第五章平面連桿機構(gòu)(更改)

1、第五章 平面連桿機構(gòu)第五章平面連桿機構(gòu)參考文獻參考文獻張策主編，張策主編，機械原理與機械設(shè)計機械原理與機械設(shè)計（下（下冊），機械工業(yè)出版社，冊），機械工業(yè)出版社，2004濮良貴主編，濮良貴主編，機械設(shè)計機械設(shè)計，高等教育出，高等教育出版社，版社，2006其他機械設(shè)計的相關(guān)書籍其他機械設(shè)計的相關(guān)書籍第五章平面連桿機構(gòu) 平面鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及其演化。平面鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及其演化。 平面四桿機構(gòu)的若干基本知識。平面四桿機構(gòu)的若干基本知識。 平面四桿機構(gòu)的基本設(shè)計方法。平面四桿機構(gòu)的基本設(shè)計方法。本章重點第五章平面連桿機構(gòu)主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的分類平面四

2、桿機構(gòu)的分類第三節(jié)第三節(jié) 平面四桿機構(gòu)曲柄存在的條件平面四桿機構(gòu)曲柄存在的條件 和幾個基本概念和幾個基本概念第四節(jié)第四節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)的設(shè)計第五章平面連桿機構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、平面連桿機構(gòu)一、平面連桿機構(gòu) 由若干剛性構(gòu)件用由若干剛性構(gòu)件用低副低副聯(lián)接而成的一聯(lián)接而成的一種平面機構(gòu)。種平面機構(gòu)。作用：作用： 傳遞運動、放大位移、改變位移的性傳遞運動、放大位移、改變位移的性質(zhì)。質(zhì)。 送料機構(gòu)送料機構(gòu)(圖圖5-1)第五章平面連桿機構(gòu)攪拌機構(gòu)攪拌機構(gòu)第五章平面連桿機構(gòu)二、平面連桿機構(gòu)的特點二、平面連桿機構(gòu)的特點優(yōu)點優(yōu)點 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，能實現(xiàn)多種運動結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，能

3、實現(xiàn)多種運動規(guī)律和運動軌跡的要求；桿與桿間是低副規(guī)律和運動軌跡的要求；桿與桿間是低副聯(lián)接，接觸面積大、壓強小、磨損?。恢坡?lián)接，接觸面積大、壓強小、磨損?。恢圃烊菀?。造容易。 缺點缺點 各構(gòu)件因是低副聯(lián)接，存在間隙，傳動各構(gòu)件因是低副聯(lián)接，存在間隙，傳動精度低；不適用于高速傳動。精度低；不適用于高速傳動。三、三、四連桿機構(gòu)四連桿機構(gòu)是最基本的平面連桿機構(gòu)是最基本的平面連桿機構(gòu)第五章平面連桿機構(gòu)第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的分類平面四桿機構(gòu)的分類 機架機架4連桿連桿2根據(jù)根據(jù)兩連架桿兩連架桿運動形式的不同進行分類運動形式的不同進行分類六六種基本類型種基本類型1234 1連連架架桿桿1&3第五章平面連

4、桿機構(gòu)一、一、 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)一個連架桿能作整周回轉(zhuǎn)運動一個連架桿能作整周回轉(zhuǎn)運動-曲柄曲柄。 另一連架桿僅在一定角度范圍內(nèi)擺動另一連架桿僅在一定角度范圍內(nèi)擺動-搖桿搖桿。曲柄原動件，搖桿從動件曲柄原動件，搖桿從動件 曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動 搖桿的往復(fù)擺動搖桿的往復(fù)擺動 雷達天線的俯仰機構(gòu)雷達天線的俯仰機構(gòu)搖桿原動件，曲柄從動件搖桿原動件，曲柄從動件 搖桿的往復(fù)擺動搖桿的往復(fù)擺動 曲柄的整周轉(zhuǎn)動曲柄的整周轉(zhuǎn)動 縫紉機踏板機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu)第五章平面連桿機構(gòu) 壓力壓力P1、P2分別分別作用在兩個波紋管作用在兩個波紋管上，推動與波紋管上，推動與波紋管固聯(lián)的軸固聯(lián)的軸1向右移向右移動

