三章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)ppt課件

1、設(shè)計(jì)時(shí)選用哪種方法，應(yīng)視具體情況來(lái)決定設(shè)計(jì)時(shí)選用哪種方法，應(yīng)視具體情況來(lái)決定 轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B為整轉(zhuǎn)副，轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副，轉(zhuǎn)動(dòng)副C、D為擺動(dòng)副。為擺動(dòng)副。整轉(zhuǎn)副：以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的兩構(gòu)件能整轉(zhuǎn)副：以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的兩構(gòu)件能作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。擺動(dòng)副：以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的兩構(gòu)件不擺動(dòng)副：以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的兩構(gòu)件不能作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。能作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。實(shí)例實(shí)例 慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)（右圖）（右圖）雙曲柄機(jī)構(gòu)中有兩雙曲柄機(jī)構(gòu)中有兩種特殊機(jī)構(gòu)：平行種特殊機(jī)構(gòu)：平行四邊形機(jī)構(gòu)和反平四邊形機(jī)構(gòu)和反平行四邊形機(jī)構(gòu)行四邊形機(jī)構(gòu)a、平行四邊形機(jī)構(gòu)、平行四邊形機(jī)構(gòu) 定義：定義： 在雙曲柄機(jī)

2、構(gòu)中，若在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，若兩對(duì)邊構(gòu)件長(zhǎng)度相等且平行，則兩對(duì)邊構(gòu)件長(zhǎng)度相等且平行，則稱為平行四邊形機(jī)構(gòu)。稱為平行四邊形機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)特點(diǎn)：傳動(dòng)特點(diǎn)： 主動(dòng)曲柄和從動(dòng)曲主動(dòng)曲柄和從動(dòng)曲柄均以相同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)柄均以相同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)位置不確定問(wèn)題位置不確定問(wèn)題 平行四邊形機(jī)構(gòu)有一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)有一個(gè)位置不確定問(wèn)題，如圖示。位置不確定問(wèn)題，如圖示。解快方法：解快方法： （1加慣性輪加慣性輪 利用慣性利用慣性維持從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)向不變。維持從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)向不變。 （2加虛約束加虛約束 通過(guò)虛約通過(guò)虛約束保持平行四邊形，如機(jī)車束保持平行四邊形，如機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)的平行四邊形機(jī)構(gòu)車

3、輪聯(lián)動(dòng)的平行四邊形機(jī)構(gòu)b.反四邊形機(jī)構(gòu)反四邊形機(jī)構(gòu) 定義定義 兩曲柄長(zhǎng)度相同，而兩曲柄長(zhǎng)度相同，而連桿與機(jī)架不平行的鉸鏈四連桿與機(jī)架不平行的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為反平行四邊形桿機(jī)構(gòu)，稱為反平行四邊形機(jī)構(gòu)。如圖示機(jī)構(gòu)。如圖示應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例汽車車門開(kāi)閉機(jī)構(gòu)汽車車門開(kāi)閉機(jī)構(gòu)（3雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu) 定義定義 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿均為搖桿，則稱若兩連架桿均為搖桿，則稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。為雙搖桿機(jī)構(gòu)。實(shí)例：實(shí)例： 鶴式起重機(jī)中的鶴式起重機(jī)中的四桿機(jī)構(gòu)即為雙搖桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)即為雙搖桿機(jī)構(gòu)當(dāng)主動(dòng)搖桿擺動(dòng)時(shí)，從動(dòng)當(dāng)主動(dòng)搖桿擺動(dòng)時(shí)，從動(dòng)搖桿也隨之?dāng)[動(dòng)，位于連搖桿也隨之?dāng)[動(dòng)，位于連桿延長(zhǎng)線上的

4、重物懸掛點(diǎn)桿延長(zhǎng)線上的重物懸掛點(diǎn)將沿近似水平直線移動(dòng)。將沿近似水平直線移動(dòng)。雙搖桿機(jī)構(gòu)中有一種特殊機(jī)雙搖桿機(jī)構(gòu)中有一種特殊機(jī)構(gòu)：構(gòu)： 等腰梯形機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)構(gòu) 在雙搖桿在雙搖桿機(jī)構(gòu)，如果兩搖桿長(zhǎng)度相等，機(jī)構(gòu)，如果兩搖桿長(zhǎng)度相等，則稱為等腰梯形機(jī)構(gòu)。則稱為等腰梯形機(jī)構(gòu)。實(shí)例實(shí)例 汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的四桿機(jī)構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)其它形式平面四桿機(jī)構(gòu)其它形式平面四桿機(jī)構(gòu)演化演化演化方法：演化方法：（1將轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副；將轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副；（2變換機(jī)架；變換機(jī)架；（3擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副。擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副。1、轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副在圖在圖a a示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲

5、柄示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄1 1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿3 3上上C C點(diǎn)的軌跡是圓弧點(diǎn)的軌跡是圓弧mmmm，且當(dāng)搖桿長(zhǎng)度愈長(zhǎng)時(shí)，曲線，且當(dāng)搖桿長(zhǎng)度愈長(zhǎng)時(shí)，曲線mm mm 愈平直。當(dāng)搖桿為無(wú)限長(zhǎng)時(shí)，愈平直。當(dāng)搖桿為無(wú)限長(zhǎng)時(shí)，mmmm將成為一條直線，將成為一條直線，這時(shí)可把搖桿做成滑塊，轉(zhuǎn)動(dòng)副這時(shí)可把搖桿做成滑塊，轉(zhuǎn)動(dòng)副D D 將演化成移動(dòng)副，將演化成移動(dòng)副，這種機(jī)構(gòu)稱為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)稱為曲柄滑塊機(jī)構(gòu) （a）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖如圖b b示示 （b b）偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)-e-e不等于零，如圖不等于零，如圖b b）對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)-e-e等于零，如圖等

6、于零，如圖c c）偏距偏距e：滑塊導(dǎo)路中心到曲：滑塊導(dǎo)路中心到曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離。柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離。（c c）實(shí)例實(shí)例 內(nèi)燃機(jī)、往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)、往復(fù)式抽水機(jī)及沖床等。抽水機(jī)及沖床等。2 2、選取不同構(gòu)件為機(jī)架、選取不同構(gòu)件為機(jī)架 首先我們來(lái)了解一個(gè)概念首先我們來(lái)了解一個(gè)概念 。 低副運(yùn)動(dòng)的可逆性低副運(yùn)動(dòng)的可逆性 以低副相連接的兩構(gòu)件之間的相對(duì)以低副相連接的兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，不會(huì)因取其中哪一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架而改變，這一性運(yùn)動(dòng)關(guān)系，不會(huì)因取其中哪一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架而改變，這一性質(zhì)稱低副運(yùn)動(dòng)的可逆性。質(zhì)稱低副運(yùn)動(dòng)的可逆性。當(dāng)取不同的構(gòu)件為機(jī)架時(shí)，會(huì)得到不同的四桿機(jī)構(gòu)如表）當(dāng)取不同的構(gòu)件為機(jī)架時(shí)，會(huì)得到

7、不同的四桿機(jī)構(gòu)如表）表表2.1 2.1 四桿機(jī)構(gòu)的幾種型式四桿機(jī)構(gòu)的幾種型式 I I鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)IIII含一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)含一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)IIIIII含有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)含有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)機(jī)架機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)4雙曲柄機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)1雙曲柄機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)2在圖中，設(shè)在圖中，設(shè)d a，在桿，在桿1繞轉(zhuǎn)動(dòng)副繞轉(zhuǎn)動(dòng)副A轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，鉸鏈點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，鉸鏈點(diǎn)B與與D之間之間的距離的距離g 是不斷變化的，當(dāng)是不斷變化的，當(dāng)B點(diǎn)點(diǎn)到達(dá)圖示點(diǎn)到達(dá)圖示點(diǎn)B1和和B2兩位置時(shí)，兩位置時(shí)，g 值分

