機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課件 李水利 項(xiàng)目2 牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)

認(rèn)識運(yùn)動副運(yùn)動副的基本概念運(yùn)動副的分類牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動副類型任務(wù)引入運(yùn)動副？構(gòu)件是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動單元體。牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)由齒輪，導(dǎo)桿，滑枕等構(gòu)件以一定的方式連接而成，不同于焊接，鉚接等剛性連接，各構(gòu)件并沒有被固定，而是仍具有一定的相對運(yùn)動。機(jī)構(gòu)中各個構(gòu)件之間的運(yùn)動和力的傳遞，都是通過運(yùn)動副來實(shí)現(xiàn)的。運(yùn)動副基本概念運(yùn)動副：

兩構(gòu)件通過直接接觸并能保持一定相對運(yùn)動的可動連接，稱為運(yùn)動副。運(yùn)動副的分類平面運(yùn)動副空間運(yùn)動副按相對運(yùn)動分按接觸形式分高副：點(diǎn)、線接觸低副：面接觸運(yùn)動副分類——平面運(yùn)動——空間運(yùn)動運(yùn)動副的分類平面高副

平面高副：

兩構(gòu)件之間通過點(diǎn)、線接觸構(gòu)成的運(yùn)動副稱為高副。

常見的平面高副有凸輪副和齒輪副。平面高副所受應(yīng)力較高，容易磨損。凸輪副齒輪副運(yùn)動副的分類平面低副

兩構(gòu)件通過面接觸構(gòu)成的運(yùn)動副稱為低副，平面低副按其相對運(yùn)動形式又可分為轉(zhuǎn)動副和移動副。轉(zhuǎn)動副移動副運(yùn)動副的分類平面低副轉(zhuǎn)動副（軸承）轉(zhuǎn)動副（鉸鏈）轉(zhuǎn)動副：組成運(yùn)動副的兩構(gòu)件只能繞同一軸線產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動的運(yùn)動副。運(yùn)動副的分類平面低副移動副移動副：

組成運(yùn)動副的兩構(gòu)件只能產(chǎn)生沿某一軸線相對移動的運(yùn)動副。平面低副所受應(yīng)力較低，不易磨損。運(yùn)動副的分類空間運(yùn)動副球面副螺旋副滾轉(zhuǎn)副球銷副任務(wù)實(shí)施移動副移動副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副移動副移動副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副齒輪高副1個齒輪高副8個低副（5個轉(zhuǎn)動副3個移動副）牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動副類型知識總結(jié)運(yùn)動副概念運(yùn)動副分類兩構(gòu)件通過直接接觸并能保持一定相對運(yùn)動的可動連接。運(yùn)動副高副低副齒輪副凸輪副轉(zhuǎn)動副移動副應(yīng)力較高容易磨損應(yīng)力較低不易磨損構(gòu)件及運(yùn)動副在機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖中的表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖概念構(gòu)件的表示方法運(yùn)動副的表示方法機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的概念

實(shí)物圖直觀明了，但不便于分析機(jī)構(gòu)的工作原理和運(yùn)動特征，這時就需要一種能準(zhǔn)確表明機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理的簡單圖形——機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。

日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛應(yīng)用的各種機(jī)械設(shè)備，都是人們按需要將各種機(jī)構(gòu)組合在一起，來完成各式各樣的任務(wù)以滿足人們生活和生產(chǎn)的需要。機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的概念

機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖可以拋開與運(yùn)動無關(guān)的因素，只考慮運(yùn)動的性質(zhì)，簡明、真實(shí)的表達(dá)了實(shí)際機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情況和運(yùn)動特征，可以方便的分析現(xiàn)有機(jī)構(gòu)或設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)。

用規(guī)定符號和簡單線條表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間相對運(yùn)動及運(yùn)動特征的圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。構(gòu)件的表示方法三副構(gòu)件兩副構(gòu)件在平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖中，構(gòu)件通常會用簡單線條、塊體、盤形或組合體來表示。構(gòu)件的表示方法

畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實(shí)際外形，只考慮運(yùn)動副的性質(zhì)!運(yùn)動副的表示方法轉(zhuǎn)動副的表示方法在平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖中，通常會用小圓圈來表示轉(zhuǎn)動副，小圓中心代表轉(zhuǎn)動軸線的位置。機(jī)架若構(gòu)件代表機(jī)架則畫出平行細(xì)斜線表示。dfeacb運(yùn)動副的表示方法移動副的表示方法短粗構(gòu)件細(xì)長構(gòu)件移動副的導(dǎo)路必須與相對移動方向一致。運(yùn)動副的表示方法高副的表示方法兩構(gòu)件組成平面高副時，構(gòu)件的外形輪廓會影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，因此在運(yùn)動簡圖中應(yīng)畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓。對于凸輪、滾子，習(xí)慣畫出其全部輪廓對于齒輪，常用點(diǎn)劃線畫出其節(jié)圓知識總結(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖概念構(gòu)件的表示方法

用規(guī)定符號和簡單線條表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間相對運(yùn)動及運(yùn)動特征的圖形，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。運(yùn)動副的表示方法繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖任務(wù)引入繪制牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖

機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖是用規(guī)定符號和簡單線條表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間相對運(yùn)動及運(yùn)動特征的圖形。機(jī)構(gòu)類型構(gòu)件數(shù)目運(yùn)動副類型、數(shù)目機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸等機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制步驟1）分析機(jī)構(gòu)的組成破碎機(jī)

明確主動構(gòu)件、從動構(gòu)件和機(jī)架，并將各構(gòu)件用數(shù)字編號或命名。1機(jī)架4推力板思路：

先確定原動部分和工作部分（一般位于傳動線路末端），弄清運(yùn)動傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)動副的類型，并用符號表示出來。2偏心輪3動鄂板機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制步驟2）確定運(yùn)動副的類型和數(shù)目

從主動構(gòu)件開始,沿運(yùn)動傳遞路線,根據(jù)相連兩構(gòu)件間的相對運(yùn)動是轉(zhuǎn)動還是移動，是面接觸還是點(diǎn)、線接觸，確定運(yùn)動副的類型和數(shù)目。轉(zhuǎn)動副A轉(zhuǎn)動副B

轉(zhuǎn)動副D轉(zhuǎn)動副C機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制步驟3）選擇視圖平面對于平面機(jī)構(gòu)，通常選擇平行于構(gòu)件運(yùn)動的平面作為視圖平面。機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制步驟

4）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖選擇主動件某一適當(dāng)?shù)乃矔r位置為作圖位置，選擇適當(dāng)比例,按照各運(yùn)動副的相對位置,用規(guī)定的符號畫出各運(yùn)動副和構(gòu)件。DCBA1432機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制步驟DCBA1432哲學(xué)辯證唯物主義中的矛盾分析法

矛盾分析法是馬克思主義社會學(xué)的基本方法之一，它告訴我們，在分析研究問題時，應(yīng)該從紛繁復(fù)雜的多種因素中，抓住影響問題的主要因素，忽略次要因素，這樣才能更清楚的看清問題的實(shí)質(zhì)。矛盾分析法包括一分為二的看問題，具體問題具體分析，抓住重點(diǎn)和主流，堅(jiān)持兩點(diǎn)論和重點(diǎn)論的統(tǒng)一，善于把握主要矛盾和矛盾的主要方面，突出重點(diǎn)，抓住關(guān)鍵。生活中我們看待和解決問題時，要利用矛盾分析的方法指導(dǎo)實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)習(xí)。任務(wù)實(shí)施

5個轉(zhuǎn)動副3個移動副1個齒輪高副繪制牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖任務(wù)實(shí)施繪制牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖6123457ABCDE知識總結(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制步驟?分析機(jī)構(gòu)的組成。?確定運(yùn)動副的類型和數(shù)目。?

選擇合適的視圖平面。?

繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度自由度的概念運(yùn)動副對構(gòu)件的約束平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算任務(wù)引入6123457ABCDE計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度自由度的概念4312構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目稱為自由度。yox作平面運(yùn)動無約束的構(gòu)件有三個自由度構(gòu)件的自由度運(yùn)動副對構(gòu)件的約束低副對構(gòu)件的約束情況

構(gòu)件通過運(yùn)動副連接后，它的獨(dú)立運(yùn)動就受到限制，運(yùn)動副會約束構(gòu)件的某些運(yùn)動，使構(gòu)件失去一些自由度。移動副

