第5章 平面連桿機(jī)構(gòu) (5)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件（課件（5） 第第5 5章章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu) 一、一、 平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)副 二、二、 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 三、三、 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度 四、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)的注意事項(xiàng)四、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)的注意事項(xiàng) 第一節(jié)第一節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 簡(jiǎn)圖和自由度簡(jiǎn)圖和自由度 1.1.運(yùn)動(dòng)副的定義運(yùn)動(dòng)副的定義 兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接，稱為兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接，稱為 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副。是可動(dòng)連接。是可動(dòng)連接。 例如：軸和軸承、活塞和氣缸，嚙合中的一例如：軸和軸承、活塞和氣缸，嚙合中的一 對(duì)齒廓、滑塊與導(dǎo)槽

2、，均保持直接接觸，并能產(chǎn)對(duì)齒廓、滑塊與導(dǎo)槽，均保持直接接觸，并能產(chǎn) 生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而它們都構(gòu)成了運(yùn)動(dòng)副。生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而它們都構(gòu)成了運(yùn)動(dòng)副。 兩構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的點(diǎn)、兩構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的點(diǎn)、 線、面部分。線、面部分。 例如：軸與軸承間構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副，軸的外圓柱例如：軸與軸承間構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副，軸的外圓柱 面與軸承內(nèi)孔為運(yùn)動(dòng)副元素。凸輪與滾子間構(gòu)成面與軸承內(nèi)孔為運(yùn)動(dòng)副元素。凸輪與滾子間構(gòu)成 運(yùn)動(dòng)副，凸輪與滾子接觸部分為運(yùn)動(dòng)副元素。運(yùn)動(dòng)副，凸輪與滾子接觸部分為運(yùn)動(dòng)副元素。 運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素 運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素 對(duì)運(yùn)動(dòng)副的理解要把握以下三點(diǎn)：對(duì)運(yùn)動(dòng)副的理解要把握以下三點(diǎn)： （

3、）運(yùn)動(dòng)副是一種聯(lián)接；（）運(yùn)動(dòng)副是一種聯(lián)接； （）運(yùn)動(dòng)副由兩個(gè)構(gòu)件組成；（）運(yùn)動(dòng)副由兩個(gè)構(gòu)件組成； （）組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（）組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)副是機(jī)械原理中最重要的概念之一運(yùn)動(dòng)副是機(jī)械原理中最重要的概念之一 組成機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副的類型決定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式。運(yùn)動(dòng)副有組成機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副的類型決定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式。運(yùn)動(dòng)副有 多種類型，對(duì)運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行正確的分類，在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和綜合多種類型，對(duì)運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行正確的分類，在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和綜合 中是非常重要的。中是非常重要的。 2.運(yùn)動(dòng)副的分類運(yùn)動(dòng)副的分類 ()根據(jù)運(yùn)動(dòng)副所引入的約束數(shù)分類根據(jù)運(yùn)動(dòng)副所引入的約束數(shù)分類 表2-1 常用運(yùn)動(dòng)副及其

4、簡(jiǎn)圖 名 稱 圖 形簡(jiǎn)圖符號(hào)副級(jí)自由度 名 稱 圖 形簡(jiǎn)圖符號(hào)副級(jí)自由度 球 面 高 副 I5 圓 柱 套 筒 副 IV2 柱 面 高 副 II4 轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 V1 球 面 低 副 III3 移 動(dòng) 副 V1 球 銷(xiāo) 副 IV2 螺 旋 副 V1 ()根據(jù)組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素的接觸情況分類根據(jù)組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素的接觸情況分類 球面高副球面高副柱面高副柱面高副 運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素以點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副以點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為稱為高副高副。 運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素以面接觸的運(yùn)動(dòng)副以面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為稱為低副低副。 球面低副 移動(dòng)副 轉(zhuǎn)動(dòng)副 ()根據(jù)組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分類

5、根據(jù)組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分類 空間運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副 球銷(xiāo)副螺旋副 圓柱套筒副 運(yùn)動(dòng)鏈與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈與機(jī)構(gòu) 開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈 閉式運(yùn)動(dòng)鏈閉式運(yùn)動(dòng)鏈 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 自由度和約束：自由度和約束： 自由度：自由度：構(gòu)件所具有的這種獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為構(gòu)件所具有的這種獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為 構(gòu)件的自由度。構(gòu)件的自由度。 一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件可以做沿軸一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件可以做沿軸x x、軸、軸y y和繞垂和繞垂 直于直于xoyxoy平面的平面的 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。這軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。這 個(gè)自由構(gòu)件有個(gè)自由構(gòu)件有 三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng) 的可能性。所的可能性。所 以一個(gè)作平面以一個(gè)作平面 運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)

6、 件有三個(gè)自由件有三個(gè)自由 度。度。 但當(dāng)這些構(gòu)件之間以一定的方式聯(lián)接起來(lái)成為構(gòu)但當(dāng)這些構(gòu)件之間以一定的方式聯(lián)接起來(lái)成為構(gòu) 件系統(tǒng)時(shí)，各個(gè)構(gòu)件不再是自由構(gòu)件。兩相互接件系統(tǒng)時(shí)，各個(gè)構(gòu)件不再是自由構(gòu)件。兩相互接 觸的構(gòu)件間只能作一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，自由度減少。觸的構(gòu)件間只能作一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，自由度減少。 這種這種對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所施加的限制對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所施加的限制稱為稱為約束約束。 運(yùn)動(dòng)副每引入一個(gè)約束，構(gòu)件就失去一個(gè)運(yùn)動(dòng)副每引入一個(gè)約束，構(gòu)件就失去一個(gè) 自由度。自由度。 運(yùn)動(dòng)副既限制了兩構(gòu)件的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)，又運(yùn)動(dòng)副既限制了兩構(gòu)件的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)，又 允許構(gòu)件間有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。允許構(gòu)件間有一定的相對(duì)