8、別達(dá)到最大值值分別達(dá)到最大值 gmax=d +a 和最小值和最小值 gmin=d -a。如要求桿如要求桿1能繞轉(zhuǎn)動(dòng)副能繞轉(zhuǎn)動(dòng)副A相對(duì)桿相對(duì)桿4作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，則桿作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，則桿1應(yīng)通過(guò)應(yīng)通過(guò)AB1和和AB2這兩個(gè)關(guān)鍵位置，即可以構(gòu)成三角形這兩個(gè)關(guān)鍵位置，即可以構(gòu)成三角形B1C1D和三和三角形角形B2C2D。根據(jù)三角形構(gòu)成原理有如下的推導(dǎo)過(guò)程：根據(jù)三角形構(gòu)成原理有如下的推導(dǎo)過(guò)程：綜合歸納以上兩種情況即綜合歸納以上兩種情況即a d ），可得出如下重要），可得出如下重要結(jié)論：結(jié)論：在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果某個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副能成為整轉(zhuǎn)副，則它所連在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果某個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副能成為整轉(zhuǎn)副，則它所連接的兩個(gè)構(gòu)件中

9、，必有一個(gè)為最短桿，并且四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度關(guān)接的兩個(gè)構(gòu)件中，必有一個(gè)為最短桿，并且四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度關(guān)系滿足桿長(zhǎng)之和條件。系滿足桿長(zhǎng)之和條件。注：在有整轉(zhuǎn)副存在的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副注：在有整轉(zhuǎn)副存在的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副。均為整轉(zhuǎn)副。推論：推論：（1若取最短桿為機(jī)架若取最短桿為機(jī)架-得雙曲柄機(jī)構(gòu)；得雙曲柄機(jī)構(gòu)；（2若取最短桿的任一相鄰的構(gòu)件為機(jī)架若取最短桿的任一相鄰的構(gòu)件為機(jī)架-得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；（3若取最短桿對(duì)面的構(gòu)件為機(jī)架若取最短桿對(duì)面的構(gòu)件為機(jī)架-得雙搖桿機(jī)構(gòu)。得雙搖桿機(jī)構(gòu)。（4如果四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)之和條件，則不論選取哪個(gè)構(gòu)件如果四桿機(jī)構(gòu)不

10、滿足桿長(zhǎng)之和條件，則不論選取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，所得機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。需要指出的是：在這種情為機(jī)架，所得機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。需要指出的是：在這種情況下所形成的雙搖桿機(jī)構(gòu)與上述雙搖桿機(jī)構(gòu)不同，它不存在整況下所形成的雙搖桿機(jī)構(gòu)與上述雙搖桿機(jī)構(gòu)不同，它不存在整轉(zhuǎn)副。轉(zhuǎn)副。2、含有一個(gè)移動(dòng)副運(yùn)動(dòng)鏈中有整轉(zhuǎn)副的條件、含有一個(gè)移動(dòng)副運(yùn)動(dòng)鏈中有整轉(zhuǎn)副的條件由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)均是由鉸鏈四桿由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)均是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化而來(lái)，故按照同樣的思路和方法，可機(jī)構(gòu)演化而來(lái)，故按照同樣的思路和方法，可得出這兩種機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件。得出這兩種機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件。1、極限位置、極限位置主動(dòng)曲柄與連

11、桿兩次共線時(shí)，主動(dòng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，從動(dòng)件所處的位置。（從動(dòng)件所處的位置。（C1D、C2D ）從動(dòng)件的往復(fù)擺角均為從動(dòng)件的往復(fù)擺角均為 y 。由。由圖可以看出，曲柄相應(yīng)的兩個(gè)圖可以看出，曲柄相應(yīng)的兩個(gè)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角1和和2為：為：2、極位夾角、極位夾角從動(dòng)件位于兩極限位置時(shí)曲柄兩位置所夾的銳角從動(dòng)件位于兩極限位置時(shí)曲柄兩位置所夾的銳角，稱為，稱為極位夾角。極位夾角。3、急回運(yùn)動(dòng)特性與行程速度變化系數(shù)、急回運(yùn)動(dòng)特性與行程速度變化系數(shù)K急回運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生與急回運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生與K三、壓力角、傳動(dòng)角三、壓力角、傳動(dòng)角壓力角是指在不計(jì)摩擦壓力角是指在不計(jì)摩擦?xí)r，機(jī)構(gòu)從動(dòng)件上某點(diǎn)時(shí)，機(jī)構(gòu)從動(dòng)件上某點(diǎn)所受驅(qū)動(dòng)力的作用