限制垂直于導(dǎo)路的相對移動和在平面內(nèi)的相對轉(zhuǎn)動。失去兩個自由度轉(zhuǎn)動副

限制構(gòu)件在兩軸線上的相對移動。失去兩個自由度運(yùn)動副對構(gòu)件的約束高副對構(gòu)件的約束情況

限制接觸點(diǎn)公法線方向的移動。失去一個自由度平面高副

構(gòu)件通過運(yùn)動副連接后，它的獨(dú)立運(yùn)動就受到限制，運(yùn)動副會約束構(gòu)件的某些運(yùn)動，使構(gòu)件失去一些自由度。運(yùn)動副對構(gòu)件的約束高副對構(gòu)件的約束情況移動副：轉(zhuǎn)動副：高

副：失去2個自由度；失去2個自由度；失去1個自由度。結(jié)論：平面機(jī)構(gòu)中，一個低副，失去2個自由度，一個高副，失去1個自由度。平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算

機(jī)構(gòu)的自由度是指機(jī)構(gòu)所具有的獨(dú)立運(yùn)動數(shù)目。機(jī)構(gòu)中只有主動件有獨(dú)立運(yùn)動，從動件靠主動件帶動，本身不具有獨(dú)立運(yùn)動。自由度并不是越多越好，多余的自由度會影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。自由度等于1生活工作中一定要有必要的約束，不能追求無限度的自由。平面機(jī)構(gòu)自由度概念平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式如果：活動構(gòu)件數(shù)：n

低副數(shù)：

pl

高副數(shù)：ph未連接前總自由度：3連接后失去的自由度數(shù)：2F=3n-(2pl+ph)機(jī)構(gòu)自由度F：F=3n-2pl-ph+n×pl×活動構(gòu)件

3轉(zhuǎn)動副3移動副1高副0phF=3×3－2×4-0=1平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式F=3n－2pl－ph

=3

－2

－451=

11234任務(wù)實(shí)施

5個轉(zhuǎn)動副3個移動副1個齒輪高副6123457ABCDE

F=3n－2PL－PH=3×6－2×8－1=1計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度知識總結(jié)平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式

n：

活動構(gòu)件數(shù)

pl

：

低副數(shù)

ph：高副數(shù)

F=3n-2pl-ph平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算的注意事項(xiàng)復(fù)合鉸鏈局部自由度虛約束復(fù)合鉸鏈計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度

F=3n－2PL－PH=3×5－2×6－0=3

與實(shí)際情況不符自由度應(yīng)為1搖篩機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)自由度是機(jī)構(gòu)所具有獨(dú)立運(yùn)動的個數(shù)復(fù)合鉸鏈？處理方法：當(dāng)組成復(fù)合鉸鏈的構(gòu)件數(shù)為K

時，該處所包含的轉(zhuǎn)動副數(shù)目應(yīng)為K-1個。俯視圖主視圖復(fù)合鉸鏈：兩個以上構(gòu)件在同一軸線上構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副。一個轉(zhuǎn)動副？兩個轉(zhuǎn)動副！復(fù)合鉸鏈計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度

F=3n－2PL－PH復(fù)合鉸鏈=3×5－2×7－0=1搖篩機(jī)構(gòu)復(fù)合鉸鏈a)滾輪轉(zhuǎn)動b)滾輪不動局部自由度計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度局部自由度：不影響整個機(jī)構(gòu)運(yùn)動的局部獨(dú)立運(yùn)動，稱為局部自由度。

解：活動構(gòu)件

n=3低副

PL=3F=3n－2PL－PH

=3×3－2×3－1=2高副PH=1計(jì)算結(jié)果不符合實(shí)際情況轉(zhuǎn)動副

移動副滾輪轉(zhuǎn)動時計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度局部自由度：不影響整個機(jī)構(gòu)運(yùn)動的局部獨(dú)立運(yùn)動，稱為局部自由度。滾輪的作用是滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減少摩擦和磨損。

解：活動構(gòu)件

n=2高副PH=1F=3n－2PL－PH

=3×2－2×2－1

=1低副PL=2局部自由度處理方法：

應(yīng)除去局部自由度，把滾子和從動件固連在一起，看作一個構(gòu)件。a)滾輪轉(zhuǎn)動b)滾輪不動轉(zhuǎn)動副

移動副

局部自由度虛約束計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度虛約束：在一些特殊的機(jī)構(gòu)中，一些運(yùn)動副所引入的約束與其他運(yùn)動副所起的限制作用相重復(fù)，這種對機(jī)構(gòu)運(yùn)動不起限制作用的重復(fù)約束。