5、，驅(qū)動擺桿動，驅(qū)動擺桿2，再經(jīng)過曲柄搖桿機再經(jīng)過曲柄搖桿機構(gòu)構(gòu)ABCD，將搖桿，將搖桿AB的小轉(zhuǎn)角傳動放的小轉(zhuǎn)角傳動放大為曲柄大為曲柄CD的大轉(zhuǎn)的大轉(zhuǎn)角。角。 雙波紋管差壓計雙波紋管差壓計第五章平面連桿機構(gòu)二、二、雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)兩連架桿均為曲柄，可作整周回轉(zhuǎn)運動。兩連架桿均為曲柄，可作整周回轉(zhuǎn)運動。 慣性篩慣性篩平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)：相對兩桿平行且相等：相對兩桿平行且相等 兩曲柄以相同的角速度同向轉(zhuǎn)動，連桿兩曲柄以相同的角速度同向轉(zhuǎn)動，連桿作平移運動。作平移運動。 機車車輪聯(lián)動機構(gòu)機車車輪聯(lián)動機構(gòu) 平行機構(gòu)平行機構(gòu)1 平行機構(gòu)平行機構(gòu)2第五章平面連桿機構(gòu)三、三、雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機

6、構(gòu)兩連架桿均為搖桿，只能在有限范圍內(nèi)徑往復(fù)擺動。兩連架桿均為搖桿，只能在有限范圍內(nèi)徑往復(fù)擺動。飛機起落架機構(gòu)飛機起落架機構(gòu) 第五章平面連桿機構(gòu)鶴式起重機鶴式起重機 E E點走出一近似直線軌跡點走出一近似直線軌跡第五章平面連桿機構(gòu)四、曲柄滑塊機構(gòu)四、曲柄滑塊機構(gòu) 由曲柄搖桿機構(gòu)演化而成。由曲柄搖桿機構(gòu)演化而成。演化過程演化過程 第五章平面連桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)型式曲柄滑塊機構(gòu)型式: :對心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu) 偏置曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)第五章平面連桿機構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用彈簧管壓力表彈簧管壓力表內(nèi)燃機內(nèi)燃機機械壓力機工作原理圖機械壓力機工作原理圖第五章平面連桿機構(gòu)五、五、導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu) 由曲

7、柄滑塊機構(gòu)演變而來由曲柄滑塊機構(gòu)演變而來,曲柄為機架曲柄為機架導(dǎo)桿導(dǎo)桿第五章平面連桿機構(gòu)類型類型 a. 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)（桿轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)（桿1長度小于桿長度小于桿2） b. 擺動導(dǎo)桿機構(gòu)（桿擺動導(dǎo)桿機構(gòu)（桿1長度大于桿長度大于桿2）1243第五章平面連桿機構(gòu)擺桿擺桿導(dǎo)桿導(dǎo)桿導(dǎo)桿小型刨床導(dǎo)桿小型刨床第五章平面連桿機構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用 牛頭刨床傳動機構(gòu)牛頭刨床傳動機構(gòu) ABCDE第五章平面連桿機構(gòu) 正弦機構(gòu)正弦機構(gòu)正切機構(gòu)正切機構(gòu)sinsatansa六、含有兩個移動副的四桿機構(gòu)六、含有兩個移動副的四桿機構(gòu)第五章平面連桿機構(gòu)低副高代低副高代 正弦機構(gòu)正弦機構(gòu) 正切機構(gòu)正切機構(gòu)第五章平面連桿機構(gòu) 第三節(jié)第三節(jié) 平

8、面四桿機構(gòu)曲柄存在條件平面四桿機構(gòu)曲柄存在條件 和幾個基本概念和幾個基本概念adbcacbdabcd abacad 一、一、曲柄存在的條件曲柄存在的條件取決于機構(gòu)各桿件的相對長度及機架的選擇取決于機構(gòu)各桿件的相對長度及機架的選擇第五章平面連桿機構(gòu)四桿機構(gòu)曲柄存在的四桿機構(gòu)曲柄存在的必要條件必要條件為：為： 1）曲柄、機架之一是最短桿）曲柄、機架之一是最短桿 2）最短桿與最長桿的長度之和小于或等于）最短桿與最長桿的長度之和小于或等于 其余兩桿長度之和（桿長條件）其余兩桿長度之和（桿長條件） 必須同時滿足，首先檢查第二個條件：必須同時滿足，首先檢查第二個條件： 如果不滿足桿長條件，機構(gòu)中不可能有曲

