項(xiàng)目二平面四桿機(jī)構(gòu)的分析課件

項(xiàng)目二

平面四桿機(jī)構(gòu)的分析任務(wù)一

平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1任務(wù)二

平面四桿機(jī)構(gòu)的分析2任務(wù)三

凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)3任務(wù)四

齒輪機(jī)構(gòu)

4目錄任務(wù)一

平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化01PART平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化

由四個(gè)構(gòu)件組成的平面連桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為平面四桿機(jī)構(gòu)。由六個(gè)構(gòu)件組成的平面連桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為平面六桿機(jī)構(gòu)等，以此類(lèi)推。四個(gè)運(yùn)動(dòng)副都是轉(zhuǎn)動(dòng)副的的四桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。

鉸鏈四連桿機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式，其他形式四桿機(jī)構(gòu)可以認(rèn)為是它的演化形式。此機(jī)構(gòu)中，AD為機(jī)架，AB、CD兩桿與機(jī)架相連稱(chēng)為連架桿，BC為連桿。而在連架桿中，能做整周回轉(zhuǎn)者稱(chēng)之為曲柄，只能在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)者稱(chēng)為搖桿。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種形式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化連架桿——與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；周轉(zhuǎn)副——組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副；連桿2——不與機(jī)架直接相連的構(gòu)件。常作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)；曲柄1——作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；搖桿3——作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；轉(zhuǎn)動(dòng)副擺轉(zhuǎn)副（C、D）周轉(zhuǎn)副（A、B）

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿中有一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，則稱(chēng)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)的轉(zhuǎn)換。雷達(dá)天線(xiàn)俯仰機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)（搖桿為原動(dòng)件）（曲柄為原動(dòng)件）應(yīng)用：雷達(dá)天線(xiàn)俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)，飛剪機(jī)構(gòu)，攪拌機(jī)構(gòu)，蟹鉗扒礦機(jī)構(gòu)、縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)等。平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化2.雙曲柄機(jī)構(gòu)若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的而兩個(gè)連架桿均為曲柄，則稱(chēng)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。

此機(jī)構(gòu)中，當(dāng)主動(dòng)曲柄AB作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄CD則作變速運(yùn)動(dòng)。慣性篩機(jī)構(gòu)不等長(zhǎng)雙曲柄機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化平行四邊形機(jī)構(gòu)存在運(yùn)動(dòng)不確定位置?？刹捎脙山M機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列的方法予以克服，如機(jī)車(chē)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。攝影平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)三個(gè)顯著特點(diǎn)：1）兩曲柄以相同速度同向轉(zhuǎn)動(dòng)2）連桿作平動(dòng)；3）連桿上的任一點(diǎn)的軌跡均為以曲柄長(zhǎng)度為半徑的圓。平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)車(chē)門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)特例：反平行四邊形機(jī)構(gòu)兩相對(duì)桿的長(zhǎng)度分別相等，但不平行，則稱(chēng)其為反平行四邊形機(jī)構(gòu)。平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)

汽車(chē)前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)3.雙搖桿機(jī)構(gòu)兩連架桿都不能整周回轉(zhuǎn)，故為雙搖桿機(jī)構(gòu)。兩搖桿等長(zhǎng)時(shí)，稱(chēng)為等腰梯形機(jī)構(gòu)。應(yīng)用：飛機(jī)起落架，鶴式起重機(jī)，汽車(chē)前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)等。鶴式起重機(jī)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式演化途徑：改變構(gòu)件的形式和尺寸、改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸、改變機(jī)架等1.改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸演化為單滑塊機(jī)構(gòu)或雙滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)↓

∞

曲線(xiàn)導(dǎo)軌平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化2.改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸

演化為偏心輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)置偏心輪機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化為偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大移動(dòng)副曲柄滑塊機(jī)構(gòu)內(nèi)置偏心輪機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化

