機(jī)械原理課件平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

返回第八章平面連桿機(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(lèi)型和應(yīng)用§8-3

平面四桿機(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)連桿機(jī)構(gòu)常用其所含的桿數(shù)而命名，§8-1

連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)1.應(yīng)用示例契貝謝夫四足步行機(jī)構(gòu)2.概念及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副。故此類(lèi)機(jī)構(gòu)也稱(chēng)低副機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件多呈現(xiàn)桿的形狀，故有四桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)等。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)

故常稱(chēng)構(gòu)件為桿?？蓪?shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)變換和運(yùn)動(dòng)規(guī)律；連桿曲線形狀豐富，可滿足各種軌跡要求。缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)鏈長(zhǎng)，累積誤差大，效率低；慣性力難以平衡，動(dòng)載荷大，不宜用于高速運(yùn)動(dòng)；一般只能近似滿足運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求。連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)(2/2)3.傳動(dòng)特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)副一般為低副，承載能力大，加工容易；優(yōu)點(diǎn)：§8-2

平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用1.四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型（1）基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)逆平行四邊形機(jī)構(gòu)特例：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的倒置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的倒置雙滑塊機(jī)構(gòu)的倒置4）運(yùn)動(dòng)副元素的逆換2.四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用（1）基本型式四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用（2）演化型式四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用(2/2)3）選用不同的構(gòu)件為機(jī)架（即機(jī)構(gòu)的倒置）（2）演化形式其他型式的四桿機(jī)構(gòu)可以認(rèn)為是由基本型式的四桿機(jī)構(gòu)演化而來(lái)的，其演化方法有：1）改變構(gòu)件的形狀及運(yùn)動(dòng)尺寸2）改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸§8-3

平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件最短桿長(zhǎng)度＋最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度≤其余兩桿長(zhǎng)度之和；

組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿。（2）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件最短桿為連架桿或機(jī)架。例8-1

判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型（1）周轉(zhuǎn)副的條件各桿長(zhǎng)度滿足桿長(zhǎng)條件其中第一個(gè)條件稱(chēng)為桿長(zhǎng)條件。各桿長(zhǎng)度應(yīng)滿足桿長(zhǎng)條件；各桿長(zhǎng)度不滿足桿長(zhǎng)條件如何判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型？2.急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù)（1）急回運(yùn)動(dòng)當(dāng)主動(dòng)件曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件搖桿擺回的平均速度大于擺出的平均速度，搖桿的這種運(yùn)動(dòng)特性稱(chēng)為急回運(yùn)動(dòng)。（2）行程速比系數(shù)Kv2v1K=180＋θ°180－θ°=結(jié)論且θ角越大，K值越大，機(jī)構(gòu)的急回性質(zhì)也越顯著。例8-2

牛頭刨床機(jī)構(gòu)當(dāng)機(jī)構(gòu)存在極位夾角θ時(shí)，機(jī)構(gòu)便具有急回運(yùn)動(dòng)特性；例8-3

對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)例8-4

偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)(2/4)無(wú)急回運(yùn)動(dòng)有急回運(yùn)動(dòng)有急回運(yùn)動(dòng)連桿BC與從動(dòng)件CD之間所夾的銳角γ稱(chēng)為四桿機(jī)構(gòu)在此位置的傳動(dòng)角。且γ＝90°－α≤90°

最小傳動(dòng)角的確定：

對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，

γmin出現(xiàn)在主動(dòng)件曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一。為了保證機(jī)構(gòu)傳力性能良好，應(yīng)使γmin≥40～50°?！?．四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，以搖桿CD為主動(dòng)件，則當(dāng)連桿與從動(dòng)件曲柄共線時(shí)，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角γ＝0°，這時(shí)主動(dòng)件CD通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件AB上的力恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，出現(xiàn)了不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動(dòng)的“頂死”現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)的這種位置稱(chēng)為“死點(diǎn)”。4.死點(diǎn)例8-5