12、線與所受驅(qū)動(dòng)力的作用線與此點(diǎn)速度方向線之間所此點(diǎn)速度方向線之間所夾的銳角，用夾的銳角，用a 表示。表示。傳動(dòng)角為壓力角之余角，傳動(dòng)角為壓力角之余角，用用g 表示。表示。壓力角是衡量機(jī)構(gòu)傳力性能好壞的重要指標(biāo)。壓力角是衡量機(jī)構(gòu)傳力性能好壞的重要指標(biāo)。力力 F 可分解為兩個(gè)分力：沿著受力點(diǎn)可分解為兩個(gè)分力：沿著受力點(diǎn)C的速度的速度c方向的分力方向的分力Ft和垂直于和垂直于c方向的分力方向的分力Fn。設(shè)力。設(shè)力F與著力點(diǎn)的速度與著力點(diǎn)的速度c方向方向之間所夾的銳角為之間所夾的銳角為a，那么，那么 a a 越?。ㄔ叫。?角越大），則有效分力角越大），則有效分力Ft Ft 越大，而徑向壓力越大，而徑向壓

13、力Fn Fn 越越小，對(duì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)越有利。因而，在連桿機(jī)構(gòu)中，常用傳動(dòng)角小，對(duì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)越有利。因而，在連桿機(jī)構(gòu)中，常用傳動(dòng)角的大小及其變化情況來(lái)衡量一機(jī)構(gòu)傳力性能的優(yōu)劣。的大小及其變化情況來(lái)衡量一機(jī)構(gòu)傳力性能的優(yōu)劣。因而，對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，應(yīng)使其因而，對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，應(yīng)使其a 角盡可能小角盡可能小 盡可能大）。盡可能大）。 連桿機(jī)構(gòu)的壓力角或傳動(dòng)角在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是不斷變連桿機(jī)構(gòu)的壓力角或傳動(dòng)角在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是不斷變化的。從動(dòng)件處于不同位置時(shí)有不同的化的。從動(dòng)件處于不同位置時(shí)有不同的a 值，在從動(dòng)件的一值，在從動(dòng)件的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，a 角存在一個(gè)最大值角存在一個(gè)最大值amax。在設(shè)

14、計(jì)連桿機(jī)構(gòu)。在設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意使時(shí)，應(yīng)注意使amax小于等于小于等于a。 在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，傳動(dòng)角的大小是變化的。當(dāng)曲柄在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，傳動(dòng)角的大小是變化的。當(dāng)曲柄AB轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到與機(jī)架到與機(jī)架AD重疊共線和展開(kāi)共線兩位置重疊共線和展開(kāi)共線兩位置AB1、AB2時(shí)，傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)角將出現(xiàn)極值角將出現(xiàn)極值和和（傳動(dòng)角總?cè)′J角）。這兩個(gè)值的大小為：（傳動(dòng)角總?cè)′J角）。這兩個(gè)值的大小為：比較這兩個(gè)位置時(shí)的傳動(dòng)角，即可求得最小傳動(dòng)角比較這兩個(gè)位置時(shí)的傳動(dòng)角，即可求得最小傳動(dòng)角min。為了。為了保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳力性能，設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)使保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳力性能，設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)使min40；對(duì)；對(duì)于高速

15、和大功率的傳動(dòng)機(jī)械，應(yīng)使于高速和大功率的傳動(dòng)機(jī)械，應(yīng)使min50我們來(lái)看一下死點(diǎn)位置我們來(lái)看一下死點(diǎn)位置的形成：在圖示的曲柄的形成：在圖示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)搖桿搖桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)搖桿 CD 為主動(dòng)件，則當(dāng)機(jī)為主動(dòng)件，則當(dāng)機(jī)構(gòu)處于圖示的兩個(gè)虛線構(gòu)處于圖示的兩個(gè)虛線位置之一時(shí)，連桿與曲位置之一時(shí)，連桿與曲柄在一條直線上，出現(xiàn)柄在一條直線上，出現(xiàn)了傳動(dòng)角了傳動(dòng)角 = 0的情況。的情況。這時(shí)主動(dòng)件這時(shí)主動(dòng)件CD 通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件AB 上的力恰好通過(guò)其上的力恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，所以將不能使構(gòu)件回轉(zhuǎn)中心，所以將不能使構(gòu)件AB 轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)頂死頂死現(xiàn)象。機(jī)現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)的此種位置稱