（1）約束點(diǎn)處運(yùn)動軌跡與引入前運(yùn)動軌跡重合。不考慮虛約束F=3n－2PL－PH=3×4－2×6=0去除虛約束F

=

3n－2PL－PH=3×3－2×4

=1處理方法：計(jì)算自由度時應(yīng)去掉虛約束。虛約束計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度只算一個轉(zhuǎn)動副（2）兩構(gòu)件間構(gòu)成多個重復(fù)的運(yùn)動副。軸線重合的轉(zhuǎn)動副移動方向平行或重合的移動副接觸點(diǎn)處公法線重合的高副F=3×3－2×4－0=1移動副ABCDD

123F=3×2－2×2－1

=1轉(zhuǎn)動副AA'BB'21只算一個移動副只算一個平面高副平面高副處理方法：計(jì)算自由度時應(yīng)去掉虛約束。F=3×2－2×2－1

=1虛約束計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度（3）對機(jī)構(gòu)運(yùn)動不起作用的對稱部分。虛約束處理方法：保留一個小齒輪引入的運(yùn)動副，拆去其余小齒輪及其引入的運(yùn)動副。F=3n－2PL－PH

=3×3-2×3-1×2=1復(fù)合鉸鏈虛約束機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在特定幾何條件下出現(xiàn)的，如“軌跡相同”“平行”“重合”“對稱”等，如果這些幾何條件不能滿足，則虛約束就會成為實(shí)際有效的約束。機(jī)構(gòu)中虛約束是實(shí)際存在的，計(jì)算中所謂“除去不計(jì)”是從運(yùn)動觀點(diǎn)分析做的假想處理，并非實(shí)際拆除。虛約束提高機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承改善機(jī)構(gòu)的受力，如多個行星輪保持運(yùn)動的可靠性，避免運(yùn)動的不確定，比如車輪虛約束作用：AA'BB'21知識總結(jié)復(fù)合鉸鏈當(dāng)組成復(fù)合鉸鏈的構(gòu)件數(shù)為K時，該處所包含的轉(zhuǎn)動副數(shù)目應(yīng)為K-1個。局部自由度除去局部自由度，把滾子和從動件看作一個構(gòu)件。虛約束去除掉虛約束。平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件判斷平面機(jī)構(gòu)是否有確定的運(yùn)動判斷機(jī)構(gòu)是否有確定運(yùn)動所謂機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動，是指該機(jī)構(gòu)中所有構(gòu)件在任一瞬時的運(yùn)動都是確定的。什么是確定的運(yùn)動？不能運(yùn)動運(yùn)動不確定判斷機(jī)構(gòu)是否有確定運(yùn)動計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度F=3×4－2×6－0=0機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動就取決于機(jī)構(gòu)的自由度和原動件的數(shù)目。1機(jī)構(gòu)的自由度等于0。圖3-11c412345機(jī)構(gòu)無法運(yùn)動。判斷機(jī)構(gòu)是否有確定運(yùn)動計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度自由度F=3×4－2×5－0=22機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)大于原動件數(shù)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動不確定。原動件1運(yùn)動不穩(wěn)定判斷機(jī)構(gòu)是否有確定運(yùn)動計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度自由度F=3×3－2×4－0=13機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)小于原動件數(shù)。機(jī)構(gòu)無法運(yùn)動。原動件2機(jī)構(gòu)最薄弱環(huán)節(jié)的損壞判斷機(jī)構(gòu)是否有確定運(yùn)動計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度自由度F=3×4－2×5－0=24機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)等于原動件數(shù)。機(jī)構(gòu)有確定的運(yùn)動。原動件2從動件有確定位置判斷機(jī)構(gòu)是否有確定運(yùn)動計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是：機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目大于零且等于原動件數(shù)目。從運(yùn)動的角度判斷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是否合理？1自由度數(shù)=0機(jī)構(gòu)不運(yùn)動，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。2自由度數(shù)≠原動件數(shù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動不確定或構(gòu)件損壞，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理3自由度數(shù)大于0且等于原動件數(shù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動確定，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理判斷機(jī)構(gòu)是否有確定運(yùn)動計(jì)算牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)自由度12345ABCDE判斷牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是否合理？小齒輪1→大齒輪2→滑塊3→導(dǎo)桿4→滑枕5設(shè)計(jì)意圖：自由度F=3×5－2×7－1=0機(jī)構(gòu)不運(yùn)動，設(shè)計(jì)不合理?。?！需改進(jìn)！??！知識總結(jié)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是：機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目大于零且等于原動件數(shù)目。平面連桿機(jī)構(gòu)的基本概念和特點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)的基本概念平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)基本概念機(jī)器的機(jī)械系統(tǒng)總是由一些機(jī)構(gòu)組成的。

