第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)

1、3-1 3-1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型3-2 3-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件3-3 3-3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化3-4 3-4 平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動設(shè)計(jì)第三章第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)1 1、低副存在間隙，產(chǎn)生運(yùn)動誤差、低副存在間隙，產(chǎn)生運(yùn)動誤差2 2、不易精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動規(guī)律、不易精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動規(guī)律1 1、低副壓力小，制造簡單，制造精度較高、低副壓力小，制造簡單，制造精度較高2 2、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動、擺動和移動等運(yùn)動形式轉(zhuǎn)換、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動、擺動和移動等運(yùn)動形式轉(zhuǎn)換3 3、實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動規(guī)律、實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動規(guī)律平面

2、連桿機(jī)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn)：平面連桿機(jī)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn)：平面連桿機(jī)構(gòu)主要缺點(diǎn)：平面連桿機(jī)構(gòu)主要缺點(diǎn)：平面連桿機(jī)構(gòu)：若干構(gòu)件通過平面連桿機(jī)構(gòu)：若干構(gòu)件通過低副低副連接而成的機(jī)構(gòu)。連接而成的機(jī)構(gòu)。AD AD 機(jī)架機(jī)架ABAB、CD CD 連架桿連架桿BC BC 連桿連桿連架桿連架桿往復(fù)擺動往復(fù)擺動搖桿搖桿能整圈回轉(zhuǎn)能整圈回轉(zhuǎn)曲柄曲柄一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì) A ADDC CB B3-1 3-1 四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)由四個桿狀構(gòu)件及四個由四個桿狀構(gòu)件及四個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副組成。組成。一一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：兩連架桿一個是特點(diǎn)：兩連架桿一個是

3、曲柄曲柄（主動、勻速）；一個是（主動、勻速）；一個是搖桿搖桿（擺動）（擺動） 調(diào)節(jié)雷達(dá)天線的俯仰角調(diào)節(jié)雷達(dá)天線的俯仰角縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu) 汽車玻璃窗雨刷汽車玻璃窗雨刷攪拌器攪拌器最大擺角最大擺角:搖桿往復(fù)擺過的最大角搖桿往復(fù)擺過的最大角主動件：曲柄主動件：曲柄從動件：搖桿從動件：搖桿極位夾角極位夾角 ：從動件處于兩個極位時，曲柄兩位置之間的夾角：從動件處于兩個極位時，曲柄兩位置之間的夾角極位極位：從動件的兩個極限位置：從動件的兩個極限位置1 1、急回急回運(yùn)動特性運(yùn)動特性曲柄曲柄搖桿搖桿 180 ABAB121轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角順順、勻勻 DCDC21擺擺擺角擺角 , 時間時間 t1 180 A

4、BAB212轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角順順、勻勻DCDC12擺擺擺角擺角 , 時間時間 t2因因 1 1 2 2且曲柄勻速，所以，且曲柄勻速，所以，t t1 1 t t2 2 , , 速度速度 v v2 2 v v1 1 ，搖桿具有急回運(yùn)動的，搖桿具有急回運(yùn)動的特性。即曲柄勻速轉(zhuǎn)動時特性。即曲柄勻速轉(zhuǎn)動時, , 通常把搖通常把搖桿往復(fù)擺動速度快慢不同的運(yùn)動稱為桿往復(fù)擺動速度快慢不同的運(yùn)動稱為急回運(yùn)動急回運(yùn)動。180180212112121212tttcctccvvK四桿機(jī)構(gòu)從動件四桿機(jī)構(gòu)從動件快行程快行程平均速度與平均速度與慢行程慢行程平均速度的比值稱平均速度的比值稱為為行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)，用，用 K K

5、 表示：表示：11180 KK（2 2）當(dāng)）當(dāng) 0 0，k 1k 1，機(jī)構(gòu)有急回作用。，機(jī)構(gòu)有急回作用。因此因此 （1 1）當(dāng)）當(dāng) = 0= 0，k = 1k = 1，機(jī)構(gòu)無急回作用。，機(jī)構(gòu)無急回作用。連桿與搖桿所夾的銳角連桿與搖桿所夾的銳角 minmin4040 通常情況通常情況 大，傳力性能好大，傳力性能好 minmin5050 傳遞較大動力時傳遞較大動力時2 2、傳動角、傳動角 有效分量：有效分量：F Ft t=Fcos=Fcos 小，傳力性能好小，傳力性能好-是判定機(jī)構(gòu)動力性能的一個指標(biāo)是判定機(jī)構(gòu)動力性能的一個指標(biāo)1 1、壓力角、壓力角 ( (是對從動件而言）是對從動件而言）壓力角壓力