9、如果不滿足桿長條件，機構(gòu)中不可能有曲柄，不管以哪個桿件為機架，只能構(gòu)成雙柄，不管以哪個桿件為機架，只能構(gòu)成雙搖桿機構(gòu)。搖桿機構(gòu)。 第五章平面連桿機構(gòu) 在滿足桿長條件的前提下：在滿足桿長條件的前提下：1. 若以最短桿為機架，則構(gòu)成雙曲柄機構(gòu)若以最短桿為機架，則構(gòu)成雙曲柄機構(gòu) 2. 若以最短桿任一相鄰桿為機架，則構(gòu)成曲柄若以最短桿任一相鄰桿為機架，則構(gòu)成曲柄搖桿機構(gòu)。搖桿機構(gòu)。3. 若以最短桿相對的桿為機架，則構(gòu)成雙搖桿若以最短桿相對的桿為機架，則構(gòu)成雙搖桿機構(gòu)。機構(gòu)。第五章平面連桿機構(gòu)二、壓力角與傳動角二、壓力角與傳動角壓力角壓力角 ：從動件：從動件CD上上C點所受作用力的方向與點所受作用力的方

10、向與該點速度方向之間所夾的銳角。該點速度方向之間所夾的銳角。 越小，傳動效率越高。越小，傳動效率越高。傳動角傳動角 ：連桿與從動件所夾的銳角，壓力角的：連桿與從動件所夾的銳角，壓力角的余角。余角。 90 - ， 越小，越小， 越大，越大， 傳動效率越高。傳動效率越高。 一般一般 min 40 驅(qū)動力1-主動件主動件第五章平面連桿機構(gòu)bcaddacb2cos2cos2222 曲柄搖桿機構(gòu)的最小傳動角將出現(xiàn)在曲柄曲柄搖桿機構(gòu)的最小傳動角將出現(xiàn)在曲柄與機架兩次共線的位置，比較即得與機架兩次共線的位置，比較即得 min 。第五章平面連桿機構(gòu)三、死點位置三、死點位置 機構(gòu)運轉(zhuǎn)時，機構(gòu)運轉(zhuǎn)時，搖桿為主動件

11、搖桿為主動件，當(dāng)連桿與，當(dāng)連桿與從從動件動件處于共線位置時，經(jīng)連桿作用于從動處于共線位置時，經(jīng)連桿作用于從動件上的力件上的力F通過從動件的鉸鏈中心，使驅(qū)動通過從動件的鉸鏈中心，使驅(qū)動從動件的有效分力為零，不論力從動件的有效分力為零，不論力F多大，都多大，都不能使從動件轉(zhuǎn)動。不能使從動件轉(zhuǎn)動。主動件主動件第五章平面連桿機構(gòu)對于平行四邊形機構(gòu)，當(dāng)曲柄與連桿共線對于平行四邊形機構(gòu)，當(dāng)曲柄與連桿共線時，傳動角為零，同時整個機構(gòu)的構(gòu)件重時，傳動角為零，同時整個機構(gòu)的構(gòu)件重合為一條直線，這時從動曲柄合為一條直線，這時從動曲柄CD存在正、存在正、反轉(zhuǎn)兩種可能，稱為反轉(zhuǎn)兩種可能，稱為轉(zhuǎn)向點轉(zhuǎn)向點。 第五章平面

12、連桿機構(gòu)克服死點、轉(zhuǎn)向點的方法克服死點、轉(zhuǎn)向點的方法 1在從動件上安裝轉(zhuǎn)動慣量大的飛輪。在從動件上安裝轉(zhuǎn)動慣量大的飛輪。 縫紉機踏板機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu) 第五章平面連桿機構(gòu)2相同機構(gòu)錯位排列相同機構(gòu)錯位排列 汽車發(fā)動機汽車發(fā)動機第五章平面連桿機構(gòu)死點位置利用死點位置利用 利用死點位置實現(xiàn)特定的工作要求利用死點位置實現(xiàn)特定的工作要求 1.飛機起落架機構(gòu)飛機起落架機構(gòu) 落地后作用力不會使落地后作用力不會使 起落架反轉(zhuǎn)保證飛機安起落架反轉(zhuǎn)保證飛機安 全可靠降落。全可靠降落。 第五章平面連桿機構(gòu)2.夾具夾緊機構(gòu)夾具夾緊機構(gòu) 機構(gòu)不會松脫機構(gòu)不會松脫 第五章平面連桿機構(gòu)3.開關(guān)機構(gòu)開關(guān)機構(gòu) 保證融點可靠接

13、觸保證融點可靠接觸 第五章平面連桿機構(gòu)三行程速度變化系數(shù)三行程速度變化系數(shù)急回特性急回特性 擺動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)， 曲柄曲柄AB等速逆時針回轉(zhuǎn)，等速逆時針回轉(zhuǎn)， 由由BB”( 1=180+ ), 由由B”B( 2=180- )，擺動角度同為擺動角度同為 ，但，但 1 2，故，故 10有急回特征有急回特征 0有急回特征有急回特征第五章平面連桿機構(gòu)第四節(jié)第四節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)設(shè)計平面四桿機構(gòu)設(shè)計-根據(jù)給定的運動條件，根據(jù)給定的運動條件，確定機構(gòu)運動簡圖的尺寸參數(shù)。確定機構(gòu)運動簡圖的尺寸參數(shù)。平面四桿機構(gòu)設(shè)計，主要有兩類問題：平面四桿機構(gòu)設(shè)計，主要有兩類問題：

