四連桿機(jī)構(gòu)（課堂PPT）

1、.1myh第二章第二章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu).22-1 2-1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演變平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演變2 2、平面連桿機(jī)構(gòu)是若干個構(gòu)件用平面低副（轉(zhuǎn)動、平面連桿機(jī)構(gòu)是若干個構(gòu)件用平面低副（轉(zhuǎn)動副、移動副）聯(lián)接而成，各個構(gòu)件在相互平行副、移動副）聯(lián)接而成，各個構(gòu)件在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，又稱為平面低副機(jī)構(gòu)。的平面內(nèi)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，又稱為平面低副機(jī)構(gòu)。1 1、連桿機(jī)構(gòu)可以根據(jù)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動分為：、連桿機(jī)構(gòu)可以根據(jù)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動分為： 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)。 我們主要討論平面連桿機(jī)構(gòu)。我們主要討論平面連桿機(jī)構(gòu)。一、平面一、平面連桿機(jī)

2、構(gòu)的類型及特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)的類型及特點(diǎn)3 3、根據(jù)機(jī)構(gòu)中構(gòu)件數(shù)目分為：、根據(jù)機(jī)構(gòu)中構(gòu)件數(shù)目分為：四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)等。四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)等。.33、平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：、平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：1）適用于傳遞較大的動力，常用于動力機(jī)械。）適用于傳遞較大的動力，常用于動力機(jī)械。2 2）能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)動軌跡曲線和運(yùn)動規(guī)律，工程上常用）能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)動軌跡曲線和運(yùn)動規(guī)律，工程上常用來作為直接完成某種軌跡要求的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。來作為直接完成某種軌跡要求的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。3 3）依靠運(yùn)動副元素的幾何形面保持構(gòu)件間的相互接觸，）依靠運(yùn)動副元素的幾何形面保持構(gòu)件間的相互接觸，且易于制造，易于保證所要求的制造

3、精度。且易于制造，易于保證所要求的制造精度。4 4）可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞的操縱機(jī)構(gòu)。）可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞的操縱機(jī)構(gòu)。 4 4、平面連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：1）不易于傳遞高速運(yùn)動。不易于傳遞高速運(yùn)動。2 2）可能產(chǎn)生較大的運(yùn)動累積誤差?？赡墚a(chǎn)生較大的運(yùn)動累積誤差。3 3）平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計較為繁難。平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計較為繁難。.4機(jī)架機(jī)架連架桿連架桿連架桿連架桿連桿連桿 在連架桿中，能在連架桿中，能繞其軸線回轉(zhuǎn)繞其軸線回轉(zhuǎn)360360者稱為曲柄；僅能者稱為曲柄；僅能繞其軸線往復(fù)擺動繞其軸線往復(fù)擺動者稱為搖桿。者稱為搖桿。1 1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu): :兩連架桿中，一個為曲柄，而兩連架桿

4、中，一個為曲柄，而另一個為搖桿。另一個為搖桿。2 2）雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為曲柄。兩連架桿均為曲柄。3 3）雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為搖桿。兩連架桿均為搖桿。4 41 12 23 3二、二、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式.5三、平面四桿機(jī)構(gòu)的演變?nèi)?、平面四桿機(jī)構(gòu)的演變1 1）取不同構(gòu)件為機(jī)架（機(jī)構(gòu)的倒置）取不同構(gòu)件為機(jī)架（機(jī)構(gòu)的倒置）2 2）轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副）轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副1 12 23 34 4A AC CB BD D3 31 12 24 4A AB BC CD D1 12 23 3A A4 4B BC CD D1 12 23 3A AB BC CD

5、D4 41 12 23 34 4A AB BC CD D？3) 3) 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副（教材擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副（教材P P3333自學(xué)）自學(xué)）.62-2 2-2 平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計中的共性問題平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計中的共性問題一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件BDAC1 12 23 34 4a ab bc cd dB2ACB1DEFGFEGd+ad+a|d-a|d-a|b-c|b-c|b+cb+c.7欲使連架桿欲使連架桿ABAB成為曲柄，則必須使成為曲柄，則必須使ABAB通過通過與機(jī)架共線的兩個位置，即必須滿足與機(jī)架共線的兩個位置，即必須滿足 a+db+c (2-1) a+db+c (2-1)

6、 |d-a|b-c| (2-2) |d-a|b-c| (2-2)(1) (1) 若若dada，則可得，則可得 a+bc+d ( a+bc+d (若若bc)bc) a+cb+d ( a+cb+d (若若cb)cb) 從而可得從而可得 abab ac ac ad ad.8平面連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：平面連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：1 1）連架桿與機(jī)架中必有一桿為四桿機(jī)構(gòu)中的最）連架桿與機(jī)架中必有一桿為四桿機(jī)構(gòu)中的最短桿；短桿；2 2）最短桿與最長桿之和應(yīng)小于或等于其余兩桿）最短桿與最長桿之和應(yīng)小于或等于其余兩桿的桿長之和。（桿長和條件）的桿長之和。（桿長和條件） )bc (bacd) cb(cabdcba