連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的概念平面連桿機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件用低副連接并作平面運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，也稱低副機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件只采用低副連接的機(jī)構(gòu)稱為連桿機(jī)構(gòu)。四足機(jī)器人篩選機(jī)構(gòu)手動壓水機(jī)火車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1）低副為面接觸，構(gòu)件間壓強(qiáng)小、便于潤滑、磨損小、壽命長、承載能力大、適用于傳遞較

大功率。2）易于加工和保證精度。3）連桿機(jī)構(gòu)型式多樣，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動、移動、擺動、平面復(fù)合運(yùn)動等運(yùn)動形式間的轉(zhuǎn)換，滿足

多種運(yùn)動規(guī)律的需求。牛頭刨床機(jī)械手臂平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)4）可用于遠(yuǎn)距離操縱。挖掘機(jī)攪拌機(jī)起重機(jī)優(yōu)點(diǎn)5）連桿曲線豐富，可實(shí)現(xiàn)特定的軌跡要求，

如：攪拌機(jī)構(gòu)，鶴式起重機(jī)等。平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)2）運(yùn)動副中的間隙會造成較大累積誤差，容易引起運(yùn)動誤差。1）當(dāng)要求從動件精確實(shí)現(xiàn)運(yùn)動規(guī)律時，設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜。3）多數(shù)構(gòu)件作變速運(yùn)動，其慣性力難以平衡，高速時會引起較大的振動和動載荷，

不適用于高速的場合。缺點(diǎn)能力拓展缺點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動副類型：3個轉(zhuǎn)動副1個移動副知識總結(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件用低副連接并作平面運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，也稱低副機(jī)構(gòu)。認(rèn)識鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本概念鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本概念平面連桿機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件用低副連接并做平面運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)動副移動副鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：運(yùn)動副全部為轉(zhuǎn)動副的平面四桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)機(jī)架：固定件

連架桿曲柄：作整周轉(zhuǎn)動的連架桿搖桿：僅能在某一角度內(nèi)擺動的連架桿連架桿：與機(jī)架相連的桿連桿：連接兩個連架桿的構(gòu)件2機(jī)架3連架桿4連桿1連架桿鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，根據(jù)連架桿運(yùn)動形式的不同，可分為曲柄搖桿機(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)基本類型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)兩連架桿中一個為曲柄，一個為搖桿。運(yùn)動特點(diǎn)：曲柄勻速轉(zhuǎn)動搖桿變速擺動曲柄搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型ABC1243D運(yùn)動轉(zhuǎn)換：曲柄為原動件，轉(zhuǎn)動→擺動雷達(dá)天線仰俯機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型橢圓機(jī)曲柄連桿搖桿推動全民健身和全民健康深度融合曲柄搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型運(yùn)動轉(zhuǎn)換：搖桿為原動件，擺動→轉(zhuǎn)動縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型兩連架桿都為曲柄運(yùn)動特點(diǎn)：主動曲柄勻速轉(zhuǎn)動從動曲柄變速轉(zhuǎn)動雙曲柄機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型慣性篩機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型雙曲柄機(jī)構(gòu)特例1：平行雙曲柄機(jī)構(gòu)

