04-平面四桿機(jī)構(gòu)匯總

1、2021-12-71第4章 平面連桿機(jī)構(gòu)Planar Linkage Mechanisms 44連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)4.4.1鉸鏈鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其應(yīng)用應(yīng)用4.4.2平面四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的演化4.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性2021-12-72定義：連桿機(jī)構(gòu)由若干個(gè)構(gòu)件通過低副連接而組成，定義：連桿機(jī)構(gòu)由若干個(gè)構(gòu)件通過低副連接而組成，又稱為低副機(jī)構(gòu)。又稱為低副機(jī)構(gòu)。共同特點(diǎn)：共同特點(diǎn)： 原動(dòng)件原動(dòng)件1的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過不與機(jī)架直接相連的的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過不與機(jī)架直接相連的中間構(gòu)件中間構(gòu)件2傳遞到從動(dòng)件傳遞到從動(dòng)件3上。中間構(gòu)件稱為

2、連桿。上。中間構(gòu)件稱為連桿。構(gòu)件多呈桿構(gòu)件多呈桿狀狀簡稱簡稱為桿為桿bar根據(jù)桿數(shù)根據(jù)桿數(shù)命名，例命名，例如：四桿如：四桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 4 44 4 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn) 2021-12-73連桿機(jī)構(gòu)根據(jù)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面還是空間連桿機(jī)構(gòu)根據(jù)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面還是空間運(yùn)動(dòng)分為：運(yùn)動(dòng)分為：空間連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)2021-12-74連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)u承受載荷大，便于潤滑承受載荷大，便于潤滑u制造方便，易獲得較高的精度制造方便，易獲得較高的精度u兩構(gòu)件之間的接觸靠幾何封閉實(shí)現(xiàn)兩構(gòu)件之間的接觸靠幾何封閉實(shí)現(xiàn)u實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡要求實(shí)

3、現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡要求2021-12-75連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)運(yùn)動(dòng)必須經(jīng)過中間構(gòu)件進(jìn)行傳遞，因而傳遞路線較長，運(yùn)動(dòng)必須經(jīng)過中間構(gòu)件進(jìn)行傳遞，因而傳遞路線較長，易產(chǎn)生較大的誤差積累，同時(shí)，也使機(jī)械效率降低；易產(chǎn)生較大的誤差積累，同時(shí)，也使機(jī)械效率降低；在連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中，連桿及滑塊的質(zhì)心都在作變速在連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中，連桿及滑塊的質(zhì)心都在作變速運(yùn)動(dòng)，所產(chǎn)生的慣性力難于用一般平衡方法加以消除，因而運(yùn)動(dòng)，所產(chǎn)生的慣性力難于用一般平衡方法加以消除，因而會(huì)增加機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷，所以連桿機(jī)構(gòu)不宜用于高速；會(huì)增加機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷，所以連桿機(jī)構(gòu)不宜用于高速；不能精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的不能精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)

4、規(guī)律,設(shè)計(jì)計(jì)算較復(fù)雜設(shè)計(jì)計(jì)算較復(fù)雜2021-12-76六桿機(jī)構(gòu)六桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)ABCD四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)DEF四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用非應(yīng)用非常廣泛，且是多常廣泛，且是多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)著重著重討論討論2021-12-774.4.14.4.1四桿機(jī)構(gòu)的基本型式四桿機(jī)構(gòu)的基本型式基本型式：基本型式：平面連桿機(jī)構(gòu)的基本型式是平面連桿機(jī)構(gòu)的基本型式是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)其余四桿機(jī)構(gòu)均是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化而成的其余四桿機(jī)構(gòu)均是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化而成的二桿二桿三桿三桿, 不可能不可能.一一.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)Revolute Four-bar Mechanism四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)202

5、1-12-781234ABCD連桿連桿連架桿連架桿連架桿連架桿機(jī)架機(jī)架曲柄曲柄搖桿搖桿( (擺桿擺桿) )( (整轉(zhuǎn)整轉(zhuǎn)) )( (擺轉(zhuǎn)擺轉(zhuǎn)) )機(jī)架機(jī)架frame、連桿、連桿coupler、連架桿、連架桿side link機(jī)架參考系（固定件）機(jī)架參考系（固定件）連架桿與機(jī)架相聯(lián)連架桿與機(jī)架相聯(lián)連桿不與機(jī)架相聯(lián)連桿不與機(jī)架相聯(lián)基本構(gòu)件基本構(gòu)件曲柄曲柄crank：可回轉(zhuǎn)：可回轉(zhuǎn)360360的連架桿的連架桿搖桿搖桿rocker：擺角小于：擺角小于360360的連架桿的連架桿滑塊滑塊slider：作往復(fù)移動(dòng)的連架桿：作往復(fù)移動(dòng)的連架桿連架桿連架桿全由全由轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)的平面四桿機(jī)構(gòu)相聯(lián)的平面四桿機(jī)