14、實現(xiàn)給定從動件的運動規(guī)律（位置，速實現(xiàn)給定從動件的運動規(guī)律（位置，速度，加速度）度，加速度） 實現(xiàn)給定的運動軌跡實現(xiàn)給定的運動軌跡平面四桿機構(gòu)的設(shè)計方法平面四桿機構(gòu)的設(shè)計方法 圖解法、實驗法、解析法圖解法、實驗法、解析法第五章平面連桿機構(gòu)一、圖解法一、圖解法（一）按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿（一）按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿 機構(gòu)機構(gòu) 1.曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)已知：已知：曲柄搖桿機構(gòu)中搖桿曲柄搖桿機構(gòu)中搖桿CD長度和擺長度和擺動角動角 max 、行程速度變化系數(shù)、行程速度變化系數(shù)K 設(shè)計：設(shè)計：四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)第五章平面連桿機構(gòu)分析分析 圖示為要求圖示為要求設(shè)計的四桿機設(shè)計的四桿機

15、構(gòu)的兩個極限構(gòu)的兩個極限位置，鉸鏈位置，鉸鏈A的中心必在過的中心必在過C1、C2 兩點且兩點且圓周角等于圓周角等于的一個圓上。的一個圓上。 第五章平面連桿機構(gòu)設(shè)計步驟設(shè)計步驟1) 計算極位夾角計算極位夾角180 (K-1)/(k1)2) 按比例畫出過按比例畫出過C1、C2點，且圓周角等于點，且圓周角等于的圓。的圓。第五章平面連桿機構(gòu)3) 按其它條件在圓上確定鉸鏈按其它條件在圓上確定鉸鏈A的位置的位置4) 從圖中量取從圖中量取 =ba， =ba 曲柄長度曲柄長度 連桿長度連桿長度1AC2AC212ACACa21bACaACa第五章平面連桿機構(gòu)2. 偏置曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)已知滑塊行程已知

16、滑塊行程S，偏距，偏距e及行程速度變化及行程速度變化系數(shù)系數(shù)K，設(shè)計此偏置曲柄滑塊機構(gòu)。，設(shè)計此偏置曲柄滑塊機構(gòu)。第五章平面連桿機構(gòu)（二）按給定連桿的兩個或三個位置設(shè)計四（二）按給定連桿的兩個或三個位置設(shè)計四 桿機構(gòu)桿機構(gòu) 已知已知：連桿連桿BC的三個位置的三個位置 設(shè)計的實質(zhì)是確定固定鉸鏈設(shè)計的實質(zhì)是確定固定鉸鏈A、D的位置的位置B1、B2 、B3所在圓的圓心即為鉸鏈所在圓的圓心即為鉸鏈A位置。位置。C1、C2 、 C3 所在圓的圓心即為鉸鏈所在圓的圓心即為鉸鏈D的位的位置。置。第五章平面連桿機構(gòu)若僅知道連桿若僅知道連桿BC的二個位置，可通過其它的二個位置，可通過其它條件確定條件確定A、D位

17、置位置第五章平面連桿機構(gòu)（三）按給定連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)（三）按給定連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)已知已知:曲柄曲柄AB及其三個位置，機架及其三個位置，機架AD的長的長度，構(gòu)件度，構(gòu)件CD上某直線上某直線DE的三個位置。的三個位置。 第五章平面連桿機構(gòu)分析分析 本設(shè)計的實質(zhì)是求活動鉸鏈本設(shè)計的實質(zhì)是求活動鉸鏈C的第一個位的第一個位置置C1。 可通過連架桿可通過連架桿AB對對CD的相對運動來確的相對運動來確定鉸鏈定鉸鏈C的位置，即的位置，即,將連架桿將連架桿CD上某直線上某直線DE的第一個位置的第一個位置DE1當(dāng)作機架不動，連架當(dāng)作機架不動，連架桿桿AB看作連桿看作連桿,采用反轉(zhuǎn)法實現(xiàn)采用反轉(zhuǎn)

