第8章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

1、第八章第八章 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)8-3 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)8-4 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)8-1 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)8-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用8-1 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)1.連桿機(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)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)此類機(jī)構(gòu)的共同特點(diǎn)：l機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)都需要經(jīng)過連桿來傳動(dòng)。故此類機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為連桿機(jī)構(gòu)。l機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副。故此類機(jī)構(gòu)也稱低副機(jī)構(gòu)。l連桿機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件多呈現(xiàn)桿的形狀，故常稱構(gòu)件為桿。連桿機(jī)構(gòu)常用其

2、所含的桿數(shù)而命名，有四桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)等。2.傳動(dòng)特點(diǎn)構(gòu)件多呈現(xiàn)桿的形狀；可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)變換和運(yùn)動(dòng)規(guī)律；連桿曲線形狀豐富，可滿足各種軌跡要求。缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)鏈長，累積誤差大，效率低；慣性力難以平衡，動(dòng)載荷大，不宜用于高速運(yùn)動(dòng)；一般只能近似滿足運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求。運(yùn)動(dòng)副一般為低副；優(yōu)點(diǎn)：第八章第八章 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)8-3 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)8-4 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)8-1 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)8-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用（1）基本型式1.四桿機(jī)構(gòu)的類型鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)構(gòu)（2）演化形式

3、 其他型式的四桿機(jī)構(gòu)可以認(rèn)為是由基本型式的四桿機(jī)構(gòu)演化而來的， 其演化方法有：1）改變構(gòu)件的形狀及運(yùn)動(dòng)尺寸2）改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)逆平行四邊形機(jī)構(gòu)例8-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的倒置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的倒置雙滑塊機(jī)構(gòu)的倒置4）運(yùn)動(dòng)副元素的逆換3）選用不同的構(gòu)件為機(jī)架（即機(jī)構(gòu)的倒置）2.四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用（1）基本型式四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用（2）演化型式四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用第八章第八章 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)8-3 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)8-4 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)8-1 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)8-2 平面四桿機(jī)

4、構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用 最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和； 連架桿與機(jī)架中必有一桿為最短桿。連架桿與機(jī)架中必有一桿為最短桿。一、曲柄存在條件一、曲柄存在條件DCB11cbda+cadb+-)(badc+-)(曲柄存在條件曲柄存在條件格拉?；舴蚋窭；舴?Grashoff)(Grashoff)判據(jù)或桿長之和條件判據(jù)或桿長之和條件構(gòu)構(gòu)件件1 1為為機(jī)機(jī)架架取不同構(gòu)件為機(jī)架時(shí)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)型式取不同構(gòu)件為機(jī)架時(shí)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)型式構(gòu)構(gòu)件件4 4為為機(jī)機(jī)架架構(gòu)構(gòu)件件2 2為為機(jī)機(jī)架架構(gòu)構(gòu)件件3 3為為機(jī)機(jī)架架 一、曲柄存在

5、條件一、曲柄存在條件若不存在曲柄，為何種機(jī)構(gòu)？若不存在曲柄，為何種機(jī)構(gòu)？如果各桿長度不滿足桿長條件，如果各桿長度不滿足桿長條件，則機(jī)構(gòu)無周轉(zhuǎn)副，則機(jī)構(gòu)無周轉(zhuǎn)副，此時(shí)不此時(shí)不論以何桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)均為論以何桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)。偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：連架桿長度偏距連桿的長度；連架桿為最短桿。對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：連架桿長度連桿的長度；連架桿為最短桿。一、曲柄存在條件一、曲柄存在條件二、急回特性二、急回特性 極位夾角極位夾角 當(dāng)從動(dòng)搖桿處于左、當(dāng)從動(dòng)搖桿處于左、右右 兩極限位置時(shí)，主動(dòng)曲兩極限位置時(shí)，主動(dòng)曲 柄兩位置所夾的銳角柄兩位置所夾的銳角搖桿的擺角搖桿的擺角