7、運(yùn)動(dòng)。 兩構(gòu)件以兩構(gòu)件以面接觸面接觸而形成的運(yùn)動(dòng)副。按運(yùn)而形成的運(yùn)動(dòng)副。按運(yùn) 動(dòng)特性可分為動(dòng)特性可分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副 只允許兩構(gòu)件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，又稱作鉸鏈。只允許兩構(gòu)件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，又稱作鉸鏈。 移動(dòng)副 轉(zhuǎn)動(dòng)副 平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)副 a)固定鉸鏈固定鉸鏈 b)活動(dòng)鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)副活動(dòng)鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)副 固定鉸鏈和活動(dòng)鉸鏈模型固定鉸鏈和活動(dòng)鉸鏈模型 移動(dòng)副：移動(dòng)副：只允許兩構(gòu)件作相對(duì)移動(dòng)。只允許兩構(gòu)件作相對(duì)移動(dòng)。 移動(dòng)副模型移動(dòng)副模型 結(jié)論結(jié)論: :兩構(gòu)件用低副聯(lián)接，失去兩個(gè)兩構(gòu)件用低副聯(lián)接，失去兩個(gè) 自由度；壓力小。自由度；壓力小。 2 2）. .高副高副兩構(gòu)件以點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件以

8、點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。 高副模型高副模型 兩構(gòu)件用高副聯(lián)接，失去一個(gè)自由度；壓兩構(gòu)件用高副聯(lián)接，失去一個(gè)自由度；壓 力大。力大。 結(jié)論結(jié)論: : 二、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖二、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定符號(hào)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定符號(hào) 表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定的比例確定運(yùn)動(dòng)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定的比例確定運(yùn)動(dòng) 副的相對(duì)位置及與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸，這種表明副的相對(duì)位置及與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸，這種表明 機(jī)構(gòu)組成和各構(gòu)件間真實(shí)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單的圖機(jī)構(gòu)組成和各構(gòu)件間真實(shí)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單的圖 形。形。 和運(yùn)動(dòng)有關(guān)的：運(yùn)動(dòng)副的類型、數(shù)目、相對(duì)和運(yùn)動(dòng)有關(guān)的：運(yùn)動(dòng)副的類型、數(shù)目、相對(duì)

9、位置、構(gòu)件數(shù)目；位置、構(gòu)件數(shù)目； 和運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的：構(gòu)件外形、截面尺寸、組成和運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的：構(gòu)件外形、截面尺寸、組成 構(gòu)件的零件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的具體構(gòu)造。構(gòu)件的零件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的具體構(gòu)造。 1 1、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 1 1）. .構(gòu)件均用直線或小方塊等來(lái)表示構(gòu)件均用直線或小方塊等來(lái)表示 構(gòu)件均用直線或小方塊等來(lái)表示，畫(huà)有斜線的構(gòu)件均用直線或小方塊等來(lái)表示，畫(huà)有斜線的 表示機(jī)架。表示機(jī)架。 2 2、構(gòu)件的分類及帶有運(yùn)動(dòng)副元素構(gòu)件的表示、構(gòu)件的分類及帶有運(yùn)動(dòng)副元素構(gòu)件的表示 2 2）、轉(zhuǎn)動(dòng)副表示方法）、轉(zhuǎn)動(dòng)副表示方法 構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，如下圖表示。構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，如下圖表示。 圖垂直于

10、回轉(zhuǎn)軸線用圖圖垂直于回轉(zhuǎn)軸線用圖a a表示；表示； 圖不垂直于回轉(zhuǎn)軸線時(shí)用圖圖不垂直于回轉(zhuǎn)軸線時(shí)用圖b b表示。表示。 表示轉(zhuǎn)動(dòng)副的圓圈，圓心須與回轉(zhuǎn)軸線重合。表示轉(zhuǎn)動(dòng)副的圓圈，圓心須與回轉(zhuǎn)軸線重合。 一個(gè)構(gòu)件具有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，則應(yīng)在兩條交一個(gè)構(gòu)件具有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，則應(yīng)在兩條交 叉處涂黑，或在其內(nèi)畫(huà)上斜線。叉處涂黑，或在其內(nèi)畫(huà)上斜線。 3 3）、）、 移動(dòng)副移動(dòng)副 兩構(gòu)件組成移動(dòng)副，其導(dǎo)路必須與相對(duì)移動(dòng)兩構(gòu)件組成移動(dòng)副，其導(dǎo)路必須與相對(duì)移動(dòng) 方向一致。方向一致。 4 4）、平面高副）、平面高副 兩構(gòu)件組成平面高副時(shí)，其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中應(yīng)畫(huà)出兩兩構(gòu)件組成平面高副時(shí)，其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中應(yīng)畫(huà)出兩 構(gòu)件接觸處的曲