18、法實現(xiàn)AB對對CD的的相對運動。相對運動。第五章平面連桿機構(gòu) 步驟：步驟：1、將四邊形、將四邊形 分別剛性地繞分別剛性地繞D點點反轉(zhuǎn)，使反轉(zhuǎn)，使 分別與分別與 重合，則得到重合，則得到構(gòu)件構(gòu)件AB對機架對機架CD相對運動的三個位置相對運動的三個位置 （圖中（圖中 未畫出）。未畫出）。 此時此時問題轉(zhuǎn)化為給定連桿三個位置設(shè)計四桿機問題轉(zhuǎn)化為給定連桿三個位置設(shè)計四桿機構(gòu)。構(gòu)。2、作、作 的中垂線，則交點為的中垂線，則交點為 。DDEAB3322EAB、32DE、DE1DE33221ABABAB、32AA 、3221BBBB、1C第五章平面連桿機構(gòu)E1第五章平面連桿機構(gòu)二二. 解析法解析法（一）鉸鏈

19、四桿機構(gòu)的傳動特性及設(shè)計（一）鉸鏈四桿機構(gòu)的傳動特性及設(shè)計（二）曲柄滑塊機構(gòu)的傳動特性及設(shè)計（二）曲柄滑塊機構(gòu)的傳動特性及設(shè)計 （三）正弦、正切機構(gòu)的傳動特性及其設(shè)計（三）正弦、正切機構(gòu)的傳動特性及其設(shè)計 第五章平面連桿機構(gòu) 正弦機構(gòu)正弦機構(gòu)正切機構(gòu)正切機構(gòu)sinsatansa第五章平面連桿機構(gòu)低副高代低副高代 正弦機構(gòu)正弦機構(gòu) 正切機構(gòu)正切機構(gòu)第五章平面連桿機構(gòu)正弦機構(gòu)的傳動特性正弦機構(gòu)的傳動特性 是非線性機構(gòu)是非線性機構(gòu)正切機構(gòu)的傳動特性正切機構(gòu)的傳動特性 是非線性機構(gòu)是非線性機構(gòu) )sin(sin0 as1cosdidsa)tan(tan0 as21cosdidsa第五章平面連桿機構(gòu)應(yīng)用

20、應(yīng)用奧奧氏氏測測微微儀儀簡簡圖圖 立立式式光光學(xué)學(xué)比比較較儀儀簡簡圖圖 第五章平面連桿機構(gòu)正弦機構(gòu)原理誤差正弦機構(gòu)原理誤差 線性度盤線性度盤 將將sin 展開，取前兩項得展開，取前兩項得 sinas sa00sinsssaa 6)! 3(sin33aaaaaSSS第五章平面連桿機構(gòu)正切機構(gòu)原理誤差正切機構(gòu)原理誤差tansaa 3)! 3( 33aaaatgaSSS第五章平面連桿機構(gòu)設(shè)計原則設(shè)計原則合理選擇傳動型式高精度儀器儀表中，合理選擇傳動型式高精度儀器儀表中，多采用正弦機構(gòu)，多采用正弦機構(gòu)， 精度較低時一般采用精度較低時一般采用正切機構(gòu)。正切機構(gòu)。條件相同時，正弦機構(gòu)的原理誤差是條件相同時

21、，正弦機構(gòu)的原理誤差是正切機構(gòu)的正切機構(gòu)的1/2。測桿移動副的間隙對正弦機構(gòu)精度沒測桿移動副的間隙對正弦機構(gòu)精度沒有影響，但對正切機構(gòu)影響大。有影響，但對正切機構(gòu)影響大。1.正切機構(gòu)的結(jié)構(gòu)工藝性比正弦機構(gòu)好正切機構(gòu)的結(jié)構(gòu)工藝性比正弦機構(gòu)好第五章平面連桿機構(gòu)把工作角度限制在很小范圍內(nèi)，盡量增大把工作角度限制在很小范圍內(nèi)，盡量增大參數(shù)參數(shù)a的長度。的長度。 測量范圍一定情況下，參數(shù)測量范圍一定情況下，參數(shù)a增大，則工增大，則工作角度作角度 減小，從而減小，從而 減小減小3.擺桿長度的調(diào)整，即采用參數(shù)擺桿長度的調(diào)整，即采用參數(shù)a可調(diào)整的結(jié)可調(diào)整的結(jié)構(gòu)構(gòu) s第五章平面連桿機構(gòu)采用參數(shù)采用參數(shù)a可調(diào)整的