6、角 ：傳動角傳動角 : :2 2、傳力特征、傳力特征cvtFFnF從動件從動件受力方向受力方向與受力點(diǎn)線與受力點(diǎn)線速度方向速度方向之間所夾的銳角。之間所夾的銳角。 壓力角的壓力角的余角余角即連桿與從動件間所夾的銳角。即連桿與從動件間所夾的銳角。 P3 3、止點(diǎn)特征、止點(diǎn)特征搖桿為主動件搖桿為主動件，從動件傳從動件傳動角為動角為0 0或者壓力角為或者壓力角為9090時，即：連桿與曲柄時，即：連桿與曲柄兩次共線兩次共線時時，驅(qū)動力對從，驅(qū)動力對從動件的有效分力為零，動件的有效分力為零，稱稱此位置為此位置為“止點(diǎn)止點(diǎn)”或或“死死點(diǎn)點(diǎn)”。P腳踏縫紉機(jī)的停止現(xiàn)象腳踏縫紉機(jī)的停止現(xiàn)象克服止點(diǎn)：通常在從動件

7、軸上安裝飛輪，利用克服止點(diǎn)：通常在從動件軸上安裝飛輪，利用飛輪飛輪的慣性通過的慣性通過死點(diǎn)位置。如內(nèi)然機(jī)、縫紉機(jī)等。死點(diǎn)位置。如內(nèi)然機(jī)、縫紉機(jī)等。 利用止點(diǎn)進(jìn)行工作利用止點(diǎn)進(jìn)行工作：鉆夾具鉆夾具利用止點(diǎn)進(jìn)行工作：飛機(jī)起落架利用止點(diǎn)進(jìn)行工作：飛機(jī)起落架二、雙曲柄機(jī)構(gòu)二、雙曲柄機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)： （1 1）兩連架桿均為曲柄）兩連架桿均為曲柄 （2 2）主動曲柄）主動曲柄勻速勻速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動 從動曲柄從動曲柄變速變速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用：慣性篩雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用：慣性篩平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的運(yùn)動不確定性平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的運(yùn)動不確定性（1 1）兩曲柄等長且平行，）兩曲柄等長且平行， 1 1=2 2。當(dāng)兩曲柄共線時，有

8、可當(dāng)兩曲柄共線時，有可能成為反向雙曲柄機(jī)構(gòu)能成為反向雙曲柄機(jī)構(gòu): : （2 2）解決辦法：）解決辦法：a.a.利用從動曲柄本身（或附加質(zhì)量）的慣性來導(dǎo)向。利用從動曲柄本身（或附加質(zhì)量）的慣性來導(dǎo)向。b b.在主、從動曲柄上錯開移動角度再安裝一組平行四邊形機(jī)構(gòu)。在主、從動曲柄上錯開移動角度再安裝一組平行四邊形機(jī)構(gòu)。c.c.增加第三個平行曲柄增加第三個平行曲柄（3 3）應(yīng)用：）應(yīng)用：機(jī)車聯(lián)動機(jī)構(gòu)機(jī)車聯(lián)動機(jī)構(gòu)三、雙搖桿機(jī)構(gòu)三、雙搖桿機(jī)構(gòu)1 1、特點(diǎn)：兩連架桿都是搖桿、特點(diǎn)：兩連架桿都是搖桿2 2、應(yīng)用：、應(yīng)用：汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)攝影臺升降機(jī)構(gòu)攝影臺升降機(jī)構(gòu)3-2 3-2 四桿機(jī)構(gòu)具有曲柄的條件

9、四桿機(jī)構(gòu)具有曲柄的條件1 1、最短構(gòu)件與最長構(gòu)件的長度之和、最短構(gòu)件與最長構(gòu)件的長度之和大于大于其他兩構(gòu)件長度之其他兩構(gòu)件長度之和，所有運(yùn)動副均為擺動副，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。和，所有運(yùn)動副均為擺動副，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。2 2、最短構(gòu)件與最長構(gòu)件的長度之和、最短構(gòu)件與最長構(gòu)件的長度之和小于等于小于等于其他兩構(gòu)件長其他兩構(gòu)件長度之和，最短構(gòu)件上兩個轉(zhuǎn)動副均為整轉(zhuǎn)副。（可能存在曲度之和，最短構(gòu)件上兩個轉(zhuǎn)動副均為整轉(zhuǎn)副。（可能存在曲柄，再細(xì)分）柄，再細(xì)分）a.a.取最短構(gòu)件為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)取最短構(gòu)件為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)b.b.取最短構(gòu)件任一相鄰構(gòu)件為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)取最短構(gòu)件任一相鄰構(gòu)件

