5平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)總結(jié)

1、第第5章章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)5.1 平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及其設(shè)計(jì)的基本問題平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及其設(shè)計(jì)的基本問題5.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和演化平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和演化5.3 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)5.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：特征：特征：至少有一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，稱為連桿。至少有一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，稱為連桿。定義：定義：由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。5.1 平面連桿機(jī)的應(yīng)用構(gòu)及其設(shè)計(jì)的基本問題平面連桿機(jī)的應(yīng)用構(gòu)及其設(shè)計(jì)的基本問題內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)、鶴式吊鶴式吊、

2、火車輪火車輪、牛頭刨床牛頭刨床、橢圓儀橢圓儀、機(jī)械機(jī)械手爪手爪、揉面機(jī)揉面機(jī)、公共汽車開關(guān)門公共汽車開關(guān)門、四足機(jī)器人四足機(jī)器人、剪板剪板機(jī)機(jī)、開窗戶支撐、折疊傘、折疊床、開窗戶支撐、折疊傘、折疊床、 牙膏筒拔管機(jī)、牙膏筒拔管機(jī)、單車制動(dòng)操作機(jī)構(gòu)等。單車制動(dòng)操作機(jī)構(gòu)等。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。分類分類平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)空間空間連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)機(jī)械效率低機(jī)械效率低。累積誤差大累積誤差大 運(yùn)動(dòng)精度低運(yùn)動(dòng)精度低。特點(diǎn)：特點(diǎn)：采用低副。面接觸、承載大、便

3、于潤滑、不采用低副。面接觸、承載大、便于潤滑、不 易磨損形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的易磨損形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的 制造精度。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，可滿足不同要求。連桿曲線豐富，可滿足不同要求。本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)多桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)常以構(gòu)件數(shù)命名常以構(gòu)件數(shù)命名四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)基本型式基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。它演變得到的。機(jī)架機(jī)架固定不動(dòng)的構(gòu)件；固定不動(dòng)的構(gòu)件；共有三種基本型式：1. .曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特征：特征：曲柄搖桿曲柄搖桿作用：作用：將

4、曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。 如雷達(dá)天線。如雷達(dá)天線。連桿連桿作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；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；搖桿搖桿作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；周轉(zhuǎn)副周轉(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)副只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。5.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和演化平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和演化5.2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式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；機(jī)架機(jī)架搖桿搖桿連桿連桿曲柄曲柄連架桿連架桿連架桿連架桿

5、作者：潘存云教授3124作者：潘存云教授ABC1243DABDC12432. 雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)特征特征：兩個(gè)曲柄：兩個(gè)曲柄作用：作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒌人倩剞D(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人俚人倩蜃兯倩剞D(zhuǎn)。或變速回轉(zhuǎn)。雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)曲柄主動(dòng)曲柄主動(dòng)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：如如葉片泵、慣性篩葉片泵、慣性篩等。等。2143搖桿主動(dòng)搖桿主動(dòng)作者：潘存云教授A AD DC CB B1 12 23 34 4旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵作者：潘存云教授A AD DC CB B1 12 23 3ABDC1234E6慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)31作者：潘存云教授ABCD耕地耕地料斗料斗DCAB

6、作者：潘存云教授耕地耕地料斗料斗DCAB特例：特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)AB = CD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)BC = AD作者：潘存云教授BCABDC播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)作者：潘存云教授ADBC實(shí)例：火車輪實(shí)例：火車輪攝影平臺(tái)攝影平臺(tái)天平天平作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授反平行四邊形機(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) 反向反向FAEDGBCABEFDCG平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定。動(dòng)不確定。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列。火車輪火車輪作者：潘存

7、云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授ABDCE3. 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)特征特征：兩個(gè)搖桿兩個(gè)搖桿應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)鑄造翻箱機(jī)構(gòu)特例：特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)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) 、風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)BCABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDCEABDCE電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿ABDC作者：潘存云教授1.1.改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸（轉(zhuǎn)動(dòng)副化為移動(dòng)副）改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸（轉(zhuǎn)動(dòng)副化為移動(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)曲柄滑

8、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 l5.2.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的演化BACABCDCDABDCABCABCAB作者：潘存云教授2.2.改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸（擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副）改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸（擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副）3.3.選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)4123123412341234雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(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)牛頭刨床牛頭刨床小型小型刨床刨床作者：潘存云教授ABDCE123456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)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊

9、機(jī)構(gòu)314A2BC作者：潘存云教授ABDC1243C2C13.3.選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架作者：潘存云教授B234C1A3.3.選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架ACB1234導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)314A2BCB34C1A24A1B23C13C4AB2A1C234B自卸車舉升機(jī)構(gòu)錄像自卸車舉升機(jī)構(gòu)錄像應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例動(dòng)畫作者：潘存云教授3.3.選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架314A2BC直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)手搖唧筒手搖唧筒這種通過選擇不同構(gòu)件作為機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的這種通過選擇不同構(gòu)件作為機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)

10、的方法稱為：方法稱為：機(jī)構(gòu)的倒置機(jī)構(gòu)的倒置BC3214A導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)314A2BCABC3214橢圓儀機(jī)構(gòu)橢圓儀機(jī)構(gòu)實(shí)例：實(shí)例：選擇雙滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件選擇雙滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件 作為機(jī)架可得不同的機(jī)構(gòu)作為機(jī)架可得不同的機(jī)構(gòu)作者：潘存云教授1234正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu) 縫紉機(jī)針頭縫紉機(jī)針頭32144.4.運(yùn)動(dòng)副元素的逆換運(yùn)動(dòng)副元素的逆換將低副兩運(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)。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)4321搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)3214 a+ b

11、c + d a+ c b + da+ d b + c三角形任意兩邊之和大于第三邊作者：潘存云教授abdcCBAD平面四桿機(jī)構(gòu)具有平面四桿機(jī)構(gòu)具有周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副可能存在可能存在曲柄。曲柄。而且從該例可得以下結(jié)論由由BCD 可得：可得：由由B”C”D可得：可得：AB為最短桿為最短桿這說明：若有整周回轉(zhuǎn)副，則最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和其他兩桿長(zhǎng)度之和。5.3 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)5.3.1 平面平面四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件有曲柄的條件連架桿若能整周回轉(zhuǎn)，必有連架桿若能整周回轉(zhuǎn)，必有兩次與機(jī)架共線兩次與機(jī)架共線。若設(shè)若設(shè)ad，同理有：，同理有：將以上三式兩兩相加得：將以上三式兩

12、兩相加得： a b ac ad b(d a)+ cc(d a)+ bd+aC”abdcADB”d - a設(shè)設(shè)at2 V2 V1搖桿的這種特性稱為：搖桿的這種特性稱為： 用以下比值表示急回程度稱稱K為為行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)。12VVK 18018021tt只要 0 K111180KK設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定K值，于是值，于是 2212tCCV)180/(21CC121221tCCtCC急回運(yùn)動(dòng)急回運(yùn)動(dòng)且且 K 急回性質(zhì)越明顯。急回性質(zhì)越明顯。 作者：潘存云教授曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的的急回特性急回特性應(yīng)用：應(yīng)用：節(jié)省返程時(shí)間，如節(jié)省返程時(shí)間，如牛頭刨牛頭刨、往復(fù)式輸

13、送機(jī)等。、往復(fù)式輸送機(jī)等。作者：潘存云教授180180180180-導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性 180180180180-思考題：思考題：對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性如何？的急回特性如何？對(duì)于需要有急回運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，常常是根據(jù)需要的行程速比系數(shù)K, 先求出 ，然后在設(shè)計(jì)各構(gòu)件的尺寸。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)180K180 180K180 180180 很顯然，當(dāng)曲柄與連桿拉直共線時(shí)，滑塊位于右側(cè)極限位置；而當(dāng)曲柄與連桿重疊共線時(shí)，滑塊位于左側(cè)極限位置；F F”作者：潘存云教授F當(dāng)當(dāng)BCD90BCD90時(shí)，時(shí)， BCDBCD2. .壓力角和傳動(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角壓力角壓力角：從動(dòng)件驅(qū)

14、動(dòng)力從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力F與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾銳角與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾銳角。設(shè)計(jì)時(shí)要求設(shè)計(jì)時(shí)要求: : minmin5050minmin出現(xiàn)的位置：出現(xiàn)的位置：當(dāng)當(dāng)BCD90BCD90時(shí)，時(shí)， 180180- BCD- BCD切向分力切向分力 F F= Fcos= Fcos法向分力法向分力 F F”= Fcos= Fcos對(duì)傳動(dòng)有利對(duì)傳動(dòng)有利。=Fsin=Fsin此位置一定是：此位置一定是：主動(dòng)件與機(jī)架共線兩處之一主動(dòng)件與機(jī)架共線兩處之一ABCDCDBAF可用可用的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞, ,當(dāng)當(dāng)BCDBCD最小或最大時(shí)，都有可能出現(xiàn)最小或最大時(shí)，都