兩曲柄等長且平行

兩曲柄同向同速轉(zhuǎn)動，連桿作平動雙曲柄機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型機(jī)車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)特例1：平行雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型運(yùn)動特點(diǎn)：兩曲柄長度相同，轉(zhuǎn)向相反。雙曲柄機(jī)構(gòu)特例1：反向平行雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型車門啟閉機(jī)構(gòu)特例1：反向平行雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型兩連架桿都為搖桿運(yùn)動特點(diǎn)：主動搖桿擺動從動搖桿擺動兩桿的擺角一般不同。雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型鶴式起重機(jī)QABCDE搖桿搖桿雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型ABDCE汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)知識總結(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成機(jī)架連架桿連桿曲柄搖桿鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型曲柄搖桿機(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)類型的判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型的判斷應(yīng)用案例曲柄存在的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)1個曲柄2個曲柄0個曲柄鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型條件一：最短桿與最長桿的長度和小于等于其余兩桿長度和（桿長和條件）條件二：最短桿是機(jī)架或連架桿（最短桿條件）兩個條件必須同時滿足，缺一不可?。。?！鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件曲柄存在的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型判斷①選取最短桿為連架桿，相鄰桿為機(jī)架②選取最短桿為機(jī)架③選取最短桿為連桿，相對桿為機(jī)架得雙曲柄機(jī)構(gòu)得雙搖桿機(jī)構(gòu)l1+l2≤l3+l4滿足最短桿條件不滿足最短桿條件得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)滿足桿長和條件⒈鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和（滿足桿長

和條件）：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型判斷⒉若最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和（不滿足桿長和條件）：

無論最短桿是什么桿，選哪個桿為機(jī)架，都沒有曲柄，只能構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)857545404085+>7545+125120雙搖桿機(jī)構(gòu)桿的長度機(jī)架選擇不滿足桿長和條件判斷是否滿足桿長和條件判斷是否滿足最短桿條件應(yīng)用案例例1：判斷圖示機(jī)構(gòu)類型解：∵20+80<40+70，

即最短桿與最長桿長度之和

小于其余兩桿長度之和且最

短桿相鄰的構(gòu)件為機(jī)架，

∴該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。20804070①選取最短桿的相鄰構(gòu)件為機(jī)架，得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。②選取最短桿為機(jī)架，得雙曲柄機(jī)構(gòu)。③選取最短桿相對的構(gòu)件為機(jī)架，得雙搖桿機(jī)構(gòu)。1.若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，（滿足桿長和條件）則：2.若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則不存在曲柄，為雙搖桿機(jī)構(gòu)。例2：判斷圖示機(jī)構(gòu)類型解：∵22+45=67<30+40=70

即最短桿與最長桿長度之和

小于其余兩桿長度之和又∵最短桿為機(jī)架∴此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。①選取最短桿的相鄰構(gòu)件為機(jī)架，得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。②選取最短桿為機(jī)架，得雙曲柄機(jī)構(gòu)。③選取最短桿相對的構(gòu)件為機(jī)架，得雙搖桿機(jī)構(gòu)。1.若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，（滿足桿長和條件）則：2.若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則不存在曲柄，為雙搖桿機(jī)構(gòu)。45302240應(yīng)用案例知識總結(jié)計(jì)算考察機(jī)架可能有曲柄雙搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)無曲柄Lmin+Lmax≤L'+L''是否無論取哪個桿為機(jī)架以最短桿對邊為機(jī)架以最短桿為機(jī)架以最短桿鄰邊為機(jī)架認(rèn)識滑塊四桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)滑塊四桿機(jī)構(gòu)的概念在實(shí)際機(jī)械中，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足運(yùn)動需要，生產(chǎn)實(shí)踐中，常常采用多種不同外形、結(jié)構(gòu)和特性的四桿機(jī)構(gòu)，都可以認(rèn)為是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)通過不同方法演化而來。自動送料機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)移動副轉(zhuǎn)動副演化滑塊四桿機(jī)構(gòu)的概念含有移動副的四桿機(jī)構(gòu)，均稱滑塊四桿機(jī)構(gòu)，簡稱滑塊機(jī)構(gòu)。雙滑塊機(jī)構(gòu)單滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的形成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動和滑塊往復(fù)移動之間的相互轉(zhuǎn)換曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)①搖桿→滑塊②轉(zhuǎn)動中心→無窮遠(yuǎn)e偏距e=0對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

滑塊運(yùn)動線與曲柄回轉(zhuǎn)中心共線對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)e≠0偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滑塊運(yùn)動線與曲柄回轉(zhuǎn)中心不共線曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的分類曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用應(yīng)用案例：內(nèi)燃機(jī)鋸管機(jī)

滑塊為原動件

曲柄為原動件

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動副尺寸偏心輪曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)314A2BC314A2BC導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC定塊機(jī)構(gòu)選擇不同構(gòu)件作為機(jī)架導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)架長度小于曲柄長度導(dǎo)桿曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用應(yīng)用案例：小型簡易刨床