16、為死點(diǎn)位置。構(gòu)的此種位置稱為死點(diǎn)位置。提出問(wèn)題：四桿機(jī)構(gòu)中是否存在死點(diǎn)位置，決定于什么？提出問(wèn)題：四桿機(jī)構(gòu)中是否存在死點(diǎn)位置，決定于什么？ 答：從動(dòng)件是否與連桿共線。答：從動(dòng)件是否與連桿共線。 措施： a. 對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，可以利用從動(dòng)件的慣性來(lái)通過(guò)死點(diǎn)位置，例如 就是借助于帶輪的慣性通過(guò)死點(diǎn)位置的 b. 采用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列的方法，即將兩組以上的機(jī)構(gòu)組合起來(lái)，而使各組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置相互錯(cuò)開(kāi)。如 就是由兩組曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成的，而兩者的曲柄位置相互錯(cuò)開(kāi)90 機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)從動(dòng)件的傳動(dòng)角機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)從動(dòng)件的傳動(dòng)角 =0（a =90）時(shí)，）時(shí)，驅(qū)動(dòng)力與從動(dòng)件受力點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向垂直，其有效

17、分力等于零，這驅(qū)動(dòng)力與從動(dòng)件受力點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向垂直，其有效分力等于零，這時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，稱此位置為死點(diǎn)位置。時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，稱此位置為死點(diǎn)位置。對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)是不利的，應(yīng)該采取措施使機(jī)對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)是不利的，應(yīng)該采取措施使機(jī)構(gòu)能順利通過(guò)死點(diǎn)位置。構(gòu)能順利通過(guò)死點(diǎn)位置。機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置的積極作用：在工程實(shí)際中，不少場(chǎng)合也利機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置的積極作用：在工程實(shí)際中，不少場(chǎng)合也利用機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)一定的工作要求。用機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)一定的工作要求。此處應(yīng)注意：此處應(yīng)注意：死點(diǎn)死點(diǎn)、自鎖自鎖與機(jī)構(gòu)的自由度與機(jī)構(gòu)的自由度F小于等于零的區(qū)別。小于等于零的區(qū)別。自由度小于或等于零

18、，表明該運(yùn)動(dòng)鏈不是機(jī)構(gòu)而是一個(gè)各構(gòu)件間根本自由度小于或等于零，表明該運(yùn)動(dòng)鏈不是機(jī)構(gòu)而是一個(gè)各構(gòu)件間根本無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的桁架。死點(diǎn)是在不計(jì)摩擦的情況下機(jī)構(gòu)所處的特殊位置，無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的桁架。死點(diǎn)是在不計(jì)摩擦的情況下機(jī)構(gòu)所處的特殊位置，利用慣性或其它辦法，機(jī)構(gòu)可以通過(guò)死點(diǎn)位置正常運(yùn)動(dòng)；而自鎖是指利用慣性或其它辦法，機(jī)構(gòu)可以通過(guò)死點(diǎn)位置正常運(yùn)動(dòng)；而自鎖是指機(jī)構(gòu)在考慮摩擦的情況下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的作用方向滿足一定的幾何條件機(jī)構(gòu)在考慮摩擦的情況下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的作用方向滿足一定的幾何條件時(shí)，雖然機(jī)構(gòu)自由度大于零，但機(jī)構(gòu)卻無(wú)法運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。死點(diǎn)、自鎖時(shí)，雖然機(jī)構(gòu)自由度大于零，但機(jī)構(gòu)卻無(wú)法運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。死點(diǎn)、自鎖是從力的角度分

19、析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，而自由度是從機(jī)構(gòu)組成的角度分是從力的角度分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，而自由度是從機(jī)構(gòu)組成的角度分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況。析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況。例：圖示的插床用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿例：圖示的插床用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿AC 可作整周轉(zhuǎn)動(dòng)），可作整周轉(zhuǎn)動(dòng)），已知已知lAB =50mm， lAD =40mm，行程速度變化系數(shù)，行程速度變化系數(shù)K=2。求。求曲柄曲柄BC的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度lBC 及插刀及插刀P的行程的行程s。解解 此六桿機(jī)構(gòu)由一個(gè)對(duì)心曲此六桿機(jī)構(gòu)由一個(gè)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿柄滑塊機(jī)構(gòu)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)組成。由于機(jī)構(gòu)組成。由于AC可作整周可作整周回轉(zhuǎn)，故回轉(zhuǎn)，故P點(diǎn)的行程點(diǎn)的行程s為為AD與與D