6、構(gòu)一一.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)2021-12-79一一.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本型式 （按連架桿類型）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)2021-12-710結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：連架桿結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：連架桿1為曲柄，為曲柄，3為搖桿。為搖桿。運(yùn)動(dòng)變換：轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變換：轉(zhuǎn)動(dòng)搖動(dòng)搖動(dòng)1. 1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)Crank-rocker MechanismA1B2C3D4雷達(dá)天線機(jī)構(gòu)特例：ABCD縫紉機(jī)踏扳機(jī)構(gòu) 2021-12-711其它應(yīng)用顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)和面機(jī)和面機(jī)壓力機(jī)壓力機(jī)2021-12-712結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：二連架桿均為曲柄結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：二

7、連架桿均為曲柄運(yùn)動(dòng)變換：轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變換：轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)通常二轉(zhuǎn)速不相等通常二轉(zhuǎn)速不相等2.2.雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)Double-crank mechanism 應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)2021-12-713特例:平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定問題運(yùn)動(dòng)不確定問題反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)車門開閉機(jī)構(gòu)車門開閉機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：二曲柄等速特點(diǎn)：二曲柄等速特點(diǎn)：二曲柄轉(zhuǎn)向相反特點(diǎn)：二曲柄轉(zhuǎn)向相反應(yīng)用1應(yīng)用2Solution:在從動(dòng)曲柄在從動(dòng)曲柄上加飛輪。上加飛輪。 錯(cuò)位排列錯(cuò)位排列 2021-12-714結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：二連架桿均為搖桿結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：二連架桿均為搖桿

8、運(yùn)動(dòng)變換：擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)變換：擺動(dòng)擺動(dòng)擺動(dòng)3.3.雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu) double rocker mechanism應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：鑄造用大型造型機(jī)的翻箱機(jī)構(gòu)鑄造用大型造型機(jī)的翻箱機(jī)構(gòu) 2021-12-715其它應(yīng)用起重機(jī)起重機(jī)2021-12-716特例特例等腰梯形機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：基本型基本型鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)： 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu) 平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu) 反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu) 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu) 等腰梯形機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)構(gòu)2021-12-717abllR左右f汽車轉(zhuǎn)向2021-12-71

9、84.4.2 4.4.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的演化Variation3D3Dr1B2C34AD1B2C4A鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲線導(dǎo)軌曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲線導(dǎo)軌曲柄滑塊機(jī)構(gòu)變3構(gòu)件形狀r e 01B24AC31B24AC3e對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu) slider-crank mechanism偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu) offset S-C1. 改變構(gòu)件形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸改變構(gòu)件形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸應(yīng)用2021-12-7192021-12-720f1B24AC3對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 變2,3構(gòu)件形狀r 1B4A32C 正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu) sine gener

10、ator / scotch yokess=lABsinf2C33C2r1B4A應(yīng)用應(yīng)用2021-12-7212.2.改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸Enlarging a revolute pair對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1B24AC3h=2lAB偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu) eccentric mechanism4C231BA B副擴(kuò)大2021-12-7223.3.選不同構(gòu)件作機(jī)架選不同構(gòu)件作機(jī)架機(jī)構(gòu)倒置機(jī)構(gòu)倒置inversionA41A4曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1B2C32作機(jī)架3B2C曲柄搖塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu) 液壓作動(dòng)筒液壓作動(dòng)筒車箱舉升機(jī)構(gòu)車箱舉升機(jī)構(gòu)2021-12-7231BA2

11、1BA2AA41B2C3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1B24C3直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu) translating Sliding-rod mech.C41BA21BA21BA23手動(dòng)唧筒機(jī)構(gòu)手動(dòng)唧筒機(jī)構(gòu)3作機(jī)架應(yīng)用2021-12-724C234A41B2C3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作機(jī)架 A41B2C3導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) rotating guide-bar mech.lBC lAB，導(dǎo)桿導(dǎo)桿AC整周轉(zhuǎn)動(dòng)整周轉(zhuǎn)動(dòng)C234C234C234C234AB123C4lBC t2 , v2

12、v1u 急回特性急回特性u(píng) 行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K advance-to return-time ratio02122110112122/180/180vC CttKvC Ctt111800KK急回特性的應(yīng)用例。急回特性的應(yīng)用例。慢慢快快K=1, 無急回特性無急回特性牛頭刨牛頭刨工作要求工作要求急回特性急回特性 quick-return characteristics 動(dòng)畫2021-12-738B1C11fB2C24ABCD23112v2v1u 極位夾角極位夾角 crank angle between extreme positions 1 = C 1 = 1 t1 =1800 + 2 =