7、d(2) (2) 若若da da 則可得則可得 cdbdad.9鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷條件：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷條件：1 1）在滿足桿長和的條件下：）在滿足桿長和的條件下：（1 1）以最短桿的相鄰構(gòu)件為機(jī)架，則最短桿為曲柄，另）以最短桿的相鄰構(gòu)件為機(jī)架，則最短桿為曲柄，另一連架桿為搖桿，即該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；一連架桿為搖桿，即該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；（2 2）以最短桿為機(jī)架，則兩連架桿為曲柄，該機(jī)構(gòu)為雙）以最短桿為機(jī)架，則兩連架桿為曲柄，該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；曲柄機(jī)構(gòu)；（3 3）以最短桿的對邊構(gòu)件為機(jī)架，均無曲柄存在，即該）以最短桿的對邊構(gòu)件為機(jī)架，均無曲柄存在，即該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)為雙

8、搖桿機(jī)構(gòu)。圖例圖例2 2）若不滿足桿長和條件，該機(jī)構(gòu)只能是雙搖桿）若不滿足桿長和條件，該機(jī)構(gòu)只能是雙搖桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。注意：注意：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形條件：條件：最長桿的桿長最長桿的桿長 2 2 , : t, : t1 1tt2 2 , , v v1 1v00。.15B BA AC CB B1 1B B2 2C C2 2C C1 1B1C2AC1BB2CA AB B1 1D DC CB B2 2 = = H H.16A AB B三、三、平面四桿機(jī)構(gòu)的平面四桿機(jī)構(gòu)的傳動角和死點(diǎn)傳動角和死點(diǎn)C CD DF FV VC CF F1 1F

9、F2 2F F1 1= Fcos= FcosF F2 2= Fsin= Fsin1 1、機(jī)構(gòu)壓力角、機(jī)構(gòu)壓力角: :在不計摩擦力、慣性力和重在不計摩擦力、慣性力和重力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸出件運(yùn)動的力的力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸出件運(yùn)動的力的方向線與輸出件上受力點(diǎn)的速度方向間所夾方向線與輸出件上受力點(diǎn)的速度方向間所夾的銳角，稱為機(jī)構(gòu)壓力角，通常用的銳角，稱為機(jī)構(gòu)壓力角，通常用表示。表示。.172 2、傳動角：、傳動角：壓力角的余角。壓力角的余角。機(jī)構(gòu)的傳動角和壓力角作出如下規(guī)定：機(jī)構(gòu)的傳動角和壓力角作出如下規(guī)定： minmin ；= 30= 306060； maxmax。、分別為許用傳動角和許用

10、壓力角。分別為許用傳動角和許用壓力角。V VC CA AB BC CD DF FF F1 1F F2 2通常用通常用 表示表示. .18v vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3v vF Fv vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3= 0= 0 = 90= 90A AB BC CF F2 23 31 1v vB3B3nv vF F .193 3、最小傳動角的確定、最小傳動角的確定= arccosb2+c2-d2-a2+2adcos /2bc. = 0 , min= arccosb2+c2-(d-a)2/2bc = 180 , max= arccosb2+c2-(d+

11、a)2/2bc min=min ,180-maxminF F2 2A AB BC CD D F FV Vc cB BB BC CC Cmaxmaxminmin a ab bc cd d F F1 1.20 minmin= = =arccos=arccos（a+e)/ba+e)/b 為提高機(jī)械傳動效率，應(yīng)使其最小傳動角處于工作為提高機(jī)械傳動效率，應(yīng)使其最小傳動角處于工作阻力較小的空回行程中。阻力較小的空回行程中。B BA AC CB BB BC CC C minminB BC CA ACCB BB BC C a ae eb b.214 4、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置 在不計構(gòu)件的重力、慣性力

12、和運(yùn)動副中的摩擦阻力的在不計構(gòu)件的重力、慣性力和運(yùn)動副中的摩擦阻力的條件下，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于傳動角條件下，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于傳動角=0=0（或（或=90=90）的位置）的位置下，無論給機(jī)構(gòu)主動件的驅(qū)動力或驅(qū)動力矩有多大，均下，無論給機(jī)構(gòu)主動件的驅(qū)動力或驅(qū)動力矩有多大，均不能使機(jī)構(gòu)運(yùn)動，這個位置稱為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。不能使機(jī)構(gòu)運(yùn)動，這個位置稱為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。B BD DA AC CF FD DA AB BC CF Fv vF F1 1= Fcos= FcosF F2 2= Fsin= Fsin.22四、運(yùn)動的連續(xù)性四、運(yùn)動的連續(xù)性連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動連續(xù)性：指該機(jī)構(gòu)在運(yùn)動中能夠連續(xù)連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動連續(xù)性：指該機(jī)構(gòu)在運(yùn)