22、結(jié)構(gòu)可調(diào)整的結(jié)構(gòu) 正弦機構(gòu)原理誤差的調(diào)整正弦機構(gòu)原理誤差的調(diào)整第五章平面連桿機構(gòu)桿長為桿長為 a0 ，未調(diào)整前最大原理誤差：，未調(diào)整前最大原理誤差： 桿長調(diào)整為桿長調(diào)整為a（增大）：原理誤差（增大）：原理誤差S=a0-asin減小減小=0.874max 處處 S=0 (3處處)這時最大原理誤差（在這時最大原理誤差（在2=max/2和和max處處j絕對值絕對值相等）：相等）： 這時最大原理誤差這時最大原理誤差 （絕對值）（絕對值）S = a0max3/24, 為調(diào)整前的為調(diào)整前的1/463max0 aS )sin(0.870.87aamaxmax0 第五章平面連桿機構(gòu)正切機構(gòu)原理誤差的調(diào)整正切機

23、構(gòu)原理誤差的調(diào)整第五章平面連桿機構(gòu)偏心調(diào)整結(jié)構(gòu)偏心調(diào)整結(jié)構(gòu)螺釘調(diào)整結(jié)構(gòu)螺釘調(diào)整結(jié)構(gòu)松開螺母1，轉(zhuǎn)動偏心軸(圖a)或偏心套筒(圖b)2，即可調(diào)整擺桿長度松開鎖緊螺母松開鎖緊螺母1，轉(zhuǎn)動螺釘，轉(zhuǎn)動螺釘2，即可調(diào)整擺桿長度，即可調(diào)整擺桿長度第五章平面連桿機構(gòu) 彈彈性性擺擺桿桿結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)擺桿支撐間隙的擺桿支撐間隙的影響與消除影響與消除 調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘1和和2，使擺桿，使擺桿3產(chǎn)產(chǎn)生彈性變形，即可調(diào)整擺桿生彈性變形，即可調(diào)整擺桿長度長度保證軸與軸承孔保持單邊接觸，保證軸與軸承孔保持單邊接觸，以減小擺桿長度的變化以減小擺桿長度的變化第五章平面連桿機構(gòu)錯誤的機構(gòu)原點位置錯誤的機構(gòu)原點位置a)a)正弦機構(gòu)正弦

24、機構(gòu) b)b)正切機構(gòu)正切機構(gòu)第五章平面連桿機構(gòu)結(jié)束結(jié)束第五章平面連桿機構(gòu) 本章難點：本章難點：本章難點是采用反轉(zhuǎn)法設(shè)計四桿機構(gòu)本章難點是采用反轉(zhuǎn)法設(shè)計四桿機構(gòu) 反轉(zhuǎn)法包含兩個概念：反轉(zhuǎn)法包含兩個概念： 1. 剛化剛化 2. 反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn) 剛化：將四桿機構(gòu)運動中每一位置時各構(gòu)剛化：將四桿機構(gòu)運動中每一位置時各構(gòu)件的相對位置固定起來，把此位置時的四件的相對位置固定起來，把此位置時的四個構(gòu)件整體視為一個剛體。個構(gòu)件整體視為一個剛體。反轉(zhuǎn)：利用相對運動的原理，將各位置時反轉(zhuǎn)：利用相對運動的原理，將各位置時的剛體的剛體 反方向轉(zhuǎn)動，使各位置選定的基反方向轉(zhuǎn)動，使各位置選定的基線都與此基線的初始位置重合，將

25、求活動線都與此基線的初始位置重合，將求活動鉸鏈中心的問題轉(zhuǎn)化為求固定鉸鏈中心的鉸鏈中心的問題轉(zhuǎn)化為求固定鉸鏈中心的問題。問題。第五章平面連桿機構(gòu)機械式測量儀表的組成機械式測量儀表的組成靈敏元件靈敏元件傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)示數(shù)裝置示數(shù)裝置ps 將感受的物理量轉(zhuǎn)換為元件的變形位移。將感受的物理量轉(zhuǎn)換為元件的變形位移。如：彈簧管流體壓力如：彈簧管流體壓力 真空膜盒高空至地面的距離真空膜盒高空至地面的距離 雙金屬片溫度雙金屬片溫度解析法設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)解析法設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)第五章平面連桿機構(gòu)機械式測量儀表的組成機械式測量儀表的組成靈敏元件靈敏元件傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)示數(shù)裝置示數(shù)裝置ps 指針，指針，等分刻度度

