機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)PPT教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì) 連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)第六章第六章 連連 桿桿 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu)61 平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用62 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性63 平面連桿機(jī)構(gòu)的綜合概述和剛體位移矩陣平面連桿機(jī)構(gòu)的綜合概述和剛體位移矩陣64 平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合65 平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合66 平面軌跡生成機(jī)構(gòu)的綜合平面軌跡生成機(jī)構(gòu)的綜合67 按行程速比系數(shù)綜合平面連桿機(jī)構(gòu)按行程速比系數(shù)綜合平面連桿機(jī)構(gòu)第1頁(yè)/共54頁(yè)應(yīng)用：應(yīng)用：特征：有一作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，稱為連桿。特征：有一作平

2、面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，稱為連桿。定義：定義：由低副連接剛性構(gòu)件組成的機(jī)構(gòu)。由低副連接剛性構(gòu)件組成的機(jī)構(gòu)。第一節(jié)第一節(jié) 平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)、牛頭刨床、機(jī)械手爪、開窗戶支撐、內(nèi)燃機(jī)、牛頭刨床、機(jī)械手爪、開窗戶支撐、公共汽車開關(guān)門、折疊傘、折疊椅等。公共汽車開關(guān)門、折疊傘、折疊椅等。分類分類:平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu) 平面連桿機(jī)構(gòu)常以構(gòu)件數(shù)命名：平面連桿機(jī)構(gòu)常以構(gòu)件數(shù)命名： 四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、多桿機(jī)構(gòu)等。四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、多桿機(jī)構(gòu)等。一一. 連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)第2頁(yè)/共54頁(yè)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。產(chǎn)

3、生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。設(shè)計(jì)較復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。設(shè)計(jì)較復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。本章重點(diǎn)介紹四桿機(jī)構(gòu)。本章重點(diǎn)介紹四桿機(jī)構(gòu)。構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大，運(yùn)動(dòng)精度和效率構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大，運(yùn)動(dòng)精度和效率 較低較低。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：采用低副，面接觸、承載大、便于潤(rùn)滑、不易磨損采用低副，面接觸、承載大、便于潤(rùn)滑、不易磨損 形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的制造精度。形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的制造精度。改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類平面連桿機(jī)構(gòu)

4、的類型、特點(diǎn)和分類 第3頁(yè)/共54頁(yè)二二. 平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用1. 平面四桿機(jī)構(gòu)的平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式基本型式和應(yīng)用和應(yīng)用全部由轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的平面四全部由轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。 連架桿連架桿與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；機(jī)架機(jī)架固定不動(dòng)的構(gòu)件；固定不動(dòng)的構(gòu)件；連桿連桿連接兩連架桿且連接兩連架桿且作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；曲柄曲柄作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；搖桿搖桿作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類 第4頁(yè)/共54頁(yè)（1 1）曲柄搖

5、桿機(jī)構(gòu)）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特征：曲柄搖桿特征：曲柄搖桿作用：將曲柄的作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樽優(yōu)閾u桿的搖桿的往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)。雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)（ 搖桿主動(dòng)搖桿主動(dòng) ）（ 曲柄主動(dòng)曲柄主動(dòng) ）平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類 攪拌機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)第5頁(yè)/共54頁(yè)（2 2）雙曲柄機(jī)構(gòu)）雙曲柄機(jī)構(gòu)特征：兩個(gè)曲柄特征：兩個(gè)曲柄作用：將作用：將等速回轉(zhuǎn)等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?等速或變速回轉(zhuǎn)等速或變速回轉(zhuǎn)。慣性篩慣性篩平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類 第6頁(yè)/共54頁(yè)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)特例：

6、平行四邊形機(jī)構(gòu)特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)特征：特征：兩連架桿等長(zhǎng)且平行兩連架桿等長(zhǎng)且平行， 連桿作平動(dòng)。連桿作平動(dòng)。AB = CD BC = AD攝影平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)攝影平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類 第7頁(yè)/共54頁(yè)反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)存在平行四邊形機(jī)構(gòu)存在運(yùn)動(dòng)不確定運(yùn)動(dòng)不確定位置位置?？刹捎每刹捎脙山M機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列的方法予以克服的方法予以克服。平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類 第8頁(yè)/共54頁(yè)（3 3）雙搖桿機(jī)構(gòu)）雙搖桿機(jī)構(gòu)特征：兩個(gè)搖桿特征：兩個(gè)搖桿應(yīng)用舉例：鶴式起重機(jī)應(yīng)用舉例：鶴式起重機(jī)

7、特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)特例：等腰梯形機(jī)構(gòu) 汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類 第9頁(yè)/共54頁(yè)(1) (1) 將轉(zhuǎn)動(dòng)副演化成移動(dòng)副將轉(zhuǎn)動(dòng)副演化成移動(dòng)副偏心曲柄滑塊機(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)正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu) 2. 2. 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類 第10頁(yè)/共54頁(yè)(2) (2) 選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副能作能作360360相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副只只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副