13、動中能夠連續(xù)實現(xiàn)給定的各個位置。實現(xiàn)給定的各個位置。 連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動不連續(xù)的問題：錯位不連續(xù)；錯連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動不連續(xù)的問題：錯位不連續(xù)；錯序不連續(xù)。序不連續(xù)。A(B)BCC1C2C1CC2 1 1 2 2DB1B3B2C1C3C2AD.23一、平面連桿機(jī)構(gòu)的功能及應(yīng)用一、平面連桿機(jī)構(gòu)的功能及應(yīng)用1、實現(xiàn)剛體給定位置的設(shè)計、實現(xiàn)剛體給定位置的設(shè)計: 機(jī)構(gòu)具有能引導(dǎo)剛機(jī)構(gòu)具有能引導(dǎo)剛體通過一系列給定位置的功能。剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)體通過一系列給定位置的功能。剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu) 。2-32-3平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計2、實現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動規(guī)律的設(shè)計、實現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動規(guī)律的設(shè)計 : 能精確或近似地能精確或近似地實

14、現(xiàn)所要求的輸出構(gòu)件相對輸入構(gòu)件的某種函實現(xiàn)所要求的輸出構(gòu)件相對輸入構(gòu)件的某種函數(shù)關(guān)系。又稱函數(shù)生成機(jī)構(gòu)。數(shù)關(guān)系。又稱函數(shù)生成機(jī)構(gòu)。3、實現(xiàn)預(yù)定軌跡的設(shè)計、實現(xiàn)預(yù)定軌跡的設(shè)計 : 連桿上某點(diǎn)通過某連桿上某點(diǎn)通過某一預(yù)先給定軌跡的功能。又稱軌跡生成機(jī)構(gòu)。一預(yù)先給定軌跡的功能。又稱軌跡生成機(jī)構(gòu)。4、實現(xiàn)綜合功能的設(shè)計（剪刀連續(xù)通過確、實現(xiàn)綜合功能的設(shè)計（剪刀連續(xù)通過確定位置，刀刃按一定軌跡運(yùn)動）。定位置，刀刃按一定軌跡運(yùn)動）。.24二、平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計方法二、平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計方法1 1）實驗法）實驗法3 3）解析法）解析法2 2）幾何法）幾何法.25三、平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計（幾何法）三、平面四桿機(jī)

15、構(gòu)的設(shè)計（幾何法）1 1、根據(jù)給定連桿上兩鉸鏈中心的位置設(shè)計四桿、根據(jù)給定連桿上兩鉸鏈中心的位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。A AB B1 1B B3 3B B2 2C C1 1C C3 3C C2 2D D.262 2、按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)、按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)C C1 1D DB B1 1C C2 2B B2 2O O9090 - - A A AB=(ACAB=(AC2 2-AC-AC1 1)/2)/2BC=(ACBC=(AC1 1+AC+AC2 2)/2)/2ACAC1 1=BC-AB=BC-ABACAC2 2=BC+AB=BC+AB180180（K-1K-1） （K

16、+1K+1） = =A1.273 3）根據(jù)給定兩連架桿的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)）根據(jù)給定兩連架桿的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)B Bi iC Ci i A Ai iB Bi iC Ci iA Ai iC Ci iA Ai iB Bi iB Bi iC Ci iA Ai i B Bi iC Ci iA Ai i1 1、求解兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計問題的、求解兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計問題的“剛化反轉(zhuǎn)法剛化反轉(zhuǎn)法”x xy yA AA Ai iD D D Di iB BB Bi iC CC Ci i i i 1 1i i - - i iC CA Ay yx xD DB B 如果把機(jī)構(gòu)的第如果把機(jī)構(gòu)的第i i個位置個位

17、置A Ai iB Bi iC Ci iD Di i看成一剛體看成一剛體( (即剛即剛化化) )，并繞點(diǎn)，并繞點(diǎn)D D轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過(-(- i i) )角度角度( (即反轉(zhuǎn)即反轉(zhuǎn)) )，使輸出連架桿，使輸出連架桿C Ci iD D與與C C1 1D D重合，稱之為重合，稱之為“剛化反轉(zhuǎn)法剛化反轉(zhuǎn)法”。.28B B1 1D DB B2 2B B3 3E E1 1E E3 3A AB B2 2E E2 2B B2 2A AD DB B3 3E E3 3A AB B3 3E E3 3C C1 1E E2 2 1 1 1 1 2 2 3 3 2 2 3 3B B1 1D DE E1 1A A2、給定兩連架桿上三對對應(yīng)位置的設(shè)計問題給定兩連架桿上三對對應(yīng)位置的設(shè)計問題.29第二章關(guān)鍵號：第二章關(guān)鍵號：3、3、4、33：基本類型、：基本類型、3：演變方法、演變方法、4：共性問題、：共性問題、3：設(shè)計方法。：設(shè)計方法。.3