20、P伸直共線和重疊共線時(shí)伸直共線和重疊共線時(shí)P點(diǎn)兩位置點(diǎn)兩位置P1 與與 P2 之間沿之間沿AP 線之距離如下圖）。通過(guò)線之距離如下圖）。通過(guò)分析可知：分析可知：s =2lAD=80mm。由極位夾角的概念可知，當(dāng)從動(dòng)件上由極位夾角的概念可知，當(dāng)從動(dòng)件上P點(diǎn)位于其位置點(diǎn)位于其位置P1和和 P2 時(shí)，相應(yīng)的主時(shí)，相應(yīng)的主動(dòng)件動(dòng)件BC 處于處于 BC1和和 BC2 兩位置，兩位置， BC1 與與 BC2 所夾之銳角即為極位夾角所夾之銳角即為極位夾角q ，此處，此處q 為為60 ，那么，那么 lBC = lAB /cos60 =100mm。通過(guò)本題的分析應(yīng)有兩點(diǎn)收獲：通過(guò)本題的分析應(yīng)有兩點(diǎn)收獲： （1）

21、 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)均無(wú)急回特性，對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)均無(wú)急回特性，但當(dāng)它們組合后就可以有急回特性，機(jī)構(gòu)是否具有急回特但當(dāng)它們組合后就可以有急回特性，機(jī)構(gòu)是否具有急回特性應(yīng)具體情況具體分析；性應(yīng)具體情況具體分析； （2） 分析機(jī)構(gòu)是否具有急回特性時(shí)，應(yīng)從急回特性的概分析機(jī)構(gòu)是否具有急回特性時(shí)，應(yīng)從急回特性的概念出發(fā)，找機(jī)構(gòu)的極位夾角，從而確定機(jī)構(gòu)是否有急回特念出發(fā)，找機(jī)構(gòu)的極位夾角，從而確定機(jī)構(gòu)是否有急回特性。性。圖示的鑄造造型機(jī)砂箱翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，砂箱固結(jié)在連桿圖示的鑄造造型機(jī)砂箱翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，砂箱固結(jié)在連桿BC上，要上，要求所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)中的連桿能依次通過(guò)位置求所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)中的連

22、桿能依次通過(guò)位置，以便引導(dǎo)，以便引導(dǎo)砂箱實(shí)現(xiàn)造型振實(shí)和拔模兩個(gè)動(dòng)作。砂箱實(shí)現(xiàn)造型振實(shí)和拔模兩個(gè)動(dòng)作。 這類設(shè)計(jì)問(wèn)題通常稱為剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)這類設(shè)計(jì)問(wèn)題通常稱為剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、兩鉸鏈中心一、兩鉸鏈中心B、C已知已知如圖示，設(shè)工作要求某剛體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能依次占據(jù)如圖示，設(shè)工作要求某剛體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能依次占據(jù)，三個(gè)給定位置，試設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，引導(dǎo)該剛體實(shí)現(xiàn)這三個(gè)給定位置，試設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，引導(dǎo)該剛體實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)動(dòng)要求。一運(yùn)動(dòng)要求。由于在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，兩連架桿均作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)，只由于在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，兩連架桿均作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)，只有連桿作平面一般運(yùn)動(dòng)，故能夠?qū)崿F(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)要求的剛體必有