11、線輪廓，對(duì)于凸輪、滾子，習(xí)慣劃出構(gòu)件接觸處的曲線輪廓，對(duì)于凸輪、滾子，習(xí)慣劃出 其全部輪廓；對(duì)于齒輪，常用點(diǎn)劃線劃出其節(jié)圓。其全部輪廓；對(duì)于齒輪，常用點(diǎn)劃線劃出其節(jié)圓。 3 3、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟：、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟： 圖上尺寸(mm) mm實(shí)際尺寸 l 1 1）分析機(jī)構(gòu)，觀察相對(duì)運(yùn)動(dòng)，數(shù)清所有構(gòu)件）分析機(jī)構(gòu)，觀察相對(duì)運(yùn)動(dòng)，數(shù)清所有構(gòu)件 的數(shù)目；的數(shù)目； 2 2）確定所有運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目；）確定所有運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目； 3 3）選擇合理的位置（即能充分反映機(jī)構(gòu)的特性）；）選擇合理的位置（即能充分反映機(jī)構(gòu)的特性）； 4 4）確定比例尺：）確定比例尺： 5 5）用規(guī)定的符號(hào)和線

12、條繪制成簡(jiǎn)圖。（從原）用規(guī)定的符號(hào)和線條繪制成簡(jiǎn)圖。（從原 動(dòng)件開(kāi)始畫(huà)動(dòng)件開(kāi)始畫(huà)) ) 注意：要明確三類構(gòu)件注意：要明確三類構(gòu)件 固定件（機(jī)架）：機(jī)架中只有一個(gè)為機(jī)固定件（機(jī)架）：機(jī)架中只有一個(gè)為機(jī) 架。架。 原動(dòng)件：機(jī)構(gòu)中有驅(qū)動(dòng)力或已知運(yùn)動(dòng)規(guī)原動(dòng)件：機(jī)構(gòu)中有驅(qū)動(dòng)力或已知運(yùn)動(dòng)規(guī) 律的構(gòu)件。律的構(gòu)件。 從動(dòng)件：除原動(dòng)件以外的所有活動(dòng)構(gòu)件。從動(dòng)件：除原動(dòng)件以外的所有活動(dòng)構(gòu)件。 例例2-1 2-1 試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 氣缸體氣缸體1 活塞活塞2 進(jìn)氣閥進(jìn)氣閥3 排氣閥排氣閥4 連桿連桿5 曲軸曲軸6 凸輪凸輪7 頂桿頂桿8 齒輪齒輪10 解：解：1 1）分析運(yùn)動(dòng)，確

13、）分析運(yùn)動(dòng)，確 定構(gòu)件的類型和數(shù)量定構(gòu)件的類型和數(shù)量 2 2）確定運(yùn)動(dòng)副的類型）確定運(yùn)動(dòng)副的類型 和數(shù)目和數(shù)目 3 3）選擇視圖平面）選擇視圖平面 4 4）選取比例尺，根）選取比例尺，根 據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸，定出據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸，定出 各運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置各運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置 5 5）畫(huà)出各運(yùn)動(dòng)副和）畫(huà)出各運(yùn)動(dòng)副和 機(jī)構(gòu)符號(hào)，并表示出各機(jī)構(gòu)符號(hào)，并表示出各 構(gòu)件構(gòu)件 內(nèi)燃機(jī)工作原理內(nèi)燃機(jī)工作原理 例例5-1 5-1 試?yán)L制顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖試?yán)L制顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 解：顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制步驟解：顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制步驟 構(gòu)件自由度（復(fù)習(xí)）構(gòu)件自由度（復(fù)習(xí)） 一個(gè)自由的平

14、面構(gòu)件有一個(gè)自由的平面構(gòu)件有三個(gè)自由度三個(gè)自由度。 三、平面機(jī)構(gòu)的自由度三、平面機(jī)構(gòu)的自由度 構(gòu)件間構(gòu)件間 低副聯(lián)接低副聯(lián)接 減少減少2 2個(gè)自由度個(gè)自由度 高副聯(lián)接高副聯(lián)接 減少減少1 1個(gè)自由度個(gè)自由度 平面機(jī)構(gòu)的每個(gè)活動(dòng)構(gòu)件在未構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副之前都是平面機(jī)構(gòu)的每個(gè)活動(dòng)構(gòu)件在未構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副之前都是三個(gè)自三個(gè)自 由度由度自由構(gòu)件。自由構(gòu)件。 但當(dāng)這些構(gòu)件之間以一定的方式聯(lián)接起來(lái)成為構(gòu)件系統(tǒng)時(shí)，但當(dāng)這些構(gòu)件之間以一定的方式聯(lián)接起來(lái)成為構(gòu)件系統(tǒng)時(shí)， 各個(gè)構(gòu)件不再是自由構(gòu)件。兩相互接觸的構(gòu)件間只能作一各個(gè)構(gòu)件不再是自由構(gòu)件。兩相互接觸的構(gòu)件間只能作一 定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，自由度減少。定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，自由度減少。

15、 約束：運(yùn)動(dòng)副對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所加的限制約束：運(yùn)動(dòng)副對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所加的限制 不同類型的運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)不同，每引入一個(gè)約束，不同類型的運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)不同，每引入一個(gè)約束， 構(gòu)件就失去構(gòu)件就失去一個(gè)自由度。一個(gè)自由度。 1 1、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 2 3 4 1 1 四桿機(jī)構(gòu)，四桿機(jī)構(gòu)，F(xiàn)=1F=1，只有，只有1 1個(gè)原動(dòng)件，運(yùn)動(dòng)可確定。個(gè)原動(dòng)件，運(yùn)動(dòng)可確定。 要使所設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)，組成運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件之要使所設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)，組成運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件之 間必須具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)間必須具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 的

