1+l4≤l2+l3l1+l3≤l2+l4l1+l2≤l4+l3(3)(2)(1)23整理課件§2—2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件一、整轉(zhuǎn)副：二、整l1+l4≤l2+l3l1+l3≤l2+l4l1+l2≤l4+l3(3)(2)(1)將（1）、（2）、（3）式兩兩相加，得到以下關(guān)系式：l1≤l2，

l1≤l3，l1≤l4，

以上關(guān)系表明l1為最短桿。結(jié)論：

（1）整轉(zhuǎn)副存在的條件：最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其它兩桿長(zhǎng)度之和。（桿長(zhǎng)和條件）（2）整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其鄰邊組成。24整理課件l1+l4≤l2+l3l1+l2≤l4+l3(3)(2)由于曲柄是連架桿，整轉(zhuǎn)副處于機(jī)架上，才能形成曲柄。所以，具有整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是否存在曲柄，還應(yīng)根據(jù)選擇何桿為機(jī)架來判斷。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷條件：1在滿足桿長(zhǎng)和的條件下：（1）取最短桿為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上有兩個(gè)整轉(zhuǎn)副，該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。（2）取最短桿的鄰邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上只有一個(gè)整轉(zhuǎn)副，該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu).（3）取最短桿的對(duì)邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上沒有整轉(zhuǎn)副，該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。25整理課件由于曲柄是連架桿，整轉(zhuǎn)副處于機(jī)架上，才能形成2）若不滿足桿長(zhǎng)和條件：該機(jī)構(gòu)只能是雙搖桿機(jī)構(gòu)。注意：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形條件：最長(zhǎng)桿的桿長(zhǎng)<其余三桿長(zhǎng)度之和。26整理課件2）若不滿足桿長(zhǎng)和條件：26整理課件DABC3412雙搖桿機(jī)構(gòu)DABC3412雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)27整理課件DABC3412雙搖桿機(jī)構(gòu)DABC3412雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿§2—3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)副通過用移動(dòng)副取代轉(zhuǎn)動(dòng)副、變更桿件長(zhǎng)度，變更機(jī)架和擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副等途徑，可得到鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的其它演化形式。二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：選用不同的構(gòu)件為機(jī)架三、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)：選用不同的構(gòu)件為機(jī)架四、雙滑塊機(jī)構(gòu)：改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)副五、偏心輪機(jī)構(gòu)：擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副28整理課件§2—3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：改變一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸搖桿長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)副Dββ→∞→直線→滑塊搖桿3→移動(dòng)副曲柄滑塊機(jī)構(gòu)29整理課件一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸搖桿長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)副Dββ對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)e—稱為偏距e≠0，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)e=0，對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性：30整理課件對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)e—稱為偏距e≠0，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄桿4稱為導(dǎo)桿4滑塊3沿導(dǎo)桿移動(dòng)并繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)l1≤l2，桿2、桿4能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：選用不同的構(gòu)件為機(jī)架當(dāng)l1>l2，桿2能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，桿4只能往復(fù)擺動(dòng)，稱為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)特性：31整理課件桿4稱為導(dǎo)桿4滑塊3沿導(dǎo)桿當(dāng)l1≤l2，桿2、桿4能作整周轉(zhuǎn)三、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)：選用不同的構(gòu)件為機(jī)架擺動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)自卸卡車車箱的舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性：32整理課件三、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)：選用不同的構(gòu)件為機(jī)架擺動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)固定滑塊機(jī)構(gòu)或定塊機(jī)構(gòu)ACB4321ACB4321手搖唧筒33整理課件固定滑塊機(jī)構(gòu)或定塊機(jī)構(gòu)ACB4321ACB4321手搖唧筒3四、雙滑塊機(jī)構(gòu)：改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)副4HACD321Hф4l1ABD321ф雙滑塊機(jī)構(gòu)是具有