6、從動(dòng)搖桿兩極限位從動(dòng)搖桿兩極限位 置間的夾角置間的夾角行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K212211122121180180C CvttKvtC Ct+-11180+-KK 急回特性急回特性 當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿往復(fù)擺動(dòng)的平均速度當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿往復(fù)擺動(dòng)的平均速度不不 同的運(yùn)動(dòng)特性。急回特性的相對程度，通常用同的運(yùn)動(dòng)特性。急回特性的相對程度，通常用v2 2 與與v1 1的比值的比值K來衡量，來衡量，K稱為行程速比系數(shù)。稱為行程速比系數(shù)。 且 角越大，K值越大，機(jī)構(gòu)的急回性質(zhì)也越顯著。當(dāng)機(jī)構(gòu)存在極位夾角 時(shí)，機(jī)構(gòu)便具有急回運(yùn)動(dòng)特性；結(jié)論結(jié)論如何求曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性？如何求曲柄滑塊機(jī)

7、構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性？B1C1BACB2C2ABCB1C1C2B2C1C2BAC 二、急回特性二、急回特性 傳動(dòng)角傳動(dòng)角壓力角的余角。壓力角的余角。三、壓力角和傳動(dòng)角三、壓力角和傳動(dòng)角壓力角壓力角從動(dòng)件受力點(diǎn)從動(dòng)件受力點(diǎn)（C C點(diǎn)）的受力方向與受力點(diǎn)點(diǎn)）的受力方向與受力點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角。的速度方向之間所夾的銳角。設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)條件如何確定如何確定minmin？ min min 可能發(fā)生在主動(dòng)曲柄與機(jī)架兩次共線（可能發(fā)生在主動(dòng)曲柄與機(jī)架兩次共線（ABAB，ABAB）的位置之一處，即的位置之一處，即 處。處。 oo0180 （或）ABDBCD結(jié)論結(jié)論最小傳動(dòng)角最小傳動(dòng)角曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑

8、塊機(jī)構(gòu) min 在什么位置？在什么位置？四、死點(diǎn)位置四、死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置在搖桿在搖桿CDCD為為主動(dòng)件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中主動(dòng)件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，連桿，連桿BCBC與從動(dòng)曲柄與從動(dòng)曲柄ABAB出出現(xiàn)共線的位置?，F(xiàn)共線的位置。特征特征=0=0（=90=90）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置？曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置？ dacaba克服死點(diǎn)的方法克服死點(diǎn)的方法順利通過死點(diǎn)位置的措施順利通過死點(diǎn)位置的措施：利用系統(tǒng)的慣性；利用系統(tǒng)的慣性；利用特殊機(jī)構(gòu)利用特殊機(jī)構(gòu)蒸汽機(jī)車驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)蒸汽機(jī)車驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu) 利用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列利用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)利用慣性利用慣性死點(diǎn)的

9、利用死點(diǎn)的利用ADCB1324第八章第八章 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)8-3 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)8-4 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)8-1 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)8-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用一、作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的基本原理一、作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的基本原理ABCD固定鉸鏈 A、D ：活動(dòng)鉸鏈 B、C ： 圓心 圓或圓弧BiCii =1、2、NEiFi圖解設(shè)計(jì)問題作圖求解各鉸鏈中心的位置問題。各鉸鏈間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系： 接下來，將原機(jī)構(gòu)的各位置的構(gòu)型均視為剛體，并向某一選定位置相對移動(dòng)，使新機(jī)架的各桿位置重合，便可得新連桿相對于新機(jī)架的各個(gè)位置，即實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的倒置。 這樣，就將求活動(dòng)鉸鏈的位置問題轉(zhuǎn)化為求固定鉸鏈的位置問題了。這種方法又稱為反轉(zhuǎn)法。 為了求活動(dòng)鉸鏈的位置，可將待求活動(dòng)鉸鏈所在的桿視作新機(jī)架，而將其相對的桿視為新連桿。機(jī)構(gòu)的倒置原理機(jī)構(gòu)的倒置原理二、圖解設(shè)計(jì)法二、圖解設(shè)計(jì)法（一）按連桿的預(yù)定位置設(shè)計(jì)（一）按連桿的預(yù)定位置設(shè)計(jì)1已知活動(dòng)鉸鏈中心的位置2已知固定鉸