ABDCE123456導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)架長度大于曲柄長度314A2BC擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用應(yīng)用案例：牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)

搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)的形成314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用應(yīng)用案例：自卸卡車翻斗機(jī)構(gòu)314A2BC定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)的形成314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用ABC3214應(yīng)用案例：手動壓水機(jī)知識總結(jié)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的急回特性急回特性產(chǎn)生的原因急回特性產(chǎn)生的條件急回特性的應(yīng)用急回特性的基本概念工作行程空回行程速度快速度慢機(jī)構(gòu)回程行程速度快工作行程速度慢1、原因？2、其他機(jī)構(gòu)？牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)為什么會存在急回特性?急回特性牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)急回特性產(chǎn)生的原因ABCDADB1C1C2B2ω1、極位：當(dāng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)處于兩個極限位置時，稱為極位。2、擺角：搖桿在兩個極限位置的夾角稱之為擺角，用字母

表示。3、極位夾角：曲柄與連桿兩次共線位置之間的夾角稱為極位夾角，用字母

表示。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

為討論及計(jì)算方便：取銳角。ABCDADB1C1C2B2ω

運(yùn)動分析曲柄轉(zhuǎn)角

曲柄角速度所需時間

搖桿平均速度工作行程C1D→C2D空回行程C2D→C1D結(jié)果比較空回行程2工作行程1180°＋θ180°－θ急回特性產(chǎn)生的原因急回特性產(chǎn)生的條件怎樣判斷一個機(jī)構(gòu)是否有急回特性呢？行程速比系數(shù)K因此，可通過分析機(jī)構(gòu)中是否存在極位夾角

及其大小，來判斷機(jī)構(gòu)是否具有急回運(yùn)動，以及急回的程度。1、若極位夾角

=

0，K=1機(jī)構(gòu)就沒有急回特性。2、若極位夾角

0，K>1，機(jī)構(gòu)就具有急回特性。而且

越大，K值越大，機(jī)構(gòu)的急回性質(zhì)越明顯。

急回特性產(chǎn)生的條件無急回特性對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314AB2CaB1B2C1C2急回特性產(chǎn)生的條件有急回特性擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)φθ急回特性的應(yīng)用當(dāng)機(jī)構(gòu)具備了急回運(yùn)動特性后，利用急回運(yùn)動特性縮短機(jī)械空回行程的時間，提高機(jī)構(gòu)的工作效率。知識總結(jié)1、急回特性的概念

從動件作往復(fù)運(yùn)動的平面連桿機(jī)構(gòu)中，去程速度慢，回程速度快的特性，則稱該機(jī)構(gòu)具有急回特性。2、急回特性產(chǎn)生的原因及條件極位夾角

0，機(jī)構(gòu)具有急回特性。

越大，K值越大，機(jī)構(gòu)的急回性質(zhì)越明顯。3、急回特性的意義

節(jié)省空回時間，提高工作效率。平面四桿機(jī)構(gòu)的傳力特性壓力角、傳動角死點(diǎn)位置任務(wù)引入牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動特性，去程速度慢，回程速度快，可以縮短空回行程時間，提高工作效率。機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活傳動效率高縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)踩不動，反轉(zhuǎn)？？？什么原因？牛頭刨床是否也會出現(xiàn)此情況？分析機(jī)構(gòu)的傳力特性壓力角、傳動角壓力角v壓力角α壓力角和傳動角是衡量機(jī)構(gòu)傳力性能非常重要的兩個參數(shù)。F壓力角：力F與速度方向v所夾的銳角α。v壓力角越小α=0°傳力性能越好Fv壓力角越大α=90°傳力性能越差F壓力角、傳動角壓力角傳說魏王想攻打趙國，季梁勸他說："我在大路上遇到一個趕著車向北走的人，告訴我說：‘我要去楚國。'我問他：‘你要去楚國，為什么要向北呢?'他說：'我的馬好。'我說：'您的馬雖然好，但這不是去楚國的路啊!'他又說：'我的路費(fèi)很充足。'我說：‘你的路費(fèi)雖然多，但這不是去楚國的路啊!'他又說：'給我駕車的人本領(lǐng)很高。'他不知道方向錯了，趕路的條件越好，離楚國的距離就會越遠(yuǎn)。因此在生活和工作中，無論做什么事、都要首先看準(zhǔn)方向、才能充分發(fā)揮自己的有利條件；如果方向錯了、那么有利條件只會起到相反的作用。壓力角、傳動角壓力角連桿機(jī)構(gòu)中，壓力角一般在運(yùn)動鏈上最終一個從動件上度量。FωADBBvα在機(jī)構(gòu)中，不計(jì)摩擦力、重力條件下，輸出件所受的力F與輸出件上受力點(diǎn)的速度方向線所夾的銳角為壓力角。FtFn

