第八章連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

1、機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 2第八章第八章 連桿機(jī)構(gòu)的及其設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)的及其設(shè)計(jì)81 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)82 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83 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)84 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)內(nèi)容提要內(nèi)容提要31.1.應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 81 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) 內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)、攪拌機(jī)攪拌機(jī)、輸送機(jī)輸送機(jī)、橢圓儀橢圓儀、機(jī)械手爪機(jī)械手爪、牛頭刨床牛頭刨床、開窗開窗、車門車門、機(jī)器人機(jī)器人、折疊傘等。、折疊傘等。2. 定義（連桿機(jī)構(gòu)或稱低副機(jī)構(gòu)）定義（連桿機(jī)構(gòu)或稱低副機(jī)構(gòu)） 由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接組

2、成的平面由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。特征是：機(jī)構(gòu)。特征是：有一作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，稱為連桿有一作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，稱為連桿.43. 分類：分類： 分為分為空間連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)和和平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu) 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)5 空間連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)6 64. 4. 連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)（優(yōu)缺點(diǎn)）連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)（優(yōu)缺點(diǎn)） 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1 1）采用低副：面接觸、承載大、便于潤(rùn)滑、采用低副：面接觸、承載大、便于潤(rùn)滑、不易磨損，形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的制造不易磨損，形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的制造精度精度。 2 2）改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。）改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，

3、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。 3 3）連桿曲線豐富。可滿足不同要求。）連桿曲線豐富。可滿足不同要求。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1 1）構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大、運(yùn)動(dòng)精度低、效率）構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大、運(yùn)動(dòng)精度低、效率低。低。2 2）產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），且不易平衡，不適合高速。）產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），且不易平衡，不適合高速。3 3）設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。）設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。7 基本型式基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。它演變得到的。名詞解釋：名詞解釋：曲柄曲柄(crank)作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；連桿連桿(coupl

4、er)作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；連架桿連架桿(side link)與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；搖桿搖桿(rocker)作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件； 周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副能作能作360 360 相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。曲柄曲柄連桿連桿搖桿搖桿82 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. 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式8有三種基本型式：有三種基本型式：（1 1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(crank-rocker mechanism)特征：曲柄搖桿特征：曲柄搖桿作用：將曲柄的

5、整周連續(xù)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。作用：將曲柄的整周連續(xù)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。 如如雷達(dá)天線雷達(dá)天線. .輸送機(jī)輸送機(jī) 拉膠片拉膠片9ABC1243DABDC1243雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)曲柄主動(dòng)曲柄主動(dòng)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)2143搖桿主動(dòng)搖桿主動(dòng)31241011（2 2）雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)特征：兩個(gè)曲柄特征：兩個(gè)曲柄作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樽饔茫簩⒌人倩剞D(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人俚人倩蚧蜃兯僮兯倩剞D(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)。應(yīng)用實(shí)例：如應(yīng)用實(shí)例：如火車輪火車輪、 慣性篩慣性篩等等。12A AD DC CB B1 12 23 34 4旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵A AD DC CB B1 12 23 3AB

6、DC1234E6振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)311314ABCD耕地耕地料斗料斗DCAB作者：潘存云教授耕地耕地料斗料斗DCAB實(shí)例：實(shí)例：火車輪火車輪特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)AB = CD特征：特征：兩連架桿等長(zhǎng)且平行，兩連架桿等長(zhǎng)且平行， 連桿連桿作平動(dòng)且始終與機(jī)架平行，兩曲柄以相作平動(dòng)且始終與機(jī)架平行，兩曲柄以相同速度同速度 同向轉(zhuǎn)動(dòng)。同向轉(zhuǎn)動(dòng)。BC = ADABDC攝影平臺(tái)攝影平臺(tái)作者：潘存云教授ADBC作者：潘存云教授BC天平天平播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)15返回返回16反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)中兩相對(duì)桿的長(zhǎng)度分別相等，但不平行。-車門開閉機(jī)構(gòu)車門開閉機(jī)構(gòu)