13、 1 t2 =1800 - t1 t2 , v2 v1u 急回特性急回特性u(píng) 行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K advance-to return-time ratio02122110112122/180/180vC CttKvC Ctt111800KK急回特性的應(yīng)用例。急回特性的應(yīng)用例。慢慢快快K=1, 無急回特性無急回特性牛頭刨牛頭刨工作要求工作要求2. 2. 急回特性急回特性 quick-return characteristics 動(dòng)畫2021-12-739aBbACa)aBbACeb)aBbACec)d)aCABb0a+bC2b-aC1a+bC2b-aC1C2C2問題討論：下列機(jī)構(gòu)有無急回

14、特性，若有，標(biāo)出極問題討論：下列機(jī)構(gòu)有無急回特性，若有，標(biāo)出極位夾角位夾角 。2021-12-7401. 壓力角和傳動(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角FVScosSFW壓力角壓力角pressure angle：力力F F的作用線與力作用的作用線與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度點(diǎn)絕對(duì)速度V V所夾的銳角所夾的銳角稱為壓力角。稱為壓力角。傳動(dòng)角傳動(dòng)角transmission angle：壓力角的余角壓力角的余角稱為傳動(dòng)角稱為傳動(dòng)角二二. . 傳力特性傳力特性在其它條件不變的情況下壓力角在其它條件不變的情況下壓力角越小，作功越小，作功W W越大越大壓力角是機(jī)構(gòu)傳力性能的一個(gè)重要指標(biāo)，它是力的壓力角是機(jī)構(gòu)傳力性能的一個(gè)重要指標(biāo)，它

15、是力的利用率大小的衡量指標(biāo)。利用率大小的衡量指標(biāo)。2021-12-741”2. 2. 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角 pressure transmission angleCBC”B”ABCDabcd不計(jì)慣性力、重力、摩擦力，不計(jì)慣性力、重力、摩擦力，作用在從動(dòng)件作用在從動(dòng)件CD上受力點(diǎn)上受力點(diǎn)C的力為的力為P。P正交分解為正交分解為Pt 和和Pn，Pt =Pcos = Psin Pn =Psin = Pcos 壓力角壓力角 ： 從動(dòng)件受力點(diǎn)受力方向從動(dòng)件受力點(diǎn)受力方向 與速度方向所夾之銳角與速度方向所夾之銳角。傳動(dòng)角傳動(dòng)角 900 - 傳力要求傳力要求 min 40

16、0 500 。出現(xiàn)位置：出現(xiàn)位置： 曲柄與機(jī)架共線曲柄與機(jī)架共線collinear。重疊重疊overlapping共線時(shí)：共線時(shí)：bcadcbDCB2)(arccos222 拉直拉直extended共線時(shí)：共線時(shí)：bcadcbDCB2)(arccos222 或bcadcb2)(arccos1802220 PnPvPt,2021-12-742maxminaBbACeb)aBbACa)Abb minmin問題討論：標(biāo)出下列機(jī)構(gòu)在圖示位置的壓力角問題討論：標(biāo)出下列機(jī)構(gòu)在圖示位置的壓力角 傳傳動(dòng)動(dòng) 及最小傳動(dòng)角及最小傳動(dòng)角 minmin. .d)aCABbvP, 00; 900.e)e)vP, 00;

17、 900.2021-12-743u 死點(diǎn)：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)傳動(dòng)角死點(diǎn)：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)傳動(dòng)角 =00 的位置。的位置。B1C1B2C24ABCD231Pv=00Pv=00BACB1C=00C2B2=003. 3. 死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置( (止點(diǎn)位置止點(diǎn)位置) ) dead point死點(diǎn)位置是不管在主動(dòng)件上作用多大驅(qū)動(dòng)力死點(diǎn)位置是不管在主動(dòng)件上作用多大驅(qū)動(dòng)力, 都不都不能在從動(dòng)件上產(chǎn)生有效分力的機(jī)構(gòu)位置能在從動(dòng)件上產(chǎn)生有效分力的機(jī)構(gòu)位置u 危害危害: 從動(dòng)件卡死或運(yùn)動(dòng)不確定從動(dòng)件卡死或運(yùn)動(dòng)不確定2021-12-744u 避免死點(diǎn)位置的危害避免死點(diǎn)位置的危害加虛約束的平行四邊加虛約束的平行四邊形機(jī)構(gòu)形機(jī)構(gòu)(相同機(jī)構(gòu)錯(cuò)位相同機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列排列)GGEFEF蒸汽機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)蒸汽機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)2021-12-745u 避免死點(diǎn)位置的危害避免死點(diǎn)位置的危害( (續(xù)續(xù)) )對(duì)從動(dòng)曲柄施加外力或利用飛輪或構(gòu)件自身的慣對(duì)從動(dòng)曲柄施加外力或利用飛輪或構(gòu)件自身的慣性作用性作用, 使機(jī)構(gòu)通過死點(diǎn)使機(jī)構(gòu)通過死點(diǎn)2021-12-746u 死點(diǎn)位置的應(yīng)用死點(diǎn)位置的應(yīng)用飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架夾具夾具2021-12