Ft=Fcosa

Fn=Fsina有效分力有害分力越大越好越小越好

壓力角越小，F(xiàn)t越大，F(xiàn)n越小，機(jī)構(gòu)傳力性能越好。壓力角、傳動角傳動角在工程中常用壓力角的余角傳動角γ

來度量機(jī)構(gòu)的傳力性能。傳力角更為直觀。vFωADBBαFtFn傳動角越大，傳力性能越好

為了保證機(jī)構(gòu)有良好的傳力性能，要求

γmin≥[γ]。γγ傳動角越小，傳力性能越差一般機(jī)械[γ]=40°功率大時[γ]=50°壓力角、傳動角最小傳動角對于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，γmin出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一。γminγmin壓力角、傳動角最小傳動角對于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，壓力角為滑塊導(dǎo)路中心與連桿所夾的銳角，傳動角為連桿與導(dǎo)路垂線所夾的銳角。vFαγγγmin曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與滑塊導(dǎo)路垂直，且遠(yuǎn)離導(dǎo)路時的位置。壓力角、傳動角最小傳動角擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)具有良好傳力性能。ωFVα=0oγ≡90o死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置概念壓力角=90度，傳動角=0度時，機(jī)構(gòu)此時卡死，處于死點(diǎn)位置，無論驅(qū)動力多大，機(jī)構(gòu)都不能運(yùn)動，這種狀態(tài)下所處的位置為死點(diǎn)位置。vα=90°不能水平移動Fα死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置概念FFωω死點(diǎn)位置條件：1搖桿為主動件曲柄為從動件2曲柄與連桿共線死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置危害1機(jī)構(gòu)頂死，不能運(yùn)動2運(yùn)動不確定。死點(diǎn)位置克服死點(diǎn)位置方法1）依靠慣性力、外力等借慣性作用使機(jī)構(gòu)闖過死點(diǎn)，如縫紉機(jī)。2）相同機(jī)構(gòu)錯開排列，如火車車輪。F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG機(jī)車車輪死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置的應(yīng)用工程上常利用機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時卡死的特性實(shí)現(xiàn)一定的工作要求飛機(jī)起落架鉆孔夾具工件ABCD1234ABCD1234工件PFABDCABCDF平面四桿機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì)按給定從動件位置設(shè)計(jì)按給定點(diǎn)運(yùn)動軌跡設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)和條件平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)1根據(jù)給定的運(yùn)動要求選擇機(jī)構(gòu)類型2確定各構(gòu)件的長度尺寸參數(shù)平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的條件1幾何條件2運(yùn)動條件給定從動件位置（連桿或連架桿）給定點(diǎn)的運(yùn)動軌跡（行程速比系數(shù)K）作圖法平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法實(shí)驗(yàn)法解析法按給定從動件位置設(shè)計(jì)設(shè)已知連桿BC的長度lBC

及其兩個位置B1C1和B2C2，試設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。按給定連桿兩個位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)B1C1B2C2ADA'D'設(shè)計(jì)步驟：1選取適當(dāng)?shù)谋壤?，將lBC

換算為圖上距離BC，按已知條件作出連桿的兩給定位置B1C1和B2C2。2連接B1、B2和C1、C2點(diǎn)，然后做B1B2和C1C2的垂直平分線。3分別在兩垂直平分線上任取點(diǎn)A，點(diǎn)D，連接AB1C1D（或AB2C2D）即為所設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。4量取圖中AB、CD和AD的長度，按照比例尺換算成相應(yīng)的實(shí)際長度lAB、lCD和lAD,即得到各桿尺寸參數(shù)。A點(diǎn)、D點(diǎn)為垂直平分線上任意點(diǎn)，因此有無窮多組