10、為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)c.c.取最短構(gòu)件對面的構(gòu)件為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)取最短構(gòu)件對面的構(gòu)件為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)例：試判斷以下鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分別是何機(jī)構(gòu)？例：試判斷以下鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分別是何機(jī)構(gòu)？雙曲柄雙曲柄曲柄搖桿曲柄搖桿雙搖桿雙搖桿曲柄搖桿曲柄搖桿雙搖桿雙搖桿例例1 1：在圖中已知：在圖中已知 l lBCBC =100mm, l =100mm, lCD CD =70mm, l=70mm, lADAD =50mm =50mm，ADAD為固定件。為固定件。（1 1）如果該機(jī)構(gòu)能成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且）如果該機(jī)構(gòu)能成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB AB 為曲柄，求為曲柄，求l lABAB的值的值（2

11、 2）如果該機(jī)構(gòu)能成為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求）如果該機(jī)構(gòu)能成為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求l lABAB ；（3 3）如果該機(jī)構(gòu)能成為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求）如果該機(jī)構(gòu)能成為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求l lABAB 。解：（解：（1 1）如果能成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，）如果能成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，l lABAB 20mm 20mm（2 2）如果能成為雙曲柄機(jī)構(gòu)，則應(yīng)滿足）如果能成為雙曲柄機(jī)構(gòu)，則應(yīng)滿足“最長桿與最短桿長最長桿與最短桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和，且桿度之和小于或等于其它兩桿長度之和，且桿ADAD為最短桿為最短桿”。 a.a. 若若BCBC為最長桿，為最長桿， 80mml80mmlAB AB 100mm100mm b.b.

12、若若ABAB為最長桿，為最長桿，100mml100mmlABAB 120mm 120mm 綜合：綜合：80mml80mmlABAB 120mm 120mm（3 3）a.a. AB AB為最短桿，為最短桿，BCBC為最長桿為最長桿 20mml20mmlABAB 50mm 50mm b.b. AD AD為最短桿，為最短桿，BCBC為最長桿，則為最長桿，則 50mm l50mm lABAB 80mm 100 100時，時，AB AB 為最長桿，為最長桿，AD AD 為最短，為最短，l lABAB 120mm 120mm另外，另外，ABAB增大時，還應(yīng)考慮到，增大時，還應(yīng)考慮到，BCBC與與CDCD成

13、伸直共線時，成伸直共線時，需構(gòu)成三角形的邊長關(guān)系，即需構(gòu)成三角形的邊長關(guān)系，即: :l lAB AB ( l ( lBCBC + l + lCDCD ) + l ) + lADADl lAB AB 220 mm 220 mm則則 120 mm l120 mm lABAB 220 mm 220 mm綜合以上情況，可得綜合以上情況，可得l lAB AB 的取值范圍為：的取值范圍為： 20 mm l20 mm lABAB 80 mm 80 mm 120 mm l 120 mm lABAB 220 mm 220 mm一、演化方式一、演化方式3-3 3-3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化1 1、改

14、變構(gòu)件長度，轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成移動副、改變構(gòu)件長度，轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成移動副2 2、改變銷軸半徑（、改變銷軸半徑（偏心偏心盤）盤）在曲柄滑塊在曲柄滑塊/ /搖桿機(jī)構(gòu)中，若搖桿機(jī)構(gòu)中，若曲柄曲柄ABAB很短，可將轉(zhuǎn)動副很短，可將轉(zhuǎn)動副B B的銷軸的銷軸半徑擴(kuò)大到超過曲柄半徑擴(kuò)大到超過曲柄ABAB長度，該圓盤稱為偏心盤。長度，該圓盤稱為偏心盤。偏心輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，偏心輪軸頸的強(qiáng)度和剛度大，且易于安裝整體式連桿，偏心輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，偏心輪軸頸的強(qiáng)度和剛度大，且易于安裝整體式連桿，廣泛用于曲柄長度要求較短、沖擊在和較大的機(jī)械中。廣泛用于曲柄長度要求較短、沖擊在和較大的機(jī)械中。 顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī) 3 3、改變機(jī)