16、運(yùn)動(dòng)鏈均不能成為機(jī)構(gòu)。的運(yùn)動(dòng)鏈均不能成為機(jī)構(gòu)。 上圖表明該運(yùn)動(dòng)鏈中各構(gòu)件間已無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只構(gòu)成了上圖表明該運(yùn)動(dòng)鏈中各構(gòu)件間已無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只構(gòu)成了 一個(gè)剛性桁架，因而不能成為機(jī)構(gòu)。一個(gè)剛性桁架，因而不能成為機(jī)構(gòu)。 剛性桁架剛性桁架 1 2 3 4 5A E B C C D D 1 4 從動(dòng)件位置不確定。從動(dòng)件位置不確定。 五桿機(jī)構(gòu)，五桿機(jī)構(gòu)，F(xiàn)=2F=2，只有，只有1 1個(gè)原動(dòng)件，給定角度個(gè)原動(dòng)件，給定角度 后，構(gòu)件后，構(gòu)件2 2、3 3、4 4既可在實(shí)線位置又可在虛既可在實(shí)線位置又可在虛 線位置，運(yùn)動(dòng)不確定。線位置，運(yùn)動(dòng)不確定。 原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù)=F0=F0，運(yùn)動(dòng)確定，運(yùn)動(dòng)確定 原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件

17、數(shù)FFF，機(jī)構(gòu)破壞，機(jī)構(gòu)破壞 2 A5 B 1 4 E 4 D C C D 3 1 1 4 1 2 3 1 4 1 3 2 結(jié)論：結(jié)論： 平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)原動(dòng)件平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)原動(dòng)件 個(gè)數(shù)應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目，個(gè)數(shù)應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目，W=F0W=F0。 原動(dòng)件數(shù)自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)無(wú)確定運(yùn)動(dòng)原動(dòng)件數(shù)自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)無(wú)確定運(yùn)動(dòng) 原動(dòng)件數(shù)自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)在薄弱處損壞原動(dòng)件數(shù)自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)在薄弱處損壞 2.2.平面運(yùn)動(dòng)鏈的自由度計(jì)算公式平面運(yùn)動(dòng)鏈的自由度計(jì)算公式 n n ：機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)，：機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)，n=n=總的構(gòu)件數(shù)總的構(gòu)件數(shù)-1; -1; P PL L ：機(jī)

18、構(gòu)中低副數(shù)； ：機(jī)構(gòu)中低副數(shù)； P PH H ： ：機(jī)構(gòu)中高副數(shù)；機(jī)構(gòu)中高副數(shù)； F F ：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)；機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)； F = 3n - 2PF = 3n - 2PL L - P - PH H 構(gòu)件間構(gòu)件間 低副聯(lián)接低副聯(lián)接 減少減少2 2個(gè)自由度個(gè)自由度 高副聯(lián)接高副聯(lián)接 減少減少1 1個(gè)自由度個(gè)自由度 1 1）四桿機(jī)構(gòu)）四桿機(jī)構(gòu)： n=3 Pn=3 PL L=4 P=4 PH H=0=0 F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3=33-23-24-0=1 4-0=1 2 2）五桿機(jī)構(gòu)：）五桿機(jī)構(gòu)： n=4 Pn=4 PL L=5 P=5 PH H=0 =0 F=3n-2P

19、F=3n-2PL L-P-PH H=3=34-24-25-0=2 5-0=2 3 3）凸輪機(jī)構(gòu)：）凸輪機(jī)構(gòu)： n=2 Pn=2 PL L=2 P=2 PH H=1 =1 F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=1 =1 3.3.常見(jiàn)機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算常見(jiàn)機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算 計(jì)算實(shí)例計(jì)算實(shí)例 n = 3, PL = 4, PH = 0 F = 3n - 2PL - PH =33 - 24 - 0 = 1 v計(jì)算實(shí)例計(jì)算實(shí)例 n =6, PL = 8, PH = 0 F = 3n 2PL PH = 36 28 0 = 2 解： 1 2 7 3 5 6 4 四、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)的注意事項(xiàng)四

20、、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)的注意事項(xiàng) 1.1.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 兩個(gè)以上構(gòu)件在同一軸線處用轉(zhuǎn)動(dòng)副連兩個(gè)以上構(gòu)件在同一軸線處用轉(zhuǎn)動(dòng)副連 接，就形成了復(fù)合鉸鏈。接，就形成了復(fù)合鉸鏈。 慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu) C C處為復(fù)合鉸鏈處為復(fù)合鉸鏈 n = 5, PL = 7, PH= 0 = 35 -27 0 = 1 F = 3n - 2PL PH 三個(gè)構(gòu)件在同一軸線處，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。三個(gè)構(gòu)件在同一軸線處，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。 推理推理：m m個(gè)構(gòu)件時(shí)，有個(gè)構(gòu)件時(shí)，有m m1 1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。 鋸鋸 床床 進(jìn)進(jìn) 給給 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 典型例子：典型例子：滾子滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)自的轉(zhuǎn)動(dòng)自 由度并不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，由度并不影響