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)例8-6

擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)(3/4)（1）克服死點(diǎn)的方法利用安裝飛輪加大慣性的方法，借慣性作用使機(jī)構(gòu)闖過(guò)死點(diǎn)。(如：縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)、單缸內(nèi)燃機(jī)）采用將兩組以上的同樣機(jī)構(gòu)組合使用，且使各組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置相互錯(cuò)開(kāi)排列的方法。（如：機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)）（2）死點(diǎn)的應(yīng)用例8-7

飛機(jī)起落架收放機(jī)構(gòu)例8-8

折疊式桌的折疊機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)(4/4)5．鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿曲線6．連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性§8-4

平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題例8-10

流量指示機(jī)構(gòu)例8-11

牛頭刨床機(jī)構(gòu)（2）滿足預(yù)定的連桿位置要求（又稱(chēng)剛體導(dǎo)引問(wèn)題）連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題是根據(jù)給定的要求選定機(jī)構(gòu)的型式，確定各構(gòu)件的尺寸，同時(shí)還要滿足結(jié)構(gòu)條件、動(dòng)力條件和運(yùn)動(dòng)連續(xù)條件等。（1）滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求（又稱(chēng)函數(shù)生成問(wèn)題)——滿足兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置要求——即要求連桿能占據(jù)一系列預(yù)定位置例8-12

小型電爐爐門(mén)的開(kāi)閉機(jī)構(gòu)——滿足給定行程速比系數(shù)K的要求（3）滿足預(yù)定的軌跡要求（又稱(chēng)軌跡生成問(wèn)題）解析法、圖解法和實(shí)驗(yàn)法。即要求在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，連桿上某些點(diǎn)的軌跡能滿足預(yù)定的軌跡要求。例8-13

鶴式起重機(jī)例8-14

攪拌機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有：2.用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定的兩連架桿對(duì)應(yīng)的位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(2/4)例8-33.用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)ABCD固定鉸鏈A、D

：活動(dòng)鉸鏈B、C：圓心圓或圓弧BiCii=1、2、···、NEiFi圖解設(shè)計(jì)問(wèn)題——作圖求解各鉸鏈中心的位置。各鉸鏈間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系：3.1圖解設(shè)計(jì)的基本原理平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(3/4)3.2圖解設(shè)計(jì)的具體方法（1）按連桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)已知活動(dòng)鉸鏈中心的位置求解條件討論：當(dāng)N＝3時(shí)，當(dāng)N＝2時(shí)，有唯一解；有無(wú)窮多解；平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(4/4)（2）按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)例8-15

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)例8-16

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)例8-17

擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)4.用實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（1）按兩連架桿的多對(duì)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)（2）按預(yù)定的軌跡設(shè)計(jì)§8-5

多桿機(jī)構(gòu)1.多桿機(jī)構(gòu)的功用（1）取得有利的傳動(dòng)角（2）獲得較大的機(jī)械利益（3）改變從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性（4）實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件帶停歇的運(yùn)動(dòng)（5）擴(kuò)大機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的行程（6）使機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的行程可調(diào)（7）實(shí)現(xiàn)特定要求下的平面導(dǎo)引

結(jié)論由于多桿機(jī)構(gòu)的尺度參數(shù)較多，因此它可以滿足更為復(fù)雜的或?qū)崿F(xiàn)更加精確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求和軌跡要求。但其設(shè)計(jì)也較困難。（1）多桿機(jī)構(gòu)的分類(lèi)1）按桿數(shù)分五桿、六桿、八桿機(jī)構(gòu)等；2）按自由度分單自由度、兩自由度和三自由度多桿機(jī)構(gòu)。（2）六桿機(jī)構(gòu)的分類(lèi)1）瓦特（Watt）型，有Ⅰ型、Ⅱ型兩種。多桿機(jī)構(gòu)(2/3)2.多桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型瓦特型斯蒂芬森型瓦特Ⅰ型瓦特Ⅱ型2）斯蒂芬森（St