26、盤等分刻度度盤將靈敏元件位移傳動到指針將靈敏元件位移傳動到指針第五章平面連桿機構(gòu)機械式測量儀表的組成機械式測量儀表的組成靈敏元件靈敏元件傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)示數(shù)裝置示數(shù)裝置ps 因靈敏元件的轉(zhuǎn)化特性存在誤差，故要求傳動機構(gòu)：因靈敏元件的轉(zhuǎn)化特性存在誤差，故要求傳動機構(gòu)： 具有調(diào)整環(huán)節(jié)以改變傳動比；具有調(diào)整環(huán)節(jié)以改變傳動比； 具有非線性補具有非線性補償功能，以校正敏感元件特性的非線性誤差。償功能，以校正敏感元件特性的非線性誤差。 曲柄滑塊機構(gòu)作為傳動機構(gòu)，可實現(xiàn)上述要求：曲柄滑塊機構(gòu)作為傳動機構(gòu)，可實現(xiàn)上述要求： 調(diào)整構(gòu)件尺寸可改變傳動比；調(diào)整構(gòu)件尺寸可改變傳動比； 曲柄滑塊機構(gòu)傳曲柄滑塊機構(gòu)傳動特

27、性具有非線性，利用其非線性可以抵消靈敏元件動特性具有非線性，利用其非線性可以抵消靈敏元件非線性誤差，使儀表測量精度滿足要求。非線性誤差，使儀表測量精度滿足要求。 第五章平面連桿機構(gòu)解析法設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)解析法設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)一、曲柄滑塊機構(gòu)的傳動特性一、曲柄滑塊機構(gòu)的傳動特性 滑塊位移滑塊位移S與曲柄轉(zhuǎn)角與曲柄轉(zhuǎn)角 之間的關(guān)系稱為之間的關(guān)系稱為曲柄滑塊機構(gòu)的傳動特性。曲柄滑塊機構(gòu)的傳動特性。 Sf( )第五章平面連桿機構(gòu)ABCseab+ 0 0 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)00 cossin cossin (sinsin)(coscos)oosCO C Obabaab00sincosbae200c

28、os1cosaeb2cos1cosaebyxCO220coscos(sinsin )11oaeaes abbb 曲柄滑塊傳動特性方程曲柄滑塊傳動特性方程第五章平面連桿機構(gòu)當(dāng)滑塊為主動件時，機構(gòu)的傳動比：當(dāng)滑塊為主動件時，機構(gòu)的傳動比： 21( cos)sincoscos1didsaeaaebb第五章平面連桿機構(gòu)為簡化計算，便于制成相應(yīng)圖譜，特引入無為簡化計算，便于制成相應(yīng)圖譜，特引入無量綱系數(shù)：量綱系數(shù)： 滑塊相對位移滑塊相對位移 連桿相對長度連桿相對長度 相對偏距相對偏距 代入曲柄滑塊特性傳動方程得：代入曲柄滑塊特性傳動方程得： 得相對傳動比：得相對傳動比：sabaea2222(sinsin

29、 )(cos)(cos)oosa 221(cos)sincos(cos)adidia|=0=1( , , , )if a b e第五章平面連桿機構(gòu)相對傳動比和絕對傳動比之間的關(guān)系相對傳動比和絕對傳動比之間的關(guān)系adddiaaisddsda第五章平面連桿機構(gòu)1( , , )aif 若確定，則得若確定，則得i ia a- - 圖譜圖譜曲柄滑塊機構(gòu)的曲線曲柄滑塊機構(gòu)的曲線1ia 第五章平面連桿機構(gòu)二、非線性補償設(shè)計二、非線性補償設(shè)計 舉例：壓力表設(shè)計中的曲柄滑塊機構(gòu)舉例：壓力表設(shè)計中的曲柄滑塊機構(gòu) （一）壓力表設(shè)計任務(wù)要求：（一）壓力表設(shè)計任務(wù)要求： a. 測量范圍測量范圍01Mpa b. 指針、度

30、盤示數(shù)，度盤標(biāo)度指針、度盤示數(shù)，度盤標(biāo)度角角270270，等分刻度等分刻度 c. 壓力表精度為壓力表精度為1.5級級解析法設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)解析法設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)第五章平面連桿機構(gòu)壓力表測量允許誤差壓力表測量允許誤差 1.5級表測量允許誤差為：在測量范圍內(nèi)級表測量允許誤差為：在測量范圍內(nèi)任一壓力處測量值與標(biāo)準(zhǔn)值（標(biāo)準(zhǔn)表的示任一壓力處測量值與標(biāo)準(zhǔn)值（標(biāo)準(zhǔn)表的示值）之差小于滿幅壓力值）之差小于滿幅壓力pmax 1.5%。 即儀表允許誤差即儀表允許誤差 為為 1Mpa 1.5% 0.015Mpa第五章平面連桿機構(gòu)若壓力表示值曲線全部在兩條平行虛線內(nèi)，若壓力表示值曲線全部在兩條平行虛線內(nèi)，儀表為合格。儀