當(dāng)曲柄AB的尺寸較小時(shí)，由于結(jié)構(gòu)的需要，常將曲柄改為偏心盤(pán)，其回轉(zhuǎn)中心至幾何中心的偏心距等于曲柄的長(zhǎng)度，這種機(jī)構(gòu)稱(chēng)為偏心輪機(jī)構(gòu)。偏心輪機(jī)構(gòu)在鍛壓設(shè)備和柱塞泵等中應(yīng)用較廣。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)3.選擇不同的構(gòu)件為機(jī)架

（機(jī)構(gòu)的倒置）1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的倒置

平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的倒置及應(yīng)用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化對(duì)心導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)牛頭刨床的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)小型刨床的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)液壓泵（曲柄搖塊機(jī)構(gòu)）唧筒（移動(dòng)導(dǎo)桿）平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化偏置直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化3）雙滑塊機(jī)構(gòu)的倒置滑塊為機(jī)架——正弦機(jī)構(gòu)連桿為機(jī)架——雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)路為機(jī)架——雙滑塊機(jī)構(gòu)橢圓儀壓縮機(jī)十字滑塊聯(lián)軸器平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化4.運(yùn)動(dòng)副元素的逆換擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)

對(duì)于移動(dòng)副來(lái)說(shuō)，將移動(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)，但卻能演化成不同的機(jī)構(gòu)或機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式。任務(wù)二

平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)02PART平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu):各構(gòu)件全部用低副聯(lián)接而成的平面機(jī)構(gòu)（低副機(jī)構(gòu)）。應(yīng)用舉例如：四足機(jī)器人、內(nèi)燃機(jī)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、汽車(chē)刮水器、縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)、儀表指示機(jī)構(gòu)等。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)常見(jiàn)平面連桿機(jī)構(gòu)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)（雷達(dá)天線(xiàn)，飛剪，攪拌機(jī)）1）低副便于加工、潤(rùn)滑；構(gòu)件間壓強(qiáng)小、磨損小、承載能力大、壽命長(zhǎng)；2）連桿機(jī)構(gòu)型式多樣，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)、擺動(dòng)、平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)形式間的轉(zhuǎn)換。如：鍛壓機(jī)肘桿機(jī)構(gòu)，單側(cè)曲線(xiàn)槽導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，汽車(chē)空氣泵，可變行程滑塊機(jī)構(gòu)，等。

一、平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)鍛壓機(jī)肘桿機(jī)構(gòu)可變行程滑塊機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)單側(cè)曲線(xiàn)槽導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)汽車(chē)空氣泵平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)3）可用于遠(yuǎn)距離操縱、重載機(jī)構(gòu)，如：自行車(chē)手閘機(jī)構(gòu)，挖掘機(jī)等。4）連桿曲線(xiàn)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。攪拌機(jī)構(gòu)鶴式起重機(jī)挖掘機(jī)二、平面連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)1）運(yùn)動(dòng)副中的間隙會(huì)造成較大累積誤差，運(yùn)動(dòng)精度較低。2）多桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，效率低。平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)3）運(yùn)動(dòng)傳遞路線(xiàn)較長(zhǎng)，易產(chǎn)生累積誤差。三、四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件1.周轉(zhuǎn)副存在的條件

（以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例，周轉(zhuǎn)副的存在條件是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的必要條件，與機(jī)構(gòu)的幾何尺寸有關(guān)，亦稱(chēng)作桿長(zhǎng)條件）平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

b≤(d－a)＋c

a＋b≤c＋d

c≤(d－a)＋b

a＋c≤b＋d

a＋d≤b＋c

由以上三式可得：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為最短桿。平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件2）最短桿為連架桿或機(jī)架。1）各桿長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件；3.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型的判別最短桿為機(jī)架——

雙曲柄機(jī)構(gòu)最短桿為連桿——

雙搖桿機(jī)構(gòu)(2)當(dāng)時(shí)：(1)當(dāng)時(shí)：最短桿為連架桿——曲柄搖桿機(jī)構(gòu)無(wú)論何桿為機(jī)架——均為雙搖桿機(jī)構(gòu)

為其余兩桿長(zhǎng)度之和平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)結(jié)論：

如果各桿長(zhǎng)度不滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件，則機(jī)構(gòu)無(wú)周轉(zhuǎn)副，此時(shí)不論以何桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。