8、。能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖雙搖桿機(jī)構(gòu)桿機(jī)構(gòu)雙雙曲柄曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)第11頁(yè)/共54頁(yè)(2)(2)選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架曲柄滑塊機(jī)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)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類 第12頁(yè)/共54頁(yè)(3) (3) 變換構(gòu)件的形態(tài)變換構(gòu)件的形態(tài)將低副兩運(yùn)動(dòng)副元素的包容關(guān)系進(jìn)行逆換，不影響兩將低副兩運(yùn)動(dòng)副元素的包容關(guān)系進(jìn)行逆換，不影響兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分

9、類平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)第13頁(yè)/共54頁(yè)牛頭刨床牛頭刨床應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例:小型刨床小型刨床（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)）平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類 第14頁(yè)/共54頁(yè)(4) (4) 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動(dòng)副將轉(zhuǎn)動(dòng)副B B加大，直至把加大，直至把轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副A A包括進(jìn)去，成為包括進(jìn)去，成為幾何中心是幾何中心是B B，轉(zhuǎn)動(dòng)中心，轉(zhuǎn)動(dòng)中心為為A A的偏心圓盤。的偏心圓盤。平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和分類平面連桿機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)

10、和分類 第15頁(yè)/共54頁(yè)第二節(jié)第二節(jié) 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性1.1.平面平面四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件存在曲柄的條件平面四桿機(jī)構(gòu)具有平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副 則則可能可能存在曲柄存在曲柄。設(shè)設(shè)l1 l4，可得：，可得： l4 l1 , l4 l2 , l4 l3即：即：AD為最短桿為最短桿連架桿之一或機(jī)架為連架桿之一或機(jī)架為最短桿最短桿。曲柄存在的條件曲柄存在的條件: :（Grashof Grashof 定理定理）最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和 其他兩桿長(zhǎng)度之和其他兩桿長(zhǎng)度之和 稱為稱為桿長(zhǎng)條件桿長(zhǎng)條件。此時(shí)，鉸鏈此時(shí)，鉸鏈A、B均

11、均為為整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副。當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，其當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，其最短桿上的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是最短桿上的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是整轉(zhuǎn)副。整轉(zhuǎn)副。平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 第17頁(yè)/共54頁(yè)2. .壓力角和傳動(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角壓力角壓力角：作用在作用在從動(dòng)從動(dòng)件件上的驅(qū)動(dòng)力上的驅(qū)動(dòng)力F與力與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾銳角所夾銳角。切向分力切向分力 F Ft= = FcosFcos法向分力法向分力 F Fn= Fcos= Fcos F Ft 對(duì)傳動(dòng)有利對(duì)傳動(dòng)有利。= Fsin= Fsin常用常用的大小來(lái)表示機(jī)構(gòu)傳力性能的好壞的大小來(lái)表示機(jī)構(gòu)傳力性能的好壞, ,稱稱為為傳動(dòng)角傳動(dòng)

12、角。是是的余角。的余角。平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 第18頁(yè)/共54頁(yè)當(dāng)當(dāng) BCD 90BCD 90時(shí)，時(shí)，BCDBCD因此設(shè)計(jì)時(shí)一般要求因此設(shè)計(jì)時(shí)一般要求: : minmin4040。當(dāng)當(dāng) BCD BCD 9090時(shí)，時(shí)，180180- BCD- BCD當(dāng)當(dāng)BCDBCD最小或最大時(shí)，即在最小或最大時(shí)，即在主動(dòng)曲柄與機(jī)架共線的主動(dòng)曲柄與機(jī)架共線的位置位置，都有可能出現(xiàn)，都有可能出現(xiàn)minmin平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 由于在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，角是變化的，角是變化的，minmin出現(xiàn)的位置出現(xiàn)的位置：第19頁(yè)/共5

13、4頁(yè)當(dāng)當(dāng) B B2 2C C2 2D D 9090 （= 180= 180）時(shí)，時(shí)，minmin minmin, 180, 180- -maxmax minmin根據(jù)余弦定律，根據(jù)余弦定律，當(dāng)當(dāng) B B1 1C C1 1D 90D 90（= 0= 0）時(shí)，）時(shí)，322142322min2)(arccosllllll平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 322142322max2)(arccosllllll第20頁(yè)/共54頁(yè)3. .死點(diǎn)死點(diǎn)對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)搖桿為主動(dòng)件時(shí)，當(dāng)搖桿為主動(dòng)件時(shí)，在連桿與曲柄兩次共在連桿與曲柄兩次共線的位置，機(jī)構(gòu)均不線的位置，機(jī)