21、整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)， 屬局部自由度。屬局部自由度。 計(jì)入局部自由度時(shí)計(jì)入局部自由度時(shí) n = 3, Pl = 3, Ph = 1 F =33 - 2- 1 = 2 與實(shí)際不符與實(shí)際不符 2.2.局部自由度局部自由度 機(jī)構(gòu)中與輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無(wú)機(jī)構(gòu)中與輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無(wú) 關(guān)的自由度稱為局部自由度。關(guān)的自由度稱為局部自由度。 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu) 除去局部自由度，把滾子和從動(dòng)件看作一個(gè)構(gòu)件。除去局部自由度，把滾子和從動(dòng)件看作一個(gè)構(gòu)件。處理方法：處理方法： 注意：注意：實(shí)際結(jié)構(gòu)上為減小摩擦采用局部自由度，實(shí)際結(jié)構(gòu)上為減小摩擦采用局部自由度， “除去除去”指計(jì)算中不計(jì)入，并非實(shí)際拆除。指計(jì)算中不計(jì)入，并非實(shí)際拆除。

22、n = 2, Pl = 2, Ph = 1, F = 32 - 22 1 = 1 與實(shí)際相符與實(shí)際相符 n = 4, Pn = 4, Pl l =6, =6, P Ph h = 0 = 0 與實(shí)際不符與實(shí)際不符 F=3F=34-24-26 60=00=0 A M B N 1 O 3 O 在特殊的幾何條件下，有些約束所起的限在特殊的幾何條件下，有些約束所起的限 制作用是重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約制作用是重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約 束稱為虛約束。束稱為虛約束。 3.3.虛約束虛約束 虛約束常見(jiàn)情況及處理虛約束常見(jiàn)情況及處理 1 1）兩構(gòu)件上聯(lián)接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡互相重合，將產(chǎn)生）兩構(gòu)件上聯(lián)接

23、點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡互相重合，將產(chǎn)生 虛約束。虛約束。 中圖：中圖： 00624323 HL PPnF （錯(cuò)誤）（錯(cuò)誤） 右圖：右圖： 00423323 HL PPnF （正確）（正確） 2 2）兩構(gòu)件形成多個(gè)具有相同作用的運(yùn)動(dòng)副。）兩構(gòu)件形成多個(gè)具有相同作用的運(yùn)動(dòng)副。 處理方法：處理方法：計(jì)算中只計(jì)入一計(jì)算中只計(jì)入一 個(gè)移動(dòng)副。個(gè)移動(dòng)副。 (1) (1)兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且導(dǎo)路相互平行兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且導(dǎo)路相互平行 或重合時(shí)，只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余為或重合時(shí)，只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余為 虛約束。虛約束。 F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3x3-2x4=1=3

24、x3-2x4=1 移動(dòng)副其導(dǎo)路相互平行時(shí)，只有移動(dòng)副其導(dǎo)路相互平行時(shí)，只有 一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余都是虛一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余都是虛 約束。如圖約束。如圖2-20所示機(jī)構(gòu)所示機(jī)構(gòu)D、D之一為之一為 虛約束。虛約束。 這時(shí)：這時(shí)： 104233 23 HL PPnF F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3x1-2x1=1=3x1-2x1=1 移動(dòng)方向移動(dòng)方向 一致引入一致引入 的虛約束的虛約束 (2) (2) 兩構(gòu)件組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線重合，只有一兩構(gòu)件組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線重合，只有一 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起約束作用，其余為約束個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起約束作用，其余為約束。（動(dòng)畫(huà)演示）。（動(dòng)畫(huà)演

25、示） 處理方法：處理方法：計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。 (3) (3)兩構(gòu)件組成多處接觸點(diǎn)公法線重合的高副，兩構(gòu)件組成多處接觸點(diǎn)公法線重合的高副， 只考慮一處高副。只考慮一處高副。 1 2 處理方法：處理方法：計(jì)算中只計(jì)入一處高副。計(jì)算中只計(jì)入一處高副。 F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3x2-2x2-1=1=3x2-2x2-1=1 處理方法：處理方法：計(jì)算中應(yīng)將對(duì)稱部分除去不計(jì)。計(jì)算中應(yīng)將對(duì)稱部分除去不計(jì)。 3 3、機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分，、機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分， 將產(chǎn)生虛約束。將產(chǎn)生虛約束。 虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)的影響虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)的影

26、響 虛約束是在一些特定的幾何條件下引入的，如虛約束是在一些特定的幾何條件下引入的，如 “平行平行”、“重合重合”、“距離不變距離不變”等。如果幾何等。如果幾何 條件不滿足，虛約束會(huì)轉(zhuǎn)化為有效約束。條件不滿足，虛約束會(huì)轉(zhuǎn)化為有效約束。 機(jī)構(gòu)中引入虛約束是為了受力均衡，增大剛機(jī)構(gòu)中引入虛約束是為了受力均衡，增大剛 度等，同時(shí)也提高了對(duì)制造和裝配精度的要求。度等，同時(shí)也提高了對(duì)制造和裝配精度的要求。 注意：注意：機(jī)構(gòu)中虛約束是實(shí)際存在的，計(jì)算機(jī)構(gòu)中虛約束是實(shí)際存在的，計(jì)算 中所謂中所謂“除去不計(jì)除去不計(jì)”是從運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)分析做的假是從運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)分析做的假 想處理，并非實(shí)際拆除。想處理，并非實(shí)際拆除。 例題