15、有可能出現(xiàn)minminF”F F F稱稱為為傳動(dòng)角傳動(dòng)角。為了保證機(jī)構(gòu)良好的傳力性能作者：潘存云教授d - a車門車門C1B1abcdDA由余弦定律：由余弦定律： (d- -a)2 b2+ +c2- -2bc cos B1C1D 同理有同理有： B2C2Darccos b2+c2- -(d+a)2/2bc若若B1C1D90,則則若若B2C2D90, 則則1B1C1D2180- -B2C2Dv1 1minB1C1D, 180- -B2C2DminF F可得：可得： B1C1Darccos b2+c2- -(d- -a)2/2bc 請(qǐng)大家回憶余弦定律 abcdDAC2B2d + a2 2機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)

16、角一般在運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角一般在運(yùn)動(dòng)鏈最終一個(gè)從動(dòng)件上度量。最終一個(gè)從動(dòng)件上度量。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ACBeEFFtFnminminF= 09090導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)minmin出現(xiàn)在曲柄垂直滑塊導(dǎo)出現(xiàn)在曲柄垂直滑塊導(dǎo)路，且遠(yuǎn)離導(dǎo)路處。路，且遠(yuǎn)離導(dǎo)路處。V作者：潘存云教授F搖桿為主動(dòng)件，搖桿為主動(dòng)件，且連桿與且連桿與曲柄兩次共線曲柄兩次共線時(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). .避免措施：避免措施： 兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列，如兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列，如火車輪機(jī)構(gòu)火車輪機(jī)構(gòu); ;稱此位置為：稱此位置為： “死點(diǎn)死點(diǎn)”0 0靠靠飛輪的慣性飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等

17、）。FAEDGBCABEFDCG0 0F0 03. .機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置 曲柄作主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)總是可以運(yùn)動(dòng)作者：潘存云教授作者：潘存云教授工件工件ABCD1234PABCD1234工件工件P鉆孔夾具鉆孔夾具=0=0TABDC飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架ABCD=0=0F也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作：也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作：飛機(jī)起落架、鉆夾具飛機(jī)起落架、鉆夾具等。等。 對(duì)于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)滑塊或?qū)U作對(duì)于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)滑塊或?qū)U作為主動(dòng)件時(shí)，都有死點(diǎn)位置存在。為主動(dòng)件時(shí)，都有死點(diǎn)位置存在。DAB1C1作者：潘存云教授作者：潘存云教授4. .鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的

18、運(yùn)動(dòng)連續(xù)性指連桿機(jī)構(gòu)能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)給定的各個(gè)位置。指連桿機(jī)構(gòu)能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)給定的各個(gè)位置?？尚杏颍嚎尚杏颍簱u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)到的區(qū)域。搖桿不能達(dá)到的區(qū)域。設(shè)計(jì)時(shí)不能要求從一個(gè)可行域跳過不可行域進(jìn)入另一個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)不能要求從一個(gè)可行域跳過不可行域進(jìn)入另一個(gè)可行域?？尚杏颉７Q此為稱此為錯(cuò)位不連續(xù)。錯(cuò)位不連續(xù)。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。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。C1C2C1C2CCADBB2C2B3C3DAB1C1B2C2B3C3曲柄作逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以滿足運(yùn)動(dòng)順序要求，但順時(shí)針運(yùn)動(dòng)時(shí)，則不滿足順序要求。錯(cuò)序不連續(xù)錯(cuò)序不連續(xù)小結(jié)：小結(jié)：1

19、1）在設(shè)計(jì)含有曲柄的平面連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，各構(gòu)件長(zhǎng)度必）在設(shè)計(jì)含有曲柄的平面連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，各構(gòu)件長(zhǎng)度必須滿足曲柄存在條件。要求熟記兩個(gè)條件。須滿足曲柄存在條件。要求熟記兩個(gè)條件。2 2）急回運(yùn)動(dòng)是平面連桿機(jī)構(gòu)的重要特性，工程上利用）急回運(yùn)動(dòng)是平面連桿機(jī)構(gòu)的重要特性，工程上利用急回特性來節(jié)省非工作時(shí)間。要求熟記以下計(jì)算公式：急回特性來節(jié)省非工作時(shí)間。要求熟記以下計(jì)算公式：180K180 11801KK或3 3）壓力角和傳動(dòng)角是描述機(jī)構(gòu)傳力性能的重要指標(biāo)，壓力角和傳動(dòng)角是描述機(jī)構(gòu)傳力性能的重要指標(biāo)， +=90+=90, ,工程上一般要求：工程上一般要求：minmin50504 4）當(dāng)）當(dāng)曲柄為從動(dòng)件曲柄為