14、構(gòu)均不能運(yùn)動(dòng)。能運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)的這種位置稱為：機(jī)構(gòu)的這種位置稱為：“死點(diǎn)死點(diǎn)”（機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置）（機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置）在在“死點(diǎn)死點(diǎn)”位置，位置，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角 0 0平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 第21頁(yè)/共54頁(yè)* * 可以利用可以利用“死點(diǎn)死點(diǎn)”位置進(jìn)行工作，位置進(jìn)行工作， 例如：飛機(jī)起落架、鉆夾具等。例如：飛機(jī)起落架、鉆夾具等。 * * “死點(diǎn)死點(diǎn)”位置的過(guò)渡方法：位置的過(guò)渡方法：依靠飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。依靠飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列，如火車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。兩組機(jī)構(gòu)

15、錯(cuò)開排列，如火車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。第22頁(yè)/共54頁(yè)4. .急回特性急回特性從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平面連桿機(jī)構(gòu)中，若從動(dòng)件工作行程的平從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平面連桿機(jī)構(gòu)中，若從動(dòng)件工作行程的平均速度小于回程的平均速度，則稱該機(jī)構(gòu)具有均速度小于回程的平均速度，則稱該機(jī)構(gòu)具有急回特性急回特性。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)從動(dòng)件（搖桿）位于兩從動(dòng)件（搖桿）位于兩極限位置時(shí)，曲柄與連極限位置時(shí)，曲柄與連桿共線。此時(shí)桿共線。此時(shí)對(duì)應(yīng)的主對(duì)應(yīng)的主動(dòng)曲柄之間所夾的銳角動(dòng)曲柄之間所夾的銳角叫作叫作極位夾角。極位夾角。平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 第23頁(yè)/共54頁(yè)/ )180(1t1

16、211tCCV )180/(21CC設(shè)曲柄以設(shè)曲柄以逆時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)。逆時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)。從從ABAB1 1轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到ABAB2 2，轉(zhuǎn)過(guò)，轉(zhuǎn)過(guò)180180+時(shí)為時(shí)為工作行程工作行程，所花時(shí)間為，所花時(shí)間為t1 ；此時(shí)搖桿從此時(shí)搖桿從C1D擺到擺到C2D，平均平均速度為速度為V1, ,則有：則有：曲柄從曲柄從ABAB2 2 繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)180180-到到ABAB1 1時(shí)為時(shí)為回程回程，所花時(shí)間為，所花時(shí)間為t2 , ,此時(shí)搖桿從此時(shí)搖桿從C2D擺到擺到C1D，平均速度為，平均速度為V2 , ,那么有那么有 /)180(2t2212tCCV)180/(21CC顯然顯然 t1 t2 V2 V1 即該機(jī)

17、構(gòu)具有即該機(jī)構(gòu)具有急回特性急回特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 第24頁(yè)/共54頁(yè)而且而且越大，越大，K值越大，機(jī)構(gòu)的急回性質(zhì)越明顯。值越大，機(jī)構(gòu)的急回性質(zhì)越明顯。 只要極位夾角只要極位夾角 0 ， 就有就有 K1。因此，可通過(guò)分析機(jī)構(gòu)中是否存在因此，可通過(guò)分析機(jī)構(gòu)中是否存在及其大小，來(lái)判斷機(jī)及其大小，來(lái)判斷機(jī)構(gòu)是否具有急回運(yùn)動(dòng)，以及急回的程度。構(gòu)是否具有急回運(yùn)動(dòng)，以及急回的程度。11180KK設(shè)計(jì)時(shí)往往先給定設(shè)計(jì)時(shí)往往先給定 K 值，再計(jì)算值，再計(jì)算，即，即 12VVK 18018021tt121221tCCtCC為能定量描述急回運(yùn)動(dòng)，將回程平均速度為能定量描述急

18、回運(yùn)動(dòng)，將回程平均速度V2 與工作行程平均與工作行程平均速度速度V1之比之比定義為定義為行程速度變化系數(shù)行程速度變化系數(shù) K 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 第25頁(yè)/共54頁(yè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性分析曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性分析應(yīng)用：節(jié)省回程時(shí)間，提高生產(chǎn)率。應(yīng)用：節(jié)省回程時(shí)間，提高生產(chǎn)率。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性分析 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 第26頁(yè)/共54頁(yè)5. .機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的的可行域可行域可行域可行域：搖桿的運(yùn)動(dòng)范圍。：搖桿的運(yùn)動(dòng)范圍。不可行域不可行域：搖桿不能達(dá)到的：搖桿不能達(dá)到的 區(qū)域。區(qū)域。以四桿機(jī)構(gòu)