27、：計(jì)算篩料機(jī)構(gòu)的自由度例題：計(jì)算篩料機(jī)構(gòu)的自由度 F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3x7-2x9-1=2=3x7-2x9-1=2 局部自由度局部自由度 虛約束虛約束 P L=1 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 PL=2 1 5 3 2 4 6 7 C D A B G F o EE 計(jì)算圖示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。 位置位置C ，2個(gè)個(gè)低副低副復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈: 局部自由度局部自由度 1個(gè)個(gè) 虛約束虛約束E n= 7 PL = 9 PH = 1 F=3n 2PL PH =37 29 1 =2 C D A B G F o E 橢橢 圓圓 儀儀 F=3324=1 P94頁(yè)頁(yè)

28、作業(yè)作業(yè) 第四題（第四題（2）（）（b）（）（C） 概念 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：效率低；累計(jì)運(yùn)動(dòng)誤差較大；高：效率低；累計(jì)運(yùn)動(dòng)誤差較大；高 速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不平衡動(dòng)載荷較大，且難于消速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不平衡動(dòng)載荷較大，且難于消 除。除。 運(yùn)動(dòng)副全是轉(zhuǎn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副全是轉(zhuǎn)動(dòng)副 機(jī)架機(jī)架 連架桿連架桿 連架桿連架桿 連桿連桿 4 4 1 1 2 2 3 3 定義定義: 全由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副）構(gòu)成全由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副）構(gòu)成 的平面機(jī)構(gòu)稱為的平面機(jī)構(gòu)稱為平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：面接觸，承載能力強(qiáng)，耐面接觸，承載能力強(qiáng)，耐 磨損；易于制造和獲得較高的制磨損；易于制造和獲得較高的制 造精度；能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律造精度；

29、能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 內(nèi)容：內(nèi)容：類型、應(yīng)用及其特性，平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)類型、應(yīng)用及其特性，平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在此機(jī)構(gòu)中，AD固定不動(dòng)， 稱為機(jī)架；AB、CD兩構(gòu)件與 機(jī)架組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，稱為連架 桿；BC稱為連桿。 在連架桿中，能作整周回轉(zhuǎn) 的構(gòu)件稱為曲柄，而只能在 一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)的構(gòu)件 稱為搖桿。 是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變 得到的得到的。 構(gòu)件之間都是構(gòu)件之間都是轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的平面四桿結(jié)構(gòu)稱為連接的平面四桿結(jié)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 第二節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型 一、平面四桿機(jī)構(gòu)的組成一、平面四桿機(jī)構(gòu)的組

30、成 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型平面四桿機(jī)構(gòu)的類型鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 1 1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 2 2雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu) 3 3雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu) 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式 1 1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 2 2導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 3 3偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)副全是轉(zhuǎn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副全是轉(zhuǎn)動(dòng)副 1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 兩連架桿中一個(gè)為曲柄，兩連架桿中一個(gè)為曲柄， 另一個(gè)為搖桿另一個(gè)為搖桿。 搖桿為主動(dòng)件時(shí)，搖桿為主動(dòng)件時(shí)， 則可以將搖桿的擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為則可以將搖桿的擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為 曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例： 雷達(dá)天線調(diào)整機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線調(diào)整機(jī)構(gòu) 縫紉機(jī)的踏板

31、機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu) 二、平面四桿機(jī)構(gòu)的類型二、平面四桿機(jī)構(gòu)的類型 曲柄為主動(dòng)件時(shí)曲柄為主動(dòng)件時(shí)， 可以實(shí)現(xiàn)由曲柄的整周回轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)由曲柄的整周回轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)到搖桿往復(fù)擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)到搖桿往復(fù)擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 攪拌器攪拌器 碎石機(jī)碎石機(jī) 連桿機(jī)構(gòu) 碎石機(jī) 2.雙曲柄機(jī)構(gòu) 兩個(gè)連架桿都能作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)連架桿都能作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 兩 曲 柄 不 等 長(zhǎng) 在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，如果組成四邊形的對(duì)邊長(zhǎng)度分別相在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，如果組成四邊形的對(duì)邊長(zhǎng)度分別相 等，即，則根據(jù)曲柄相對(duì)位置的不同，可得到等，即，則根據(jù)曲柄相對(duì)位置的不同，可得到正平行四邊正平行四邊 形機(jī)構(gòu)和反平行四邊形機(jī)構(gòu)。形機(jī)構(gòu)和反平行四邊形

32、機(jī)構(gòu)。 反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)正平行四邊形機(jī)構(gòu)正平行四邊形機(jī)構(gòu) 慣性篩慣性篩 插床機(jī)構(gòu)插床機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例（二） 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 A BC D 耕地耕地 料斗料斗 D C A B 耕地耕地 料斗料斗 D C A B 實(shí)例實(shí)例：火車(chē)輪火車(chē)輪 （）正平行四邊形機(jī)構(gòu)（）正平行四邊形機(jī)構(gòu) AB = CD 特征：兩連架桿等長(zhǎng)且平行，特征：兩連架桿等長(zhǎng)且平行， 連桿作平動(dòng)連桿作平動(dòng) BC = AD A B D C 攝影平臺(tái)攝影平臺(tái) A D B C BC 天平天平 播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形