若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件，當(dāng)最短桿為連架桿時(shí)，則機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；

當(dāng)最短桿為機(jī)架時(shí)，則機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；

當(dāng)最短桿的相對(duì)桿為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。4.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件根據(jù)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化過(guò)程及曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件，機(jī)架為無(wú)窮大+偏距e，則有：a＋e≤b；a為最短桿。若偏距=0，則得對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：a≤b；a為最短桿。偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)例2-1圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，BC=50mm，CD=35mm，

AD=30mm，AD為機(jī)架，若為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，

試討論AB的取值范圍。解：ABCD若為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，則AB必為最短桿，由桿長(zhǎng)條件得AB+BC≤CD+AD所以，AB≤CD＋AD－BC=(35＋30－50)mm=15mm即AB≤15mm時(shí)，該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)四、急回運(yùn)動(dòng)1.搖桿的極位、擺角

主動(dòng)曲柄與連桿兩次共線(xiàn)時(shí)，從動(dòng)件所處的位置為從動(dòng)件的極限位置。（C1D、C2D）

從動(dòng)件搖桿兩極限位置的夾角

。2.極位夾角

原動(dòng)件曲柄在機(jī)構(gòu)極位時(shí)所夾的銳角

θ。

原動(dòng)件勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度快慢不同，稱(chēng)為急回運(yùn)動(dòng)特性。以曲柄搖桿為例。當(dāng)顯然，t1>t2平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)從動(dòng)件空回行程平均速度與工作行程平均速度的比值稱(chēng)為行程速比系數(shù)，用K表示：（2）當(dāng)

0°時(shí)，K>1，機(jī)構(gòu)有急回運(yùn)動(dòng)。因此（1）當(dāng)

=0°時(shí)，K=1，機(jī)構(gòu)無(wú)急回運(yùn)動(dòng)。3.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)4.偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)急回運(yùn)動(dòng)分析5.曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)急回運(yùn)動(dòng)分析θ

0，有急回特性曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)有急回運(yùn)動(dòng)，且θ=

θ

=0，無(wú)急回特性平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)五、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性分析從動(dòng)件不能在兩個(gè)不連通的可行域內(nèi)連續(xù)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)的不連續(xù)一般稱(chēng)為錯(cuò)位不連續(xù)。C2B1AC1DB2BC

'

從動(dòng)件不能違反運(yùn)動(dòng)順序，否則稱(chēng)為錯(cuò)序不連續(xù)。平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)六、壓力角和傳動(dòng)角不計(jì)重力、慣性力和摩擦力時(shí)，機(jī)構(gòu)輸出件所受驅(qū)動(dòng)力的方向與輸出構(gòu)件上受力點(diǎn)的絕對(duì)速度方向之間所夾的銳角，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的壓力角，用

表示。壓力角的余角稱(chēng)為傳動(dòng)角，用

表示。即

+

=90?。有效分力有害分力

壓力角

越?。▊鲃?dòng)角越大），機(jī)構(gòu)傳力性能越好，

min要求大于等于許用值，即：F

Fn

vFtF

A

BCD

min≥[

],[

]常取40°當(dāng)∠BCD≤90°時(shí)，

＝∠BCD當(dāng)∠BCD＞90°時(shí)，

＝180°-∠BCD（傳動(dòng)角為銳角）1.定義平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)2.

min出現(xiàn)的位置判定1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

min出現(xiàn)的位置

當(dāng)BCD為鈍角時(shí)，

min＝min(B1C1D,180°-

B2C2D）；根據(jù)余弦定理，當(dāng)BD最長(zhǎng)或最短時(shí)，即主動(dòng)曲柄與機(jī)架共線(xiàn)的位置之一，

出現(xiàn)

min，即當(dāng)BCD為銳角時(shí)，

min＝min(

B1C1D,B2C2D)結(jié)論：對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，

γmin出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線(xiàn)的兩位置之一。平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