19、為例。以四桿機(jī)構(gòu)為例。各構(gòu)件的長(zhǎng)度關(guān)系及安裝的初始狀態(tài)，決定了曲柄整周各構(gòu)件的長(zhǎng)度關(guān)系及安裝的初始狀態(tài)，決定了曲柄整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可行域。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可行域。概念概念平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 第27頁(yè)/共54頁(yè)分析分析設(shè)想拆開運(yùn)動(dòng)副設(shè)想拆開運(yùn)動(dòng)副C，考察點(diǎn)，考察點(diǎn)C的運(yùn)動(dòng)范圍。的運(yùn)動(dòng)范圍。1.1.點(diǎn)點(diǎn)C必在必在C圓上運(yùn)動(dòng)。圓上運(yùn)動(dòng)。2. 相對(duì)于點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)A，點(diǎn)，點(diǎn)C運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)范圍不能超出圓弧的最遠(yuǎn)范圍不能超出圓弧Rmax，最近范圍不能小于，最近范圍不能小于圓弧圓弧Rmin。3. 以上兩條決定了點(diǎn)以上兩條決定了點(diǎn)C的運(yùn)的運(yùn)動(dòng)范圍，從而規(guī)劃出機(jī)構(gòu)的動(dòng)

20、范圍，從而規(guī)劃出機(jī)構(gòu)的可行域?？尚杏?。不能要求從動(dòng)件從一個(gè)可行域跳過(guò)不可行域進(jìn)入另一個(gè)不能要求從動(dòng)件從一個(gè)可行域跳過(guò)不可行域進(jìn)入另一個(gè)可行域?？尚杏颉ＴO(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿足運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件。設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿足運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件。平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 第28頁(yè)/共54頁(yè)第三節(jié)第三節(jié) 平面連桿機(jī)構(gòu)的綜合概述和剛體位移矩陣平面連桿機(jī)構(gòu)的綜合概述和剛體位移矩陣 一、一、 平面連桿機(jī)構(gòu)綜合的基本問(wèn)題平面連桿機(jī)構(gòu)綜合的基本問(wèn)題運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)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)的類型根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選擇確定機(jī)構(gòu)的類型 （型綜合）。（型綜合）。尺度綜合尺度綜合 確定各

21、構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，包括運(yùn)動(dòng)副之間確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，包括運(yùn)動(dòng)副之間 的相對(duì)位置尺寸或角度尺寸等，一般還要同的相對(duì)位置尺寸或角度尺寸等，一般還要同 時(shí)要滿足其他輔助條件，如：時(shí)要滿足其他輔助條件，如：a) 結(jié)構(gòu)條件（要求有曲柄、桿長(zhǎng)比恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)條件（要求有曲柄、桿長(zhǎng)比恰當(dāng)、運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)合理等）運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)合理等）;b) 動(dòng)力學(xué)條件（如動(dòng)力學(xué)條件（如minmin）;c) 運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件等。運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件等。 畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。* * 平面連桿機(jī)構(gòu)綜合要完成的任務(wù)：平面連桿機(jī)構(gòu)綜合要完成的任務(wù)：第29頁(yè)/共54頁(yè)1. 實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律* * 平面連桿機(jī)構(gòu)綜合的基本問(wèn)

22、題：平面連桿機(jī)構(gòu)綜合的基本問(wèn)題：1) 實(shí)現(xiàn)剛體的若干位置要求，稱為剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合。實(shí)現(xiàn)剛體的若干位置要求，稱為剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合。平面連桿機(jī)構(gòu)的綜合和位移矩陣平面連桿機(jī)構(gòu)的綜合和位移矩陣 2) 滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求，如實(shí)現(xiàn)主、從動(dòng)件間的角位移滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求，如實(shí)現(xiàn)主、從動(dòng)件間的角位移 對(duì)應(yīng)關(guān)系，稱為函數(shù)生成機(jī)構(gòu)綜合。對(duì)應(yīng)關(guān)系，稱為函數(shù)生成機(jī)構(gòu)綜合。2. 實(shí)現(xiàn)已知軌跡實(shí)現(xiàn)已知軌跡要求描出給定曲線，要求描出給定曲線，稱為軌跡生成機(jī)構(gòu)綜合稱為軌跡生成機(jī)構(gòu)綜合?；蚓_地通過(guò)給定軌跡上的若干點(diǎn)?；蚓_地通過(guò)給定軌跡上的若干點(diǎn)。第30頁(yè)/共54頁(yè) 二、二、 平面連桿機(jī)構(gòu)綜合的常用方法平面連桿機(jī)構(gòu)