23、連桿作平面一般運(yùn)動(dòng)，故能夠?qū)崿F(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)要求的剛體必是機(jī)構(gòu)中的連桿。設(shè)計(jì)問(wèn)題為實(shí)現(xiàn)連桿給定位置的設(shè)計(jì)。是機(jī)構(gòu)中的連桿。設(shè)計(jì)問(wèn)題為實(shí)現(xiàn)連桿給定位置的設(shè)計(jì)。首先根據(jù)剛體的具體結(jié)構(gòu)，在其上選擇活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)首先根據(jù)剛體的具體結(jié)構(gòu)，在其上選擇活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)B，C 的的位置。一旦確定了位置。一旦確定了B，C 的位置，對(duì)應(yīng)于剛體的位置，對(duì)應(yīng)于剛體3個(gè)位置時(shí)活動(dòng)個(gè)位置時(shí)活動(dòng)鉸鏈的位置鉸鏈的位置B1C1，B2C2，B3C3也就確定了。也就確定了。設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：確定固定鉸鏈點(diǎn)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：確定固定鉸鏈點(diǎn)A、D的位置。的位置。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟(1)連接連接B1、B2和和B2、B3，再分別作這兩條線段的中再分別作這兩條線

24、段的中垂線垂線a12和和a23，其交點(diǎn)即為固定鉸鏈中心其交點(diǎn)即為固定鉸鏈中心A。（2連接連接C1C2、 C2C3。a12和和a23，其交點(diǎn)即為固定鉸鏈中心，其交點(diǎn)即為固定鉸鏈中心D。再分別作這兩條線段的中垂線再分別作這兩條線段的中垂線（3則則AB1C1D即為所求四桿機(jī)構(gòu)在第一個(gè)位置時(shí)的機(jī)即為所求四桿機(jī)構(gòu)在第一個(gè)位置時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖分析：分析：（1在選定了連桿上活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)位置的情況下，由于三點(diǎn)唯在選定了連桿上活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)位置的情況下，由于三點(diǎn)唯一地確定一個(gè)圓，故給定連桿一地確定一個(gè)圓，故給定連桿3個(gè)位置時(shí)，其解是確定的。個(gè)位置時(shí)，其解是確定的。（2如果給定連桿兩個(gè)位置，則固定鉸鏈點(diǎn)如果給

25、定連桿兩個(gè)位置，則固定鉸鏈點(diǎn)A，D 的位置可的位置可在各自的中垂線上任取，故其解有無(wú)窮多個(gè)。在各自的中垂線上任取，故其解有無(wú)窮多個(gè)。 解決方法：添加其他附加條件如機(jī)構(gòu)尺寸、傳動(dòng)角大小、解決方法：添加其他附加條件如機(jī)構(gòu)尺寸、傳動(dòng)角大小、有無(wú)曲柄等），從中選擇合適的機(jī)構(gòu)。有無(wú)曲柄等），從中選擇合適的機(jī)構(gòu)。（3如果給定連桿如果給定連桿4個(gè)位置，因任一點(diǎn)的個(gè)位置，因任一點(diǎn)的4個(gè)位置并不總在同個(gè)位置并不總在同一個(gè)圓周上，因而活動(dòng)鉸鏈一個(gè)圓周上，因而活動(dòng)鉸鏈B，C 的位置就不能任意選定。但的位置就不能任意選定。但總可以在連桿上找到一些點(diǎn)，它的總可以在連桿上找到一些點(diǎn)，它的4個(gè)位置是在同一圓周上，個(gè)位置是在

26、同一圓周上，故滿足連桿故滿足連桿4個(gè)位置的設(shè)計(jì)也是可以解決的，不過(guò)求解時(shí)要用個(gè)位置的設(shè)計(jì)也是可以解決的，不過(guò)求解時(shí)要用到所謂圓點(diǎn)曲線和中心點(diǎn)曲線理論。關(guān)于這方面的問(wèn)題，需要到所謂圓點(diǎn)曲線和中心點(diǎn)曲線理論。關(guān)于這方面的問(wèn)題，需要時(shí)可參閱有關(guān)文獻(xiàn)，這里不再作進(jìn)一步介紹。時(shí)可參閱有關(guān)文獻(xiàn)，這里不再作進(jìn)一步介紹。二、連桿位置用連桿平面上任意兩點(diǎn)表示二、連桿位置用連桿平面上任意兩點(diǎn)表示B、C未知）未知） 略。略。這類設(shè)計(jì)命題即通常所說(shuō)的按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)角位這類設(shè)計(jì)命題即通常所說(shuō)的按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)角位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。例：如圖示，設(shè)已知四桿機(jī)構(gòu)中兩固定鉸鏈例：如圖示，設(shè)已知四桿機(jī)構(gòu)中