33、機(jī)構(gòu) -車(chē)門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)（動(dòng)畫(huà)演示）車(chē)門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)（動(dòng)畫(huà)演示） 反向反向 平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定。平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定。 3.雙搖桿機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為搖桿兩連架桿均為搖桿 雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例（一） 港口起重機(jī)港口起重機(jī)動(dòng)畫(huà)展示動(dòng)畫(huà)展示 雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例（二） 飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架動(dòng)畫(huà)展示動(dòng)畫(huà)展示 A C D B 風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu) 雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例（三）雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例（三） 1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 一連架桿為曲柄，另一連架桿相對(duì)機(jī)架作往復(fù)移動(dòng)而稱為滑塊一連架桿為曲柄，另一連架桿相對(duì)機(jī)架作往復(fù)移動(dòng)而稱為滑塊 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例：內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床和縫紉機(jī)等

34、。：內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床和縫紉機(jī)等。 對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 三、平面四桿機(jī)構(gòu)的其他類型三、平面四桿機(jī)構(gòu)的其他類型 （改變構(gòu)件的形狀和長(zhǎng)度）（改變構(gòu)件的形狀和長(zhǎng)度） 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 (1)(1) 改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化 偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu) 正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu) s =l sin l

35、 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 雙搖桿機(jī)構(gòu) 2.2.通過(guò)選用不同構(gòu)件為機(jī)架而演化成的四桿機(jī)構(gòu)通過(guò)選用不同構(gòu)件為機(jī)架而演化成的四桿機(jī)構(gòu) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中： 對(duì)心滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心滑塊機(jī)構(gòu) 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 偏心滑塊機(jī)構(gòu)偏心滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例（一） 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)：潘存云 (2)(2)改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸 偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu) 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副，使轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件作為機(jī)架不同構(gòu)件作為機(jī)架，可以，可以 得到以下四種不同的機(jī)構(gòu)。得到以下四種不同的機(jī)構(gòu)。 2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)

36、構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu) 定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu) 3 1 4 A 2 B C 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 擺動(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)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 擺動(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)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)易刨床的主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)易刨床的主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 3.搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu) 在對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，將與滑塊鉸接的在對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，將與滑塊鉸接的 構(gòu)件固定為機(jī)架，使滑塊只能搖擺不能移動(dòng)，構(gòu)件固定為機(jī)架，使滑塊只能搖擺不能移動(dòng)， 搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu) 滑塊鉸鏈點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方位線不通過(guò)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心，偏距為偏距為e,滑滑 塊動(dòng)程大于兩倍曲柄長(zhǎng)度，有塊動(dòng)程大于兩倍曲柄長(zhǎng)度，有急回運(yùn)動(dòng)特性。 滑

37、塊鉸鏈點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方位線通過(guò)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心，滑塊動(dòng)程滑塊鉸鏈點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方位線通過(guò)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心，滑塊動(dòng)程等于 兩倍曲柄曲柄1的長(zhǎng)度，無(wú)的長(zhǎng)度，無(wú)急回運(yùn)動(dòng)特性。主動(dòng)件可以為曲柄， 也可以為滑塊。 無(wú)無(wú)急回運(yùn)動(dòng)特性 有有急回運(yùn)動(dòng)特性 自卸卡車(chē)翻斗機(jī)構(gòu)自卸卡車(chē)翻斗機(jī)構(gòu) 曲柄搖塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用 設(shè)計(jì)：潘存云 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 B 2 3 4 C 1 A 自卸卡車(chē)舉升機(jī)構(gòu)自卸卡車(chē)舉升機(jī)構(gòu) 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 B 3 4 C 1 A 2 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 4A 1 B 2 3 C 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 1 3 C 4 A B 2 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 A 1 C 2 3 4 B 搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu) 4. 定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu) 在對(duì)心曲柄

38、滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊固定為機(jī)架。在對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊固定為機(jī)架。 區(qū)別區(qū)別 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 抽水裝置抽水裝置 手動(dòng)沖床機(jī)構(gòu)手動(dòng)沖床機(jī)構(gòu) 一、一、曲柄存在條件曲柄存在條件 二、二、急回特性和行程速比系數(shù)急回特性和行程速比系數(shù) 三、三、壓力角和傳動(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角 四、死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置 第三節(jié) 平面連桿機(jī)構(gòu)的基本特性 設(shè)計(jì)：潘存云 （2）連架桿或機(jī)架之一為最短桿。連架桿或機(jī)架之一為最短桿。 1 1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件：、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件： （1） 最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)其他兩桿長(zhǎng)其他兩桿長(zhǎng) 度之和度之和 稱稱為桿長(zhǎng)條件為桿長(zhǎng)條件。 A B C

39、 D l1 l2 l3 l4 一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型判斷一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型判斷 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu) cbda 最短桿為連架桿最短桿為連架桿 最短桿為連桿最短桿為連桿 最短桿為機(jī)架最短桿為機(jī)架 NY dcba、 2 2、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型的判別準(zhǔn)則、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型的判別準(zhǔn)則 當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)， 可得不同的機(jī)構(gòu)。如：可得不同的機(jī)構(gòu)。如： 曲柄搖桿曲柄搖桿1 1 雙曲柄雙曲柄 雙搖桿雙搖桿 曲柄搖桿曲柄搖桿2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu) 雙搖桿機(jī)