23、綜合的常用方法設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法本章主要介紹位移矩陣法。本章主要介紹位移矩陣法。 三、三、 剛體旋轉(zhuǎn)矩陣剛體旋轉(zhuǎn)矩陣11000cossin0sincos11122yxyxvvvv1000cossin0sincosR 其中，設(shè)其中，設(shè)則有則有 V2 = R V1平面連桿機(jī)構(gòu)的綜合和位移矩陣平面連桿機(jī)構(gòu)的綜合和位移矩陣 R 稱為平面旋轉(zhuǎn)矩陣。稱為平面旋轉(zhuǎn)矩陣。第31頁(yè)/共54頁(yè)四、四、 剛體位移矩陣剛體位移矩陣j11jPPQQ)(1 jR剛體在平面中的位置，可由剛體在平面中的位置，可由固聯(lián)在其上的任一向量的位固聯(lián)在其上的任一向量的位置來(lái)確定。置來(lái)確定。

24、 剛體的一般平面運(yùn)動(dòng)，可以剛體的一般平面運(yùn)動(dòng)，可以看作固聯(lián)在其上的向量分別看作固聯(lián)在其上的向量分別作旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)的合成。作旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)的合成。 1100)cossin(cossin)sincos(sincos111111111111111yxjyjxjyjjjyjxjxjjjyjxQQPPPPPPQQ1Q1Q1jjD1其中，其中，P為參考點(diǎn)。通常，為參考點(diǎn)。通常，P1、Pj和和1j同時(shí)給定。同時(shí)給定。平面連桿機(jī)構(gòu)的綜合和位移矩陣平面連桿機(jī)構(gòu)的綜合和位移矩陣 第32頁(yè)/共54頁(yè)1Q1Q1jjD11jD100232221131211jjjjjjdddddd100)cossin(cossin)s

25、incos(sincos111111111111jyjxjyjjjyjxjxjjPPPPPP其中：其中： = 稱為剛體從位置稱為剛體從位置 i 到位置到位置 j 的的平面位移矩陣平面位移矩陣。平面連桿機(jī)構(gòu)的綜合和位移矩陣平面連桿機(jī)構(gòu)的綜合和位移矩陣 第33頁(yè)/共54頁(yè) 一、一、 相關(guān)概念相關(guān)概念 1. 導(dǎo)引機(jī)構(gòu)、導(dǎo)引構(gòu)件和被導(dǎo)構(gòu)件導(dǎo)引機(jī)構(gòu)、導(dǎo)引構(gòu)件和被導(dǎo)構(gòu)件 2. 圓點(diǎn)和中心點(diǎn)圓點(diǎn)和中心點(diǎn)第四節(jié)第四節(jié) 平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合第34頁(yè)/共54頁(yè) 二、二、 平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的位移約束方程平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的位移約束方程 * * 定長(zhǎng)約束方程定長(zhǎng)約束方程（ RR型導(dǎo)引構(gòu)件型導(dǎo)引構(gòu)

26、件 ）B2C2B3C3DAB1C1剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合的關(guān)鍵剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合的關(guān)鍵在于導(dǎo)引構(gòu)件的綜合。在于導(dǎo)引構(gòu)件的綜合。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，導(dǎo)引構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，導(dǎo)引構(gòu)件RR的長(zhǎng)度應(yīng)保持不變，即的長(zhǎng)度應(yīng)保持不變，即a1總是在總是在以以a0為圓心的圓弧上。為圓心的圓弧上。 平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合 第35頁(yè)/共54頁(yè)* * 定長(zhǎng)約束方程定長(zhǎng)約束方程（ RR型導(dǎo)引構(gòu)件型導(dǎo)引構(gòu)件 ）設(shè)以第一位置為參考位置，于是可得到設(shè)以第一位置為參考位置，于是可得到定長(zhǎng)約束方程，也稱為位移約束方程：定長(zhǎng)約束方程，也稱為位移約束方程：) , 3 , 2( ,)()()()(2012012020jaaaaa

27、aaayyxxyjyxjx（每個(gè)位置上的桿長(zhǎng)都應(yīng)與參考位置的桿長(zhǎng)相等）（每個(gè)位置上的桿長(zhǎng)都應(yīng)與參考位置的桿長(zhǎng)相等）當(dāng)給定連桿平面三個(gè)位置時(shí)（即當(dāng)給定連桿平面三個(gè)位置時(shí)（即j = 2，3），可得到：），可得到：201201202202)()()()(yyxxyyxxaaaaaaaa201201203203)()()()(yyxxyyxxaaaaaaaa3 , 2,11jDjjaa其中其中成為由兩個(gè)方程求解四個(gè)未知數(shù)的問(wèn)題。成為由兩個(gè)方程求解四個(gè)未知數(shù)的問(wèn)題。平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合 第36頁(yè)/共54頁(yè)由于位移矩陣元素均可由確定剛體位置的參數(shù)求出，因此，由于位移矩陣元素均可由確