為了保證機(jī)構(gòu)傳力性能良好，應(yīng)使

min≥40°~50°2）偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)——最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與導(dǎo)路垂直的兩個(gè)位置之一。（如下圖所示）平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)處于曲柄和連桿共線(xiàn)的兩個(gè)位置時(shí)，若以搖桿為原動(dòng)件，則搖桿通過(guò)連桿傳給曲柄的力通過(guò)曲柄的回轉(zhuǎn)中心，不能運(yùn)動(dòng)，處于死點(diǎn)位置，此時(shí)

=0°，

=90°。七.死點(diǎn)1.死點(diǎn)位置a）機(jī)構(gòu)頂死，不能運(yùn)動(dòng)。b）運(yùn)動(dòng)不確定。2.死點(diǎn)位置的危害機(jī)構(gòu)的壓力角為90

（傳動(dòng)角為0

）的位置。此時(shí)出現(xiàn)了不能使構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)的“頂死”現(xiàn)象。C1C2DPAB1B2平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)4.利用“死點(diǎn)”位置進(jìn)行工作3.克服“死點(diǎn)”位置的方法1）依靠慣性力、外力等借慣性作用使機(jī)構(gòu)闖過(guò)死點(diǎn)。（如縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)、工件夾緊裝置、飛輪等）。2）相同機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列，如內(nèi)燃機(jī)。工件夾緊裝置縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)例如：飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)、折疊桌收放機(jī)構(gòu)等。平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)“自由度F小于等于零”表明該運(yùn)動(dòng)鏈不是機(jī)構(gòu)，而是一個(gè)各構(gòu)件間根本無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的桁架。

5."死點(diǎn)"、"自鎖"和"自由度F小于等于零"辨析以上三種情況機(jī)構(gòu)都不能動(dòng)，但死點(diǎn)、自鎖是從力的角度分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，而自由度是從機(jī)構(gòu)組成的角度分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況。“死點(diǎn)”是在不計(jì)摩擦的情況下機(jī)構(gòu)所處的有效驅(qū)動(dòng)力為零的特殊位置。借助慣性或其它方法，機(jī)構(gòu)可以通過(guò)死點(diǎn)位置而正常運(yùn)動(dòng)?！白枣i”是指由于摩擦的原因，機(jī)構(gòu)有效驅(qū)動(dòng)力總是小于等于其摩擦力，使得機(jī)構(gòu)無(wú)法運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。這種機(jī)構(gòu)的自由度大于零。平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)任務(wù)三

平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)03PART一、平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題與方法▲方案設(shè)計(jì)——根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選擇確定機(jī)構(gòu)的類(lèi)型（型綜合）?！叨染C合——確定各構(gòu)件的尺寸，一般還要同時(shí)滿(mǎn)足其他輔助條件。1.平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

滿(mǎn)足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求:

要求原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定的條件下，從動(dòng)件滿(mǎn)足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求。（圖解法、解析法）

滿(mǎn)足預(yù)定的軌跡要求:

要求連桿上某些點(diǎn)的軌跡能符合預(yù)定的要求，稱(chēng)為軌跡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。（解析法、實(shí)驗(yàn)法）

滿(mǎn)足預(yù)定的連桿位置要求:

要求連桿能順序地實(shí)現(xiàn)一些給定位置，稱(chēng)為導(dǎo)引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。（圖解法、解析法）1）實(shí)現(xiàn)構(gòu)件預(yù)定位置的設(shè)計(jì)也稱(chēng)作剛體導(dǎo)引問(wèn)題。要求機(jī)構(gòu)中的某個(gè)構(gòu)件能占據(jù)一些有序的預(yù)定位置。2.平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題要求：連桿BC震實(shí)時(shí)位于B1C1，起模時(shí)位于B2C2位置。例1.造型機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)a)實(shí)現(xiàn)主、從動(dòng)件的角位移或線(xiàn)位移之間給定的關(guān)系，如要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿(mǎn)足預(yù)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如下圖流量計(jì)；2）實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)也稱(chēng)為函數(shù)生成問(wèn)題流量計(jì)指示機(jī)構(gòu)b)實(shí)現(xiàn)給定的行程速比系數(shù)K等運(yùn)動(dòng)規(guī)律。平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3）實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡的設(shè)計(jì)也稱(chēng)為軌跡生成問(wèn)題。攪拌機(jī)構(gòu)