20、從動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)時(shí)，機(jī)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)：死點(diǎn)：= 0= 0三種機(jī)構(gòu)：三種機(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)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)5 5）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。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。5.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.4.3 實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu) 5.4.1 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題5.4.4 解析法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)解析法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)5.4.2 圖解法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)圖解法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)2. 按給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)按給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)1. 按給定連桿位

21、置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)按給定連桿位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)3. 按給定的行程速比系數(shù)按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)5.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.4.1 平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題及設(shè)計(jì)方法平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題及設(shè)計(jì)方法 機(jī)構(gòu)選型機(jī)構(gòu)選型根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選擇根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選擇 機(jī)構(gòu)的類型；機(jī)構(gòu)的類型；尺度綜合尺度綜合確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長(zhǎng)長(zhǎng) 度尺寸度尺寸)。 同時(shí)要滿足其他輔助條件：同時(shí)要滿足其他輔助條件：a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長(zhǎng)比恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、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)力條件（如

22、動(dòng)力條件（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。作者：潘存云教授作者：潘存云教授ADCB飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架BC三類設(shè)計(jì)要求：三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。函數(shù)機(jī)構(gòu)函數(shù)機(jī)構(gòu)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù)滿足函數(shù) y=logxxy=logxABCD作者：潘存云教授三類設(shè)計(jì)要求：三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。函數(shù)機(jī)構(gòu)。2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如

23、滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。要求連桿在兩個(gè)位置要求連桿在兩個(gè)位置垂直地面且相差垂直地面且相差180 BCABDC給定的設(shè)計(jì)條件：給定的設(shè)計(jì)條件：1)幾何條件幾何條件（給定連架桿或連（給定連架桿或連 桿的位置）桿的位置）2)運(yùn)動(dòng)條件運(yùn)動(dòng)條件（給定（給定K）3)動(dòng)力條件動(dòng)力條件（給定（給定minmin）設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法3)滿足預(yù)定的軌跡要求，滿足預(yù)定的軌跡要求，如如抓片機(jī)抓片機(jī)。1. 按給定連桿位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)按給定連桿位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)1) 給定連桿兩組位置給定連桿兩組位置有唯一解。有唯一解。B2C2AD將鉸鏈將鉸鏈A

24、、D分別選在分別選在B1B2，C1C2連線的垂直平分線上任意連線的垂直平分線上任意位置都能滿足設(shè)計(jì)要求。位置都能滿足設(shè)計(jì)要求。2) 給定連桿上鉸鏈給定連桿上鉸鏈BC的三組位置的三組位置有無窮多組解。有無窮多組解。ADB2C2B3C3DB1C15.4.2 用作圖法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)用作圖法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)AB1C1已知：連桿長(zhǎng)度及幾個(gè)位置，設(shè)計(jì)平已知：連桿長(zhǎng)度及幾個(gè)位置，設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)面四桿機(jī)構(gòu)作者：潘存云教授ADB1C1已知已知: 固定鉸鏈固定鉸鏈A、D和連架桿位置，確定活動(dòng)鉸鏈和連架桿位置，確定活動(dòng)鉸鏈 B、C的位置。的位置。2. 按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置

25、設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)化原理機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)化原理作者：潘存云教授B22B22E21B1 1E12. 按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)任意選定構(gòu)件任意選定構(gòu)件AB的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度連接連接B2 E2、DB2的得的得B2 E2D繞繞D 將將B2 E2D旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)1 1 -2 2得得B2點(diǎn)點(diǎn)已知已知:機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度d和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。AdDB333E3設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 作者：潘存云教授連接連接B3 E3、DB3得得 B3 E3D將將B3E3D繞繞D旋旋 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1 1 -3 3得得B3點(diǎn)點(diǎn)2. 按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿預(yù)定