7、反向反向FAEDGBCABEFDCG注：平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出注：平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定?，F(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定。 采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列?；疖囕喕疖囕?7（3 3）雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)(double crock mechanism)特征：兩個(gè)搖桿特征：兩個(gè)搖桿應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)鑄造翻箱機(jī)構(gòu)風(fēng)扇、風(fēng)扇、起重機(jī)起重機(jī) 爐門爐門 爐門爐門1起落架起落架 夾緊夾緊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)181920212223ABDCE特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)CBABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDCEABDCE電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇

8、座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿ABDC24(1) (1) 改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(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)(slider-crank mechanism)雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu) 正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)s=l sin l2.2.平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式 25(2)(2)改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸（改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸（偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)）26(3)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架（情況選不同的構(gòu)件為機(jī)架（情況1 1）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)

9、動(dòng)(回轉(zhuǎn)）導(dǎo)桿回轉(zhuǎn)）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC（導(dǎo)桿（導(dǎo)桿4作擺動(dòng)）作擺動(dòng)）（導(dǎo)桿（導(dǎo)桿4作轉(zhuǎn)動(dòng)）作轉(zhuǎn)動(dòng)）27擺動(dòng)（對(duì)心）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)（對(duì)心）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)（回轉(zhuǎn)）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)（回轉(zhuǎn)）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)28牛頭刨床牛頭刨床(擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu))應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例:ABDC1243C2C12930應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例B234C1A自卸卡車舉升機(jī)構(gòu)自卸卡車舉升機(jī)構(gòu)(3)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架（情況二）（情況二）應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例B34C1A2應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例4A1B23C應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例13C4AB2應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例A1C234B導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A

10、2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄搖塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)314A2BC31(3)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架（情況三）（情況三）314A2BC直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)手搖唧筒手搖唧筒這種通過選擇不同構(gòu)件作為機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的這種通過選擇不同構(gòu)件作為機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的方法稱為：方法稱為：機(jī)構(gòu)的倒置機(jī)構(gòu)的倒置BC3214AABC321432abdcCBAD平面四桿機(jī)構(gòu)具有平面四桿機(jī)構(gòu)具有周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副可能存在可能存在曲柄。曲柄。b(d a)+ c則由則由BCD可得：可得：則由則由B”C”D可得：可得：a+d b + cc(d a)+ bAB為最短桿為最短桿 a+b c

11、+ d83 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)1.1.平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件C”abdcADd- - a設(shè)設(shè)adad，同理有：，同理有： da, db, dcAD為最短桿為最短桿將以上三式兩兩相加得：將以上三式兩兩相加得： a b, ac, ad 33（2）最短桿為連架桿或機(jī)架最短桿為連架桿或機(jī)架 ( (即組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿之即組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿之一）一）可知：可知：當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是周轉(zhuǎn)副。副都是周轉(zhuǎn)副。曲柄存在的條件：曲柄存在的條件：（1）最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之

12、和應(yīng)其他兩桿長(zhǎng)度之和其他兩桿長(zhǎng)度之和此時(shí)，鉸鏈此時(shí)，鉸鏈A為周轉(zhuǎn)副。為周轉(zhuǎn)副。若取若取BC為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈B也是周轉(zhuǎn)副。也是周轉(zhuǎn)副。 稱為桿長(zhǎng)條件。稱為桿長(zhǎng)條件。ABCDabcd34曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的觀察曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的觀察特點(diǎn)：特點(diǎn)：曲柄與曲柄與連桿出連桿出現(xiàn)一次現(xiàn)一次共線、共線、一次重一次重合合(avi)35特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. 搖桿與連桿搖桿與連桿均未出現(xiàn)重合均未出現(xiàn)重合(或共線或共線)現(xiàn)象；現(xiàn)象；2. 固定鉸鏈均固定鉸鏈均為整周回轉(zhuǎn)鉸為整周回轉(zhuǎn)鉸鏈；連桿上兩鏈；連桿上兩活動(dòng)鉸鏈均為活動(dòng)鉸鏈均為非整周回轉(zhuǎn)鉸非整周回轉(zhuǎn)鉸鏈。鏈。雙曲柄機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特