31、表為合格。 圖中在滿幅壓力和中間一段壓力處測量誤圖中在滿幅壓力和中間一段壓力處測量誤差大于允許誤差，為不合格！差大于允許誤差，為不合格！ P (Mpa ) 27010壓力表示值壓力表示值標(biāo)準(zhǔn)表示值標(biāo)準(zhǔn)表示值測測量量允允許許誤誤差差 第五章平面連桿機構(gòu)（二）彈簧管特性（二）彈簧管特性 測量壓力的敏感元件彈簧管測量壓力的敏感元件彈簧管自由端自由端封閉封閉第五章平面連桿機構(gòu) 在被測壓力在被測壓力p的作的作用下，彈簧管自由端用下，彈簧管自由端沿固定方向產(chǎn)生直線沿固定方向產(chǎn)生直線位移位移s，該直線與自，該直線與自由端切線由端切線t-t成成 角，角， 由彈簧管中心角由彈簧管中心角 0決決定。即定。即 f

32、( 0)。 自由端位移自由端位移s與壓與壓力力p成正比，即成正比，即s=Ks p，故彈簧管，故彈簧管具有線性轉(zhuǎn)換特性。具有線性轉(zhuǎn)換特性。R0 0Otts pC第五章平面連桿機構(gòu)（三）線性傳動方案（三）線性傳動方案彈簧管彈簧管齒輪傳動齒輪傳動指針度盤指針度盤ps(線性轉(zhuǎn)換)(線性傳動)(線性刻度)Otts pC第五章平面連桿機構(gòu) 批量生產(chǎn)中的彈簧管批量生產(chǎn)中的彈簧管特性離散度很大，并存特性離散度很大，并存在非線性，造成滿幅測在非線性，造成滿幅測量值或某一段測量值超量值或某一段測量值超差。而齒輪為恒定傳動差。而齒輪為恒定傳動比傳動，對傳動比沒有比傳動，對傳動比沒有調(diào)整功能。故此方案不調(diào)整功能。故此

33、方案不能滿足儀表測量精度要能滿足儀表測量精度要求。求。Otts pC 第五章平面連桿機構(gòu)（四）加入曲柄滑塊機構(gòu)進行非線性補償方案（四）加入曲柄滑塊機構(gòu)進行非線性補償方案 采用二級放大傳動，第一級為曲柄滑塊機采用二級放大傳動，第一級為曲柄滑塊機構(gòu)，用于非線性補償，應(yīng)按近似線性傳動特構(gòu)，用于非線性補償，應(yīng)按近似線性傳動特性設(shè)計機構(gòu)參數(shù)；第二級為齒輪傳動。性設(shè)計機構(gòu)參數(shù)；第二級為齒輪傳動。彈簧管彈簧管齒輪齒輪指針度盤指針度盤ps(線性轉(zhuǎn)換)(線性傳動)(線性刻度)曲柄滑塊曲柄滑塊(近似線性傳動)第五章平面連桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計的原始數(shù)據(jù)曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計的原始數(shù)據(jù) 滑塊最大位移滑塊最大位移smax：

34、 smax即彈簧管滿幅壓力即彈簧管滿幅壓力 時位移。時位移。 曲柄工作轉(zhuǎn)角曲柄工作轉(zhuǎn)角 g： g=270/i2 i2 二級齒輪傳動比二級齒輪傳動比Otts pC 0eBAEab第五章平面連桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計步驟曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計步驟 初步選定曲柄滑塊初步選定曲柄滑塊 機構(gòu)的機構(gòu)的 、 的值，即的值，即 在在 曲線譜中選定曲線譜中選定 一條曲線。一條曲線。 ia =1 4Oia 第五章平面連桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計步驟曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計步驟 確定曲柄滑塊機構(gòu)的工作區(qū)間。因其傳確定曲柄滑塊機構(gòu)的工作區(qū)間。因其傳動特性為近似線性，故工作區(qū)間在極值點附動特性為近似線性，故工作區(qū)間在極值點附近。近。 以一定步長，利用式以一定步長，利用式 搜索曲線極值點搜索曲線極值點 e。 221cos(cos)sin/(cos)ai第五章平面連桿機構(gòu) 以極值點以極值點 e對稱分布找出初始角對稱分布找出初始角 0(H點點)和終止點和終止點 z(F點點)，及對應(yīng)的，及對應(yīng)的iaH 、 iaF。 有有 0 e g/2 z e g