26、的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知已知:機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度d和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。2B22E21B1 1E1AdDB333E3B2B3任意選定構(gòu)件任意選定構(gòu)件AB的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度連接連接B2 E2、DB2的得的得B2 E2D繞繞D 將將B2 E2D旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)1 1 -2 2得得B2點(diǎn)點(diǎn)設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 作者：潘存云教授2B22E21B1 1E1AdDB333E3B2B3由由B1 B2 B3 三三點(diǎn)點(diǎn) 求圓心求圓心C3 。2. 按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知已知:機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度d和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。C1B2

27、C2B3C3連接連接B3 E3、DB3得得 B3 E3D將將B3E3D繞繞D旋旋 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1 1 -3 3得得B3點(diǎn)點(diǎn)任意選定構(gòu)件任意選定構(gòu)件AB的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度連接連接B2 E2、DB2的得的得B2 E2D繞繞D 將將B2 E2D旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)1 1 -2 2得得B2點(diǎn)點(diǎn)設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 作者：潘存云教授E 3. 按給定的行程速比系數(shù)按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)(1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)計(jì)算計(jì)算180(K1)/(K+1);已知已知：CD桿長(zhǎng)，擺角桿長(zhǎng)，擺角及及K， 設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。步驟如下：設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。步驟如下：任取一點(diǎn)任取一點(diǎn)D，作搖桿兩極，作搖桿兩極限位置限位置C1D和

28、和C2D，夾角為，夾角為;作作C2PC1C2，作，作C1P使使作作P P C1C2的外接圓，則的外接圓，則A A點(diǎn)必在此圓上。點(diǎn)必在此圓上。 C2C1P=90, ,交于交于P;P; 90-PC1C2選定選定A A，設(shè)曲柄為，設(shè)曲柄為a ，連桿為，連桿為b ，則，則: :以以A A為圓心，為圓心，A A C2為半徑作弧交于為半徑作弧交于E,E,得：得： a =EC1/ 2 b = ( = (AC1+AC2)/ 2,A,A C2= =b- - a= = a =(AC1AC2)/ 2 A A C1= = a+ +bDA作者：潘存云教授E222ae(2) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)H已知已知K K，滑塊

29、行程，滑塊行程H H，偏距偏距e e，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。計(jì)算計(jì)算: 180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);作作C1 C2 H H作射線作射線C1O O 使使C2C1O=90, , 以以O(shè) O為圓心，為圓心，C1O O為半徑作圓。為半徑作圓。以以A A為圓心，為圓心，A A C1為半徑作弧交于為半徑作弧交于E,E,得：得：作射線作射線C2O O使使C1C2 O=90。 作偏距線作偏距線e e，交圓弧于，交圓弧于A A，即為所求。，即為所求。C1C29090-o9090-Ab=(=(AC2+AC1)/ 2a=(=(AC2AC1)/ 2作者：潘存云教授作者：潘存云教授A

30、Dmn=D(3) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析：分析： 由于由于與與導(dǎo)桿擺角導(dǎo)桿擺角相等，設(shè)計(jì)此相等，設(shè)計(jì)此 機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄 a。計(jì)算計(jì)算180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);任選任選D D作作mDnmDn，取取A A點(diǎn)，使得點(diǎn)，使得AD=d, AD=d, 則則: : a=dsin(a=dsin(/2)/2)=Ad作角平分線作角平分線; ;已知：已知：機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度d，K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。作者：潘存云教授D5.4.3 實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)當(dāng)給定連架桿位置超過三對(duì)時(shí)，一般不可能有精確解。只能用優(yōu)化或試湊的方法獲得近似

31、解。1)首先在一張紙上取首先在一張紙上取固定軸固定軸A的位置，作的位置，作原動(dòng)件角位移原動(dòng)件角位移i i2)任意取原動(dòng)件長(zhǎng)度任意取原動(dòng)件長(zhǎng)度AB3)任意取連桿長(zhǎng)度任意取連桿長(zhǎng)度BC，作一系列圓弧，作一系列圓弧;4)在透明紙上取固定軸在透明紙上取固定軸D，作角位移，作角位移iDk15) 取一系列從動(dòng)件取一系列從動(dòng)件 長(zhǎng)度作同心圓弧。長(zhǎng)度作同心圓弧。6) 兩圖疊加，移動(dòng)透明兩圖疊加，移動(dòng)透明 紙，使紙，使ki落在同一圓落在同一圓 弧上。弧上。 iiAC1B11. 按兩連架桿多組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿多組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)位置位置 i i 位置位置 i i 12 15 10.8 45 15