28、定剛體位置的參數(shù)求出，因此，可整理出方程組：可整理出方程組：)3 , 2(,11jCBaAajjyjx,)1 (02101123211311yjxjjjjjjadadddddA,)1 (01202223221312xjyjjjjjjadadddddB).(5 . 0223213023013jjyjxjjddadadC若給定兩個(gè)參數(shù)（比如固定鉸鏈的位置），則方程可解。若給定兩個(gè)參數(shù)（比如固定鉸鏈的位置），則方程可解。平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合 第37頁(yè)/共54頁(yè)求解剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合問(wèn)題的一般步驟為：求解剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合問(wèn)題的一般步驟為： * * 選定參考位置，寫出位移約束方程。

29、選定參考位置，寫出位移約束方程。 * * 由已知條件求解位移矩陣元素。由已知條件求解位移矩陣元素。 * * 確定可給的未知量后，求解方程組。確定可給的未知量后，求解方程組。 * * 根據(jù)結(jié)果（包括給定值）作出機(jī)構(gòu)在參考位置根據(jù)結(jié)果（包括給定值）作出機(jī)構(gòu)在參考位置 的形態(tài)。的形態(tài)。平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合平面剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合 第38頁(yè)/共54頁(yè)第五節(jié)第五節(jié) 平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合當(dāng)機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動(dòng)是輸入運(yùn)動(dòng)的給定函數(shù)，且輸入、輸出當(dāng)機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動(dòng)是輸入運(yùn)動(dòng)的給定函數(shù)，且輸入、輸出運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)于固定坐標(biāo)系而言，即為函數(shù)生成機(jī)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)于固定坐標(biāo)系而言，即為函數(shù)生成機(jī)構(gòu)。

30、綜合這類機(jī)構(gòu)的一般方法，是應(yīng)用綜合這類機(jī)構(gòu)的一般方法，是應(yīng)用運(yùn)動(dòng)倒置原理運(yùn)動(dòng)倒置原理，將，將實(shí)現(xiàn)函數(shù)機(jī)構(gòu)的綜合問(wèn)題實(shí)現(xiàn)函數(shù)機(jī)構(gòu)的綜合問(wèn)題轉(zhuǎn)化成一個(gè)相當(dāng)?shù)膭傮w導(dǎo)引轉(zhuǎn)化成一個(gè)相當(dāng)?shù)膭傮w導(dǎo)引問(wèn)題問(wèn)題，然后用綜合剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的方法去解決。，然后用綜合剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的方法去解決。 * * 引言引言第39頁(yè)/共54頁(yè)函數(shù)生成機(jī)構(gòu)與剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的函數(shù)生成機(jī)構(gòu)與剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的區(qū)別區(qū)別在于在于若能把兩連架桿相對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為連桿相若能把兩連架桿相對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為連桿相對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，則函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合問(wèn)題便對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，則函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合問(wèn)題便可用剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合方法解決?？捎脛傮w

31、導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的綜合方法解決。 實(shí)現(xiàn)兩連架桿相對(duì)于實(shí)現(xiàn)兩連架桿相對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)要求機(jī)架的運(yùn)動(dòng)要求實(shí)現(xiàn)連桿相對(duì)于機(jī)架實(shí)現(xiàn)連桿相對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)要求的運(yùn)動(dòng)要求基基 本本思思 路路平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合 第40頁(yè)/共54頁(yè)將函數(shù)生成機(jī)構(gòu)中兩連架桿相對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化將函數(shù)生成機(jī)構(gòu)中兩連架桿相對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化為兩連架桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，把其中一個(gè)連架桿由原來(lái)相為兩連架桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，把其中一個(gè)連架桿由原來(lái)相對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為相對(duì)于另一個(gè)連架桿的運(yùn)動(dòng)對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為相對(duì)于另一個(gè)連架桿的運(yùn)動(dòng) 基基 本本思思 路路即將一個(gè)連架桿看作連桿，另一個(gè)連架桿看作機(jī)架；即將一個(gè)連架桿看作連桿，另一個(gè)

32、連架桿看作機(jī)架；而而把原來(lái)的機(jī)架和連桿視為兩連架桿。把原來(lái)的機(jī)架和連桿視為兩連架桿。(運(yùn)動(dòng)倒置法運(yùn)動(dòng)倒置法)平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合 轉(zhuǎn)換原則轉(zhuǎn)換原則 各構(gòu)件之間的各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變 第41頁(yè)/共54頁(yè)* * 平面相對(duì)位移矩陣平面相對(duì)位移矩陣（以鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為例）（以鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為例）機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的長(zhǎng)度按同一比例增減時(shí)，并不影響主動(dòng)件機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的長(zhǎng)度按同一比例增減時(shí)，并不影響主動(dòng)件 與從動(dòng)件之間的角位移對(duì)應(yīng)關(guān)系與從動(dòng)件之間的角位移對(duì)應(yīng)關(guān)系。 取機(jī)架長(zhǎng)為取機(jī)架長(zhǎng)為1，即其它各桿長(zhǎng)度均為相對(duì)于機(jī)架的長(zhǎng)度。，即其它各桿長(zhǎng)度均為相對(duì)于機(jī)架的長(zhǎng)度。建立如圖所示