27、兩固定鉸鏈A和和D的位置，連的位置，連架桿架桿AB的長(zhǎng)度，要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角能實(shí)現(xiàn)三組對(duì)應(yīng)關(guān)系。的長(zhǎng)度，要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角能實(shí)現(xiàn)三組對(duì)應(yīng)關(guān)系。設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵：求出連桿BC上活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)C 的位置，一旦確定了C 點(diǎn)的位置，連桿BC 和另一連架桿DC的長(zhǎng)度也就確定了。1圖解法圖解法首先來(lái)分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況首先來(lái)分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況設(shè)已有四桿機(jī)構(gòu)設(shè)已有四桿機(jī)構(gòu)ABCD，當(dāng)主動(dòng)連架桿，當(dāng)主動(dòng)連架桿AB 運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿上鉸運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿上鉸鏈鏈B相對(duì)于另一連架桿相對(duì)于另一連架桿CD 的運(yùn)動(dòng)，是繞鉸鏈點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，是繞鉸鏈點(diǎn)C的轉(zhuǎn)動(dòng)。因而，的轉(zhuǎn)動(dòng)。因而，以以C 為圓心，以為圓心，以BC長(zhǎng)為半徑的圓弧即為連桿上已

28、知鉸鏈點(diǎn)長(zhǎng)為半徑的圓弧即為連桿上已知鉸鏈點(diǎn)B 相相對(duì)于鉸鏈點(diǎn)對(duì)于鉸鏈點(diǎn)C 的運(yùn)動(dòng)軌跡。如果能找到鉸鏈的運(yùn)動(dòng)軌跡。如果能找到鉸鏈B 的這種軌跡，則的這種軌跡，則鉸鏈鉸鏈C 的位置就不難確定了。的位置就不難確定了。 找鉸鏈找鉸鏈B的這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的方法如下：的這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的方法如下： （1連接連接DB2E2和和DB3E3成三角形并將其視為剛體成三角形并將其視為剛體 （2上述兩三角形繞鉸鏈上述兩三角形繞鉸鏈D分別反轉(zhuǎn)分別反轉(zhuǎn)y1-y2和和y1-y3角角度（度（ DE3 、 DE2分別合到分別合到DE1上），則可得到鉸鏈上），則可得到鉸鏈B的兩個(gè)轉(zhuǎn)的兩個(gè)轉(zhuǎn)位點(diǎn)位點(diǎn)B2和和B3。 （3B1，B2，

29、B3應(yīng)位于同一圓弧上，其圓心即為鉸鏈點(diǎn)應(yīng)位于同一圓弧上，其圓心即為鉸鏈點(diǎn)C。具體作法為：連接具體作法為：連接B1B2及及B1B3，分別作這兩線段的中垂線，分別作這兩線段的中垂線，其交點(diǎn)其交點(diǎn)C 即為所求，圖中的即為所求，圖中的ABCD即為所求四桿機(jī)構(gòu)在第一個(gè)位即為所求四桿機(jī)構(gòu)在第一個(gè)位置時(shí)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。置時(shí)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。討論：從以上分析可知，若給定兩連架桿轉(zhuǎn)角的三組對(duì)應(yīng)關(guān)討論：從以上分析可知，若給定兩連架桿轉(zhuǎn)角的三組對(duì)應(yīng)關(guān)系，則有確定解。系，則有確定解。若給定兩連架桿轉(zhuǎn)角的兩組對(duì)應(yīng)關(guān)系，則其解有無(wú)窮多個(gè)。設(shè)計(jì)若給定兩連架桿轉(zhuǎn)角的兩組對(duì)應(yīng)關(guān)系，則其解有無(wú)窮多個(gè)。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)具體情況添加其它附加條件，從中選擇合適的機(jī)構(gòu)。時(shí)可根據(jù)具體情況添加其它附加條件，從中選擇合適的機(jī)構(gòu)。2、解析法、解析法如圖示，已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中兩連架桿如圖示，已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中兩連架桿AB 和和CD 的三組對(duì)的三組對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角，即應(yīng)轉(zhuǎn)角，即j1，y1， j2 、y2 ，j3 、y3以以ji，yi表示）。設(shè)表示）。設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。求解過(guò)程：求解過(guò)程：二、按給定從動(dòng)件行程和行程速度變化