通常要求連桿上某點(diǎn)能精確或近似的通過(guò)若干給定的點(diǎn)。如攪拌機(jī)構(gòu)，就要根據(jù)E點(diǎn)的軌跡要求來(lái)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)二、平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（一）、

按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)已知：搖桿長(zhǎng)度，擺角，行程速比系數(shù)，設(shè)計(jì)該曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。求出鉸鏈A的位置，依據(jù)C1AC2=

。1.圖解法設(shè)計(jì)分析：求AB、BC的長(zhǎng)度AC2=AB+BCAC1=BC-AB平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)B1

θ

1)畫(huà)出搖桿CD的兩極限位置，且

C1DC2=ψ;N

C2

C1

D

A

B2E

ψ

θ

2)確定A、C1、C2所在外接圓圓心，畫(huà)圓;3)確定A點(diǎn);4)連接AC1、AC2，

∠C1AC2=θ;5)確定曲柄、連桿長(zhǎng)度。設(shè)計(jì)步驟：90－θ平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)綜上整理設(shè)計(jì)過(guò)程：①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);②取比例尺

L，任取一點(diǎn)D，作腰長(zhǎng)為CD的等腰三角形，頂角為ψ;③作C1F⊥C1C2，作C2F使∠C1C2F=（90

-θ）,兩線(xiàn)交于F;④作△FC1C2的外接圓，A點(diǎn)必在此圓上。⑤選定A，設(shè)曲柄為a，連桿為b，以A為圓心，AC1為半徑作弧交AC2于E,得：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知K，滑塊行程H，偏距e，設(shè)計(jì)該偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1)；②作C1C2＝H；③作射線(xiàn)C2M，

使∠C1C2M=90°－θ，

④以C2P為直徑作圓；⑥以A為圓心，AC1為半徑作弧交于E,得：作射線(xiàn)C1N垂直于C1C2

，兩條射線(xiàn)交于P點(diǎn)；⑤作與C1C2平行且偏距為e的直線(xiàn)，交圓于A(yíng)或A

，即為所求。設(shè)計(jì)步驟：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3）曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)已知機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K，機(jī)架長(zhǎng)lAD，設(shè)計(jì)該導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。①計(jì)算極位夾角；②作機(jī)架AD,過(guò)D點(diǎn)作與AD的夾角為θ/2的直線(xiàn)DM；③過(guò)A點(diǎn)作AC2垂直DM，得曲柄AC的長(zhǎng)。C2

D

A

θ/2M

設(shè)計(jì)步驟：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖解法思路：（4）利用其他輔助條件完成設(shè)計(jì)。（3）利用幾何關(guān)系尋找問(wèn)題的關(guān)鍵；（2）將運(yùn)動(dòng)條件轉(zhuǎn)化為幾何條件；（1）將已知的幾何條件盡可能畫(huà)出；2．解析法設(shè)計(jì)具有急回特性的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)已知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的搖桿長(zhǎng)lCD=c和其擺角

，行程速比系數(shù)K，曲柄的長(zhǎng)度a。求：連桿長(zhǎng)b和機(jī)架長(zhǎng)d。解：根據(jù)余弦定理，連桿長(zhǎng)b滿(mǎn)足又若已知最小傳動(dòng)角，則d為平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.按給定連桿的位置設(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各鉸鏈間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系：1）圖解法設(shè)計(jì)的基本原理機(jī)構(gòu)的倒置原理

機(jī)構(gòu)的倒置原理主要用于求活動(dòng)鉸鏈的位置問(wèn)題。通過(guò)倒置原理將待求活動(dòng)鉸鏈所在的桿轉(zhuǎn)化為新機(jī)架，其相對(duì)的桿視為新連桿。將求活動(dòng)鉸鏈的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求固定鉸鏈位置問(wèn)題。平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)