33、直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)與建立如圖所示直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)與a0點(diǎn)重合，點(diǎn)重合，x 軸正軸正向沿向沿a0b0連線方向。連線方向。 1 1 設(shè)定設(shè)定平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合 第42頁(yè)/共54頁(yè)取桿取桿b0b為運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換后的機(jī)為運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換后的機(jī)架，桿架，桿a0a為運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換后的為運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換后的連桿，位置連桿，位置1為參考位置。為參考位置。則桿則桿ab為待求構(gòu)件，為待求構(gòu)件，a1x 、a1y 、b1x和和b1y為待求的四為待求的四個(gè)未知量。個(gè)未知量。2 2 推導(dǎo)推導(dǎo)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)倒置后，得到桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)倒置后，得到桿a0a的位置：的位置： a0a1、a0aj，j = 2，3，。其中，。其中， 位置位

34、置a0aj是由位置是由位置a0a1經(jīng)過(guò)兩次經(jīng)過(guò)兩次轉(zhuǎn)動(dòng)得到的。轉(zhuǎn)動(dòng)得到的。平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合 第43頁(yè)/共54頁(yè)套用導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合的位移約束方程，有套用導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合的位移約束方程，有: :, 3 , 2)()()()(2112112121jbabababayyxxyjyxjxjjaajD11jaajD11jaaajRDDDjj1111 1000cossin0sincos111111jjjjjjRD平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合 第44頁(yè)/共54頁(yè)100sincossin)cos1 (sincos100111111111jjjjjjjjjRRD00bb 10

35、0sin)cos()sin()cos1 ()sin()cos(1111111111333231232221131211111jjjjjjjjjjjjjjjjjjjjRdddddddddRDDjj)cos()sin()sin()cos(11111111)(11jjjjjjjjjjR相對(duì)位移矩陣相對(duì)位移矩陣相對(duì)旋轉(zhuǎn)矩陣相對(duì)旋轉(zhuǎn)矩陣在運(yùn)動(dòng)倒置中，原來(lái)的機(jī)架也是一個(gè)導(dǎo)引構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)倒置中，原來(lái)的機(jī)架也是一個(gè)導(dǎo)引構(gòu)件RR?？蓪⑵渥鳛榈?。可將其作為迭代求解的初值。一般地，綜合函數(shù)生成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，只需求一個(gè)導(dǎo)引求解的初值。一般地，綜合函數(shù)生成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，只需求一個(gè)導(dǎo)引構(gòu)件構(gòu)件RR。平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的

36、綜合平面函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的綜合 第45頁(yè)/共54頁(yè)第六節(jié)第六節(jié) 平面軌跡生成機(jī)構(gòu)的綜合平面軌跡生成機(jī)構(gòu)的綜合 綜合軌跡生成平面連桿綜合軌跡生成平面連桿機(jī)構(gòu)，一般要求連桿上的某機(jī)構(gòu)，一般要求連桿上的某點(diǎn)通過(guò)已知軌跡上一系列有點(diǎn)通過(guò)已知軌跡上一系列有序的點(diǎn)（稱為序的點(diǎn)（稱為精確點(diǎn)精確點(diǎn)），而），而連桿的轉(zhuǎn)角為待求的未知量。連桿的轉(zhuǎn)角為待求的未知量。這類機(jī)構(gòu)綜合問(wèn)題因變量增這類機(jī)構(gòu)綜合問(wèn)題因變量增多，故有較大的靈活性。需多，故有較大的靈活性。需要注意的是：為滿足軌跡要要注意的是：為滿足軌跡要求，應(yīng)求出機(jī)構(gòu)中各桿的絕求，應(yīng)求出機(jī)構(gòu)中各桿的絕對(duì)長(zhǎng)度。對(duì)長(zhǎng)度。 第46頁(yè)/共54頁(yè)一、實(shí)現(xiàn)給定軌跡的平面鉸鏈四桿

37、機(jī)構(gòu)的綜合一、實(shí)現(xiàn)給定軌跡的平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的綜合 綜合實(shí)現(xiàn)軌跡的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，所用約束方程為綜合實(shí)現(xiàn)軌跡的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，所用約束方程為兩個(gè)連架桿的定長(zhǎng)方程：兩個(gè)連架桿的定長(zhǎng)方程： 平面軌跡生成機(jī)構(gòu)的綜合平面軌跡生成機(jī)構(gòu)的綜合 1 1 定長(zhǎng)約束方程定長(zhǎng)約束方程 其中，其中，a a0 0和和b b0 0為固定鉸鏈，為固定鉸鏈，20120120202012012020)()()()()()()()(yyxxyjyxjxyyxxyjyxjxbbbbbbbbaaaaaaaa1j1bbaajjjDD11nj, 3 , 2DD1j1j 是連桿的同一位移矩陣是連桿的同一位移矩陣。 第47頁(yè)/共54頁(yè)設(shè)軌