32、 15.8 23 15 12.5 56 15 17.5 34 15 14.2 67 15 19.2 作者：潘存云教授ABCDNEM連桿作平面運(yùn)動(dòng)連桿作平面運(yùn)動(dòng),其上各點(diǎn)的軌跡均不相同其上各點(diǎn)的軌跡均不相同。B, C點(diǎn)的軌跡為圓弧點(diǎn)的軌跡為圓弧; 其余各點(diǎn)的軌跡為一其余各點(diǎn)的軌跡為一條條 封閉曲線封閉曲線。設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo): 就是要確定一組就是要確定一組桿長(zhǎng)參數(shù)桿長(zhǎng)參數(shù), 使連桿上某點(diǎn)的使連桿上某點(diǎn)的軌跡滿足設(shè)計(jì)要求軌跡滿足設(shè)計(jì)要求。2. 按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)連桿曲線連桿曲線作者：潘存云教授連桿曲線生成器ABCD作者：潘存云教授連桿曲線圖譜連桿曲線圖譜作者：潘

33、存云教授作者：潘存云教授2. 按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)ABCDE14325 輸送機(jī)構(gòu)輸送機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)CBADE6步進(jìn)式步進(jìn)式5.4.4 用解析法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)用解析法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)思路：思路：首先建立包含機(jī)構(gòu)的各尺度參數(shù)和運(yùn)動(dòng)變量首先建立包含機(jī)構(gòu)的各尺度參數(shù)和運(yùn)動(dòng)變量在內(nèi)的解析關(guān)系式，然后根據(jù)已知的運(yùn)動(dòng)變量求解在內(nèi)的解析關(guān)系式，然后根據(jù)已知的運(yùn)動(dòng)變量求解所需的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)。所需的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)。ABCD1234作者：潘存云教授xy按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)給定連架桿對(duì)應(yīng)位置：給定連架桿對(duì)應(yīng)位置：構(gòu)件構(gòu)件3和和構(gòu)件構(gòu)件1滿足

34、以下位置關(guān)系：滿足以下位置關(guān)系：abcd建立坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系, ,設(shè)構(gòu)件長(zhǎng)度為：設(shè)構(gòu)件長(zhǎng)度為：a 、b、c、d在在x,yx,y軸上投影可得：軸上投影可得：a+b= c+d機(jī)構(gòu)尺寸比例放大時(shí)，不影響各構(gòu)件相對(duì)轉(zhuǎn)角。機(jī)構(gòu)尺寸比例放大時(shí)，不影響各構(gòu)件相對(duì)轉(zhuǎn)角。 a coci + bcosi =c cosi + d a sini + b sini = c sini if (i ) i =1, 2, 3n設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)( (求各構(gòu)件長(zhǎng)度求各構(gòu)件長(zhǎng)度) )。iii 令令: : 消去消去i i整理得：整理得：a2+c2+d2-b-b2 2-2-2ad cosd cosi2cd 2cd cosi

35、2ac cos(i- -i )移項(xiàng)得：移項(xiàng)得： bcos i = d +cosia cosibsin i = csinia sini則上式簡(jiǎn)化為：則上式簡(jiǎn)化為：R1+ + R2cosi+ R3 cosi=cos(i i)式中包含有式中包含有R1、R2 、R3 三個(gè)待定參數(shù)三個(gè)待定參數(shù), ,故四桿機(jī)構(gòu)最故四桿機(jī)構(gòu)最多可按兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)未知精確求解。多可按兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)未知精確求解。ac2bdcaR22221+=cdR2=adR3=R1+ + R2cos1+ R3 cos1=cos(1 1)R1+ + R2cos2+ R3 cos2=cos(2 2)R1+ + R2cos3+ R3 cos3=cos(3 3)若 給 出 三若 給 出 三組位置則：組位置則： 聯(lián)立求解可得聯(lián)立求解可得R1、R2 、R3 ，選定選定d即可求得：即可求得：3Rda =Rdc =1222acR2dcab+=R1+ + R2cos1+ R3 cos1=cos(1 1)R1+ + R2cos2+ R3 cos2=cos(2 2)若 給 出 兩若 給 出 兩組位置則：組位置則： 式中包含有式中包含有R1、R2 、R3 三個(gè)待定參數(shù)三個(gè)待定參數(shù), ,故設(shè)計(jì)的四桿故設(shè)計(jì)的四桿機(jī)構(gòu)可有無窮多