13、點(diǎn)的觀察雙曲柄機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的觀察(avi)36雙搖雙搖桿機(jī)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特動(dòng)特點(diǎn)的點(diǎn)的觀察觀察滿足桿長(zhǎng)條件滿足桿長(zhǎng)條件37不滿足桿長(zhǎng)條件不滿足桿長(zhǎng)條件38（1 1）當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，說明存在周轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇）當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，說明存在周轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。不同的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。 a a：以最短桿的相鄰桿為機(jī)架為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：以最短桿的相鄰桿為機(jī)架為曲柄搖桿機(jī)構(gòu) b b：以最短桿為機(jī)架為雙曲柄機(jī)構(gòu)：以最短桿為機(jī)架為雙曲柄機(jī)構(gòu) c c：以最短桿的相對(duì)桿為機(jī)架為雙搖桿機(jī)構(gòu)：以最短桿的相對(duì)桿為機(jī)架為雙搖桿機(jī)構(gòu)分析說明分析說明（判斷機(jī)構(gòu)類型的步驟）（判斷機(jī)構(gòu)類

14、型的步驟）最短桿為連架桿最短桿為機(jī)架最短桿為連桿39機(jī)架機(jī)架1 1機(jī)架機(jī)架2 2機(jī)架機(jī)架3 3機(jī)架機(jī)架4 4ABCD1234雙曲柄雙曲柄ABCD1234曲柄搖桿曲柄搖桿ABCD1234雙搖桿雙搖桿ABCD1234曲柄搖桿曲柄搖桿ABCD1234鉸鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈鉸鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈40（2 2）當(dāng)不滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，無周轉(zhuǎn)副，）當(dāng)不滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，無周轉(zhuǎn)副，此時(shí)無論取哪一桿件為機(jī)架，均為此時(shí)無論取哪一桿件為機(jī)架，均為雙搖桿雙搖桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。41推廣到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)推廣到曲柄滑塊機(jī)構(gòu) a. 對(duì)心式對(duì)心式a + LAD b + LCDBACab對(duì)心式對(duì)心式D D a bb. 偏置式偏置式D D a + LAD

15、b + LCD而：而：LAD = = LCD + e所以：所以：a + e bABCeba偏置式偏置式42(2) 推廣到導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)推廣到導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)BACabD D BACab 若兩連架桿均整周回轉(zhuǎn)，則若兩連架桿均整周回轉(zhuǎn)，則機(jī)架應(yīng)最短，而機(jī)架應(yīng)最短，而LAD = LCD ，所以有所以有: a b時(shí)，時(shí)，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。(avi)43例題：如圖例題：如圖1 1所示的四桿機(jī)構(gòu)中，各構(gòu)件的長(zhǎng)度分別為所示的四桿機(jī)構(gòu)中，各構(gòu)件的長(zhǎng)度分別為BC=60mm, CD=30mm,BC=60mm, CD=30mm, AD=40mm, AD=40mm, 問：通過調(diào)整問：通過調(diào)整ABAB桿的長(zhǎng)度，桿的長(zhǎng)度，能

16、否得到雙曲柄機(jī)構(gòu)？為什么？能否得到雙曲柄機(jī)構(gòu)？為什么？ 通過調(diào)整通過調(diào)整ABAB桿的長(zhǎng)度，不能得到雙曲柄機(jī)構(gòu)桿的長(zhǎng)度，不能得到雙曲柄機(jī)構(gòu). .這是因?yàn)樗臈U機(jī)構(gòu)在滿足有整轉(zhuǎn)副存在的條件下，必須這是因?yàn)樗臈U機(jī)構(gòu)在滿足有整轉(zhuǎn)副存在的條件下，必須以最短桿為機(jī)架，才能得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。以最短桿為機(jī)架，才能得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。 而在本題中而在本題中ADCDADCD， 故無論故無論ABAB如何變化，均不能得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。如何變化，均不能得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。44 例例2 2：判斷圖示兩個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型：判斷圖示兩個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型解：對(duì)圖解：對(duì)圖(a)，有：，有： 30 + 70 40 + 55 該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)