38、跡上給定的精確點(diǎn)數(shù)為設(shè)軌跡上給定的精確點(diǎn)數(shù)為n n，約束方程數(shù)為，約束方程數(shù)為m m，則由，則由上式可知上式可知 平面軌跡生成機(jī)構(gòu)的綜合平面軌跡生成機(jī)構(gòu)的綜合 2 2 能實(shí)現(xiàn)的精確點(diǎn)數(shù)目能實(shí)現(xiàn)的精確點(diǎn)數(shù)目 未知參數(shù)的數(shù)目為未知參數(shù)的數(shù)目為x， ) 1(2nm) 1(8nx其中結(jié)構(gòu)參數(shù)有八個(gè)，其中結(jié)構(gòu)參數(shù)有八個(gè)， xyxyxyxbbbaaaa1001100,yb1和和 由連桿轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)參數(shù)有由連桿轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)參數(shù)有 ) 1( n個(gè)。個(gè)。 設(shè)可預(yù)先選定的未知數(shù)的數(shù)目為設(shè)可預(yù)先選定的未知數(shù)的數(shù)目為q q，則由于未知參數(shù)的，則由于未知參數(shù)的數(shù)目應(yīng)大于至少等于約束方程數(shù)，因此可以給定的數(shù)目應(yīng)大于至

39、少等于約束方程數(shù)，因此可以給定的精確精確點(diǎn)數(shù)最多是點(diǎn)數(shù)最多是9 9，即，即 9maxn第48頁(yè)/共54頁(yè)平面軌跡生成機(jī)構(gòu)的綜合平面軌跡生成機(jī)構(gòu)的綜合 1 1 實(shí)驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)法復(fù)演軌跡法復(fù)演軌跡法 當(dāng)原動(dòng)件當(dāng)原動(dòng)件ABAB繞固定鉸鏈繞固定鉸鏈A A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿平面上的點(diǎn)各自描繪動(dòng)時(shí)，連桿平面上的點(diǎn)各自描繪出不同形狀的軌跡，稱之為出不同形狀的軌跡，稱之為連桿連桿曲線曲線。連桿曲線的形狀和大小由。連桿曲線的形狀和大小由各構(gòu)件的絕對(duì)尺寸和軌跡點(diǎn)在連各構(gòu)件的絕對(duì)尺寸和軌跡點(diǎn)在連桿平面上的位置這兩個(gè)條件來(lái)決桿平面上的位置這兩個(gè)條件來(lái)決定。定。二、實(shí)驗(yàn)法和圖譜法二、實(shí)驗(yàn)法和圖譜法 用實(shí)驗(yàn)法綜合給定軌跡的連桿機(jī)

40、構(gòu)時(shí)，所要實(shí)現(xiàn)的軌跡（如圖中用實(shí)驗(yàn)法綜合給定軌跡的連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，所要實(shí)現(xiàn)的軌跡（如圖中M M點(diǎn)點(diǎn)的軌跡）是已知的，要求設(shè)計(jì)出的連桿機(jī)構(gòu)（如鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)）能使連桿的軌跡）是已知的，要求設(shè)計(jì)出的連桿機(jī)構(gòu)（如鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)）能使連桿上的某點(diǎn)（如上的某點(diǎn)（如M M點(diǎn)）沿著給定的軌跡運(yùn)動(dòng)，即能點(diǎn)）沿著給定的軌跡運(yùn)動(dòng)，即能復(fù)演軌跡復(fù)演軌跡。 第49頁(yè)/共54頁(yè)平面軌跡生成機(jī)構(gòu)的綜合平面軌跡生成機(jī)構(gòu)的綜合 一般可先初選曲柄長(zhǎng)度和曲一般可先初選曲柄長(zhǎng)度和曲柄固定鉸鏈與已知軌跡的相對(duì)位柄固定鉸鏈與已知軌跡的相對(duì)位置，然后在連桿平面上選取若干置，然后在連桿平面上選取若干點(diǎn)（如圖中點(diǎn)（如圖中M M、C C、C C、C C”等）。等）。當(dāng)令當(dāng)令M M點(diǎn)沿已知軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，點(diǎn)沿已知軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，連連桿平面上的其余各點(diǎn)便畫出不同桿平面上的其余各點(diǎn)便畫出不同軌跡軌跡。找出軌跡最接近圓弧的點(diǎn)。找出軌跡最接近圓弧的點(diǎn)（如圖中如圖中C點(diǎn)）作為連桿上的另點(diǎn)）作為