15、架、改變機(jī)架1 1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)二二、常用演化機(jī)構(gòu)常用演化機(jī)構(gòu)4.4.是否有急回特性是否有急回特性1.1.偏心距偏心距e e2.2.滑塊最大行程滑塊最大行程H H3.3.是否有止點(diǎn)是否有止點(diǎn)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將曲柄改為機(jī)架曲柄改為機(jī)架時，就演化成導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。時，就演化成導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 2 2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)L L機(jī)架機(jī)架LLL藍(lán)色藍(lán)色YESYES，當(dāng)曲柄導(dǎo)桿垂直時，當(dāng)曲柄導(dǎo)桿垂直時，=。 擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)是否具有急回特性？擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)是否具有急回特性？應(yīng)用應(yīng)用：牛頭刨床機(jī)構(gòu)牛頭刨床機(jī)構(gòu) 簡易刨床簡易刨床畫出圖中各機(jī)構(gòu)

16、的壓力角，圖中箭頭構(gòu)件為原動件。畫出圖中各機(jī)構(gòu)的壓力角，圖中箭頭構(gòu)件為原動件。 (3)(3)定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將滑塊改為機(jī)架滑塊改為機(jī)架時，就演化成定塊機(jī)構(gòu)。時，就演化成定塊機(jī)構(gòu)。 3 3、定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用：移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 抽水唧筒抽水唧筒曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將連桿改為機(jī)架連桿改為機(jī)架時，就演化成搖塊機(jī)構(gòu)。時，就演化成搖塊機(jī)構(gòu)。 4 4、搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用泵泵5 5、偏心偏心盤機(jī)構(gòu)盤機(jī)構(gòu)（1 1）正切機(jī)構(gòu)）正切機(jī)構(gòu)6 6、雙滑塊機(jī)構(gòu)、雙滑塊機(jī)構(gòu)具有兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)具有兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)（2 2）正弦機(jī)構(gòu)）正弦機(jī)

17、構(gòu)（3 3）橢圓儀）橢圓儀橢圓儀橢圓儀曲柄移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器3-43-4 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動設(shè)計(jì)一般可歸納為兩類問題：一般可歸納為兩類問題：（1 1）按照）按照給定從動件的位置給定從動件的位置設(shè)計(jì)。如要求滿足給定的行程設(shè)計(jì)。如要求滿足給定的行程速度變化系數(shù)以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的急回特性或?qū)崿F(xiàn)連桿的幾個預(yù)期速度變化系數(shù)以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的急回特性或?qū)崿F(xiàn)連桿的幾個預(yù)期的位置。的位置。（2 2）按照）按照給定點(diǎn)的軌跡給定點(diǎn)的軌跡設(shè)計(jì)。如要求連桿上的某點(diǎn)具有特設(shè)計(jì)。如要求連桿上的某點(diǎn)具有特定的運(yùn)動軌跡，如起重機(jī)中吊鉤的軌跡為一水平直線等。定的運(yùn)動軌跡，如起重機(jī)中吊鉤

18、的軌跡為一水平直線等。用作圖的方法從圖上用作圖的方法從圖上直接量取直接量取得到運(yùn)動的特征尺寸。得到運(yùn)動的特征尺寸。要求：作圖準(zhǔn)確，按比例，細(xì)線條，保留作圖線。要求：作圖準(zhǔn)確，按比例，細(xì)線條，保留作圖線。一、圖解法一、圖解法特點(diǎn)：簡單、直觀、但有一定的誤差。特點(diǎn)：簡單、直觀、但有一定的誤差。1 1、按、按連桿連桿預(yù)定的預(yù)定的3 3個位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)個位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2 2、按、按連桿連桿預(yù)定的預(yù)定的2 2個位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)個位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)3-10 3-10 圖解法設(shè)計(jì)沙箱翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圖解法設(shè)計(jì)沙箱翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)已知：托桿上鉸鏈中心距已知：托桿上鉸鏈中心距BC=200mmBC=200mm，起始和終了位置如圖，起始和終了位置如圖，要求固定鉸鏈在軸線要求固定鉸鏈在軸線Y-YY-Y上，畫出其余兩固定位置。上，畫出其余兩固定位置。圖圖3-27 3-27 設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)作為加熱爐門設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)作為加熱爐門的啟閉機(jī)構(gòu)，活動鉸鏈的啟閉機(jī)構(gòu)，活動鉸鏈B B和和C C的中心距的中心距為為50mm50mm，要求爐門打開后成水平，且，要求爐門打開后成水平，且熱面朝下（雙點(diǎn)劃線），要求固定鉸鏈熱面朝下（雙點(diǎn)劃線），要求固定鉸鏈A A和和DD安裝在爐體的安裝在爐體的Y-YY-Y豎直線上。豎直線上。3 3、按行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)、按行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（1