17、構(gòu)。該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 對(duì)圖對(duì)圖(b)，有：，有： 20 + 80 tt2 2 V V2 2 V V1 12212tCCV)180/(21CCB250 K為行程速比系數(shù)為行程速比系數(shù)12VVK 18018021tt 2)2)且且越大，越大，K K值越大，急回性質(zhì)越明顯。值越大，急回性質(zhì)越明顯。 說明說明:1):1)只要只要 0 ， 就有就有 KK1，存在急回運(yùn)動(dòng)。，存在急回運(yùn)動(dòng)。K的取值范圍：的取值范圍：1K90BCD90時(shí)，時(shí)， 180180- BCD- BCDABCDCDBAFF”F當(dāng)當(dāng)BCDBCD最小或最大時(shí)，最小或最大時(shí)，都有可能出現(xiàn)都有可能出現(xiàn)minmin(Vc)56C1B1abc

18、dDA證明：由余弦定律有：證明：由余弦定律有： ( (第一次共線第一次共線) ) B B1 1C C1 1D Darccosbarccosb2 2+c+c2 2-(d-a)-(d-a)2 2/(2bc) (8-7a)/(2bc) (8-7a) BB2 2C C2 2D Darccosbarccosb2 2+c+c2 2-(d+a)-(d+a)2 2/(2bc)/(2bc)若若B B1 1C C1 1D90D90, ,則則若若B B2 2C C2 2D90D90, , 則則1 1B B1 1C C1 1D D2 2180180-B-B2 2C C2 2D (8-7b)D (8-7b)1 1min

19、minBB1 1C C1 1D, 180D, 180-B-B2 2C C2 2DDminminC2B22 2( (第二次共線第二次共線) )57ABCmin導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角的確定導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角的確定BACFVC結(jié)論：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角結(jié)論：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角衡等于衡等于90 ，即壓力角，即壓力角a a恒恒等等于于0 。58F4. .機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置(1)(1)定義定義 搖桿為主動(dòng)件，搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲柄兩次共線且連桿與曲柄兩次共線時(shí)時(shí)，有：有：此時(shí)此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng). .稱此位置為：稱此位置為：“死點(diǎn)死點(diǎn)”0 00 0F0 0592). 死點(diǎn)位置的確定死點(diǎn)位置的確定

20、在四桿機(jī)構(gòu)中當(dāng)在四桿機(jī)構(gòu)中當(dāng)從動(dòng)件與連桿共線或重合從動(dòng)件與連桿共線或重合時(shí)，機(jī)構(gòu)時(shí)，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置。處于死點(diǎn)位置。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中曲柄曲柄為主動(dòng)件時(shí)為主動(dòng)件時(shí)VBFBFCVCCa aDABMC結(jié)論：無死點(diǎn)位置結(jié)論：無死點(diǎn)位置存在存在60 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿搖桿為主動(dòng)件時(shí)為主動(dòng)件時(shí)DABC結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)當(dāng)a a= 90(=0)時(shí)，即連桿與曲時(shí)，即連桿與曲柄出現(xiàn)共線和重合時(shí)，機(jī)構(gòu)出現(xiàn)死點(diǎn)位柄出現(xiàn)共線和重合時(shí)，機(jī)構(gòu)出現(xiàn)死點(diǎn)位置。置。MFCVCa aVBFBB2C2B1BC161 雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)結(jié)論：雙曲柄機(jī)構(gòu)結(jié)論：雙曲柄機(jī)構(gòu)無論哪個(gè)曲柄做原

21、動(dòng)無論哪個(gè)曲柄做原動(dòng