40、構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) L L1 1+L+L2 2 L L3 3+L+L4 4 L L1 1+L+L2 2 L L3 3+L+L4 4 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 1. 試判別下面二個(gè)圖分別屬于什么類型并說(shuō)明連架桿的名稱？ A B C D 15 20 18 30 B C AD 10 28 17 22 此機(jī)構(gòu)屬于雙搖桿機(jī)構(gòu) 此機(jī)構(gòu)屬于雙曲柄機(jī)構(gòu) 15+3020+18 10+2817+22 又最短桿AB固定作為機(jī)架 其中AB、CD都為搖桿 其中AB、CD都為曲柄 2.試判別下面二個(gè)圖分別屬于什么類型并說(shuō)明連架 桿的名稱？ 此機(jī)構(gòu)屬于曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 此機(jī)構(gòu)屬于雙搖桿機(jī)構(gòu) B A C D 13 20 19 24 B A

41、D C 25 11 26 15 13+2420+19 又桿AD是最短桿相鄰的桿件 其中AB為曲柄、CD為搖桿 11+2615+25 又桿CD是最短桿相對(duì)的桿件 其中AD、BC均為搖桿 牛頭刨床機(jī)構(gòu)牛頭刨床機(jī)構(gòu) 急回特性的應(yīng)用急回特性的應(yīng)用 二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 1.1.急回特性急回特性 : : 搖桿的擺角搖桿的擺角， 極位夾角極位夾角。 為描述從動(dòng)搖桿的急為描述從動(dòng)搖桿的急 回特性，在此引入行回特性，在此引入行 程速比系數(shù)程速比系數(shù) K K，即：，即： K =K = 180 + 180 + 180 - 180 - K K值的大小反映了急回運(yùn)動(dòng)特性的顯著程度。值的

42、大小反映了急回運(yùn)動(dòng)特性的顯著程度。K K值的大值的大 小取決于極位夾角小取決于極位夾角 ， 角越大，角越大，K K值越大，急回運(yùn)動(dòng)值越大，急回運(yùn)動(dòng) 特性越明顯；反之，則愈不明顯。當(dāng)時(shí)特性越明顯；反之，則愈不明顯。當(dāng)時(shí) ，K=1 K=1 ， 機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性。機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性。 0 若在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)若在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí) 先給定先給定K K值，則值，則 : 1 1 180 K K 在生產(chǎn)實(shí)際中，常利用機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)來(lái)縮在生產(chǎn)實(shí)際中，常利用機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)來(lái)縮 短非生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)率，如牛頭刨床、短非生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)率，如牛頭刨床、 往復(fù)式運(yùn)輸機(jī)等。往復(fù)式運(yùn)輸機(jī)等。 1.1.壓力角與傳動(dòng)角壓力角與傳動(dòng)角 co

43、s t FFsin n FF 壓力角愈小，機(jī)構(gòu)的傳力效果愈好。所以，壓力角愈小，機(jī)構(gòu)的傳力效果愈好。所以， 衡量機(jī)構(gòu)傳力性能，可用壓力角作為標(biāo)志。衡量機(jī)構(gòu)傳力性能，可用壓力角作為標(biāo)志。 C v t F n F F 壓力角：從動(dòng)件壓力角：從動(dòng)件 受力方向與受力受力方向與受力 點(diǎn)線速度方向之點(diǎn)線速度方向之 間所夾的銳角。間所夾的銳角。 傳動(dòng)角傳動(dòng)角: :壓力角壓力角 的余角即連桿與的余角即連桿與 從動(dòng)件間所夾的從動(dòng)件間所夾的 銳角。銳角。 三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的傳力特性三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的傳力特性 在連桿機(jī)構(gòu)中，為度在連桿機(jī)構(gòu)中，為度 量方便，常用壓力角量方便，常用壓力角 的余角即連桿與從動(dòng)的余角即連桿

44、與從動(dòng) 件間所夾的銳角件間所夾的銳角( (傳傳 動(dòng)角動(dòng)角) )檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的傳檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的傳 力性能。力性能。 min 傳動(dòng)角愈大，機(jī)構(gòu)的傳力性能愈好，反之則不利于機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角愈大，機(jī)構(gòu)的傳力性能愈好，反之則不利于機(jī)構(gòu) 中力的傳遞。機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，傳動(dòng)角是變化的，機(jī)構(gòu)中力的傳遞。機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，傳動(dòng)角是變化的，機(jī)構(gòu) 出現(xiàn)最小傳動(dòng)角的位置正好是傳力效果最差的位置，也出現(xiàn)最小傳動(dòng)角的位置正好是傳力效果最差的位置，也 是檢驗(yàn)其傳力性能的關(guān)鍵位置。是檢驗(yàn)其傳力性能的關(guān)鍵位置。 C v t F n F F 設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求： 死點(diǎn)狀態(tài)死點(diǎn)狀態(tài) 0 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角 （即（即 ）的位置稱為）的位置稱為 死點(diǎn)位置。死點(diǎn)位置。 90 機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，從動(dòng)件會(huì)出機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，從動(dòng)件會(huì)出 現(xiàn)現(xiàn)卡死卡死（機(jī)構(gòu)自鎖）或（機(jī)構(gòu)自鎖）或運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方向 不確定不確定的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 2 2止點(diǎn)止點(diǎn) 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 F 死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置 搖桿為主動(dòng)件，搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲且連桿與曲 柄兩次共線柄兩次共線時(shí)時(shí)，有，有： 此時(shí)此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng).