a機(jī)械設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)

1、21 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特性第二章第二章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)22 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件23 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化 本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)、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)動特性。曲柄運(yùn)動特性。2、平面連桿機(jī)構(gòu)、平面四桿機(jī)構(gòu)概念、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。、整轉(zhuǎn)副存在的條件。4、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)21 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特性基本概念基本概念（p20）1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：、

2、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)： 全部用全部用轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副相連的相連的平面四桿機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)。它是平它是平面四桿機(jī)構(gòu)的面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式基本型式，其它型式的四桿機(jī)構(gòu)，其它型式的四桿機(jī)構(gòu)可看作是在它的基礎(chǔ)上通過可看作是在它的基礎(chǔ)上通過演化演化而成的。而成的。2、機(jī)架：機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件、機(jī)架：機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件，如桿，如桿4 4 。3、連桿：、連桿：不直接不直接與機(jī)架連接的構(gòu)件，如桿與機(jī)架連接的構(gòu)件，如桿2 2。4、連架桿：、連架桿：與機(jī)架用與機(jī)架用轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副相連接的構(gòu)件，相連接的構(gòu)件， 如桿如桿1 1、3 3 。連架桿可分為：連架桿可分為：5、曲柄：、曲柄：能繞機(jī)架作能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動整周轉(zhuǎn)動的連架桿，如桿的連架

3、桿，如桿1 1；6、搖桿：、搖桿：只能繞機(jī)架只能繞機(jī)架作小于作小于360360的的某一角度擺動某一角度擺動 的連架桿，如的連架桿，如3 3。 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按連架桿能否連架桿能否作整周轉(zhuǎn)動作整周轉(zhuǎn)動，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為：，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為：一、一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)二、二、雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)三、三、雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 兩個(gè)連架桿中，一個(gè)為兩個(gè)連架桿中，一個(gè)為曲柄曲柄，另一個(gè)為，另一個(gè)為搖桿搖桿，則此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為則此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 曲柄曲柄1為原動件，作為原動件，作勻速轉(zhuǎn)動；勻速轉(zhuǎn)動；搖桿搖桿

4、3為從動件，為從動件，作作變速往復(fù)擺動變速往復(fù)擺動。雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)特性機(jī)構(gòu)特性雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)1、機(jī)構(gòu)的、機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動特性急回運(yùn)動特性：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的一些主要的一些主要特性：特性：擺角擺角 1 1 2 2 1 1 2 2 , t, t1 1tt2 2 , , v v2 2 =c=c1 1c c2 2/t/t2 2 1 1=180=180+, +, v v1 1 =c=c1 1c c2 2/t/t1 1曲柄轉(zhuǎn)角曲柄轉(zhuǎn)角 2 2=180=180-c c1 1c c2 2c c2 2c c1 1鉸鏈鉸鏈c的的平均速度平均速度：v v1 1v00。2

5、 2、死點(diǎn)位置、死點(diǎn)位置：（主動件條件）（主動件條件） 在不計(jì)構(gòu)件的重力、慣性力和運(yùn)動副中的摩擦阻在不計(jì)構(gòu)件的重力、慣性力和運(yùn)動副中的摩擦阻力的條件下力的條件下: : 當(dāng)搖桿為主動件當(dāng)搖桿為主動件，連桿和曲柄共線時(shí)，過鉸鏈中，連桿和曲柄共線時(shí)，過鉸鏈中心心a a的力，對的力，對a a點(diǎn)不產(chǎn)生力矩，不能使曲柄轉(zhuǎn)動，機(jī)構(gòu)點(diǎn)不產(chǎn)生力矩，不能使曲柄轉(zhuǎn)動，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為的這種位置稱為死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置 。b bd da ac cf fd da ab bc cf f工件夾緊機(jī)構(gòu)工件夾緊機(jī)構(gòu)1、機(jī)構(gòu)停在死點(diǎn)位置，不能起動。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，靠、機(jī)構(gòu)停在死點(diǎn)位置，不能起動。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，靠 慣性沖過死點(diǎn)。慣性沖過死點(diǎn)。2、

6、利用死點(diǎn)實(shí)例、利用死點(diǎn)實(shí)例縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)3 3、壓力角和傳動角、壓力角和傳動角a ab bc cd df fvcvc（1 1）機(jī)構(gòu)）機(jī)構(gòu)壓力角壓力角: :在不計(jì)摩擦力、慣在不計(jì)摩擦力、慣性力和重力的條件性力和重力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸出件出件運(yùn)動的力運(yùn)動的力與輸與輸出件上受力點(diǎn)的出件上受力點(diǎn)的速速度方向度方向間所夾的間所夾的銳銳角角，稱為機(jī)構(gòu)，稱為機(jī)構(gòu)壓力壓力角角，通常用，通常用表示。表示。傳動角傳動角：壓力角：壓力角的余角。的余角。a ab bc cd dvcvcf ff1f1f2f2通常用通常用表示表示. .f f1 1 為為有效分力有效分力f1 = fcos

7、f1 = fcos, , f f1 1 在連桿設(shè)計(jì)中，為度量方便，習(xí)慣用傳動角在連桿設(shè)計(jì)中，為度量方便，習(xí)慣用傳動角來判來判斷機(jī)構(gòu)傳力性能。斷機(jī)構(gòu)傳力性能。 f f1 1 ，機(jī)構(gòu)傳力性能越好，機(jī)構(gòu)傳力性能越好，反之，機(jī)構(gòu)傳力越費(fèi)勁，傳動效率越低。反之，機(jī)構(gòu)傳力越費(fèi)勁，傳動效率越低。 9090，連桿連桿和從動搖桿之間和從動搖桿之間所夾的銳角所夾的銳角minmin ； = 30= 306060；為為許用傳動角許用傳動角。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動角最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線（共線（ 0 0 或或 180180 ）的位置。）的位置。 機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，傳動角機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，傳動

8、角是變化的，為是變化的，為了保證機(jī)構(gòu)的正常工作，了保證機(jī)構(gòu)的正常工作，機(jī)構(gòu)的傳動角作出機(jī)構(gòu)的傳動角作出如下規(guī)定如下規(guī)定（p23）bdbd2 2= = l l1 12 2 + +l l4 42 2-2-2l l1 1l l4 4coscos 最小傳動角的確定最小傳動角的確定在在 abdabd和和 bcdbcd中：中：f2f2f2f2a ab bc cd d f fv vc cf1f1b bb bc cc cminmin l l1 1l l2 2 l l3 3l l4 4manmanbdbd2 2= = l l2 22 2 + +l l3 32 2-2-2l l2 2l l3 3cos cos b

9、cdbcd=f2f2f2f2a ab bc cd d f fv vc cf1f1b bb bc cc cminmin l l1 1l l2 2 l l3 3l l4 4manmancos cos bcdbcd = =（l l2 22 2 + +l l3 32 2-l l1 12 2-l l4 42 2 +2+2l l1 1l l4 4coscos ） 2 2l l2 2l l3 3 cos cos bcdbcd 180- cos cos bcdbcd cos cos bcdbcd cos cos bcdbcd ( 為銳角為銳角)( 為鈍角為鈍角)二、雙曲柄機(jī)構(gòu)二、雙曲柄機(jī)構(gòu) 兩個(gè)連架桿均為兩個(gè)

10、連架桿均為曲柄曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲雙曲柄機(jī)構(gòu)柄機(jī)構(gòu)。特例：特例：平行雙曲柄機(jī)構(gòu)平行雙曲柄機(jī)構(gòu)dabc3412運(yùn)動特性：運(yùn)動特性：1、曲柄、曲柄1為原動件，作為原動件，作等角速轉(zhuǎn)動；等角速轉(zhuǎn)動；從動件曲柄從動件曲柄3也以也以相同角速度相同角速度轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動。平行雙曲柄機(jī)構(gòu)：平行雙曲柄機(jī)構(gòu)：其相對兩桿其相對兩桿平行平行且且相等相等。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)、當(dāng)四個(gè)鉸鏈中心處于同一直線上時(shí)，將出現(xiàn)運(yùn)動不確定狀態(tài)。動不確定狀態(tài)。b b2 2c c2 2a ab b1 1c c1 1d d1 12 23 3b b3 3c c3 3 c c3 3 為了消除這種運(yùn)動不

11、確定狀態(tài)為了消除這種運(yùn)動不確定狀態(tài), ,可在主、從動曲可在主、從動曲柄上錯(cuò)開一定角度再安裝一組平行四邊形機(jī)構(gòu)。柄上錯(cuò)開一定角度再安裝一組平行四邊形機(jī)構(gòu)。a ab bc cd d1 12 23 3b b1 1b b c c c c1 1c c1 1b b1 1機(jī)車驅(qū)動輪連動機(jī)構(gòu)機(jī)車驅(qū)動輪連動機(jī)構(gòu)三、雙搖桿機(jī)構(gòu)三、雙搖桿機(jī)構(gòu) 兩個(gè)連架桿均為兩個(gè)連架桿均為搖桿搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖雙搖桿機(jī)構(gòu)桿機(jī)構(gòu)。dabc3412運(yùn)動特性：運(yùn)動特性：22 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件一、一、整轉(zhuǎn)副：整轉(zhuǎn)副：二、二、整轉(zhuǎn)副存在的條件：整轉(zhuǎn)副存在的條件：兩構(gòu)件能相對轉(zhuǎn)動兩構(gòu)

12、件能相對轉(zhuǎn)動360的轉(zhuǎn)動副。的轉(zhuǎn)動副。取決于各桿的長度。取決于各桿的長度。l l1 1al l4 4l l2 2l l3 3cbdbc bc 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)分析：若分析：若l l1能繞能繞a整周相對轉(zhuǎn)動，則存在兩個(gè)特殊位置整周相對轉(zhuǎn)動，則存在兩個(gè)特殊位置在在acacd d中有：中有：在在acac d d中有：中有：l l4 4（l l2-2- l l1 1）+ +l l3 3 l l3 3（l l2-2- l l1 1）+ +l l4 4l l1 1+ +l l4 4 l l2 2+ +l l3 3l l1+1+l l3 3 l l2 2+ +l l4 4l l1 1+ +l l2

13、2 l l4 4+ +l l3 3(3)(3)(2)(2)(1)(1)l l1 1+ +l l4 4 l l2 2+ +l l3 3l l1+1+l l3 3 l l2 2+ +l l4 4l l1 1+ +l l2 2 l l4 4+ +l l3 3(3)(3)(2)(2)(1)(1)將（將（1 1）、（）、（2 2）、（）、（3 3）式兩兩相加，得到以下關(guān)系式：）式兩兩相加，得到以下關(guān)系式：l l1 1l l2 2， l l1 1l l3 3， l l1 1l l4 4， 以上關(guān)系表明以上關(guān)系表明l l1 1為最短桿。為最短桿。結(jié)論：結(jié)論： （1）整轉(zhuǎn)副存在的條件：整轉(zhuǎn)副存在的條件：最短桿

14、與最長桿長度之和小于或等最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和。于其它兩桿長度之和。（桿長和條件）（桿長和條件）（2）整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其鄰邊組成。）整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其鄰邊組成。 由于曲柄是連架桿，整轉(zhuǎn)副處于機(jī)架上，才能由于曲柄是連架桿，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。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：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷條件： 1 1 在滿足桿長和的條件下：在滿足桿長和的條件下：（1 1）取最短桿為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上有兩個(gè)整轉(zhuǎn)副，）

15、取最短桿為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上有兩個(gè)整轉(zhuǎn)副，（2 2）取最短桿的鄰邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上只有一個(gè)整）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)為轉(zhuǎn)副，該機(jī)構(gòu)為. .（3 3）取最短桿的對邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上沒有整轉(zhuǎn)副，）取最短桿的對邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上沒有整轉(zhuǎn)副， 該機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)。2 2）注意：注意： 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形條件：封閉多邊形條件：最長桿的桿長最長桿的桿長 l2，桿桿2能作能作整周轉(zhuǎn)動整周轉(zhuǎn)動，桿，桿4只能往復(fù)擺動，稱為只能往復(fù)擺動，稱為擺動擺動導(dǎo)桿導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。運(yùn)動特性：運(yùn)動特性：三、三、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)：搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)： 選用不同的構(gòu)件為機(jī)架選用不同的構(gòu)件為機(jī)架擺動擺動滑塊機(jī)構(gòu)滑塊機(jī)構(gòu)自卸卡車車箱的舉升機(jī)構(gòu)自卸卡車車箱的舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性：運(yùn)動特性：固定固定滑塊機(jī)構(gòu)或滑塊機(jī)構(gòu)或定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)acb4321acb4321手搖唧筒手搖唧筒四、四、雙滑塊機(jī)構(gòu)：雙滑塊機(jī)構(gòu)： 改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動副改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動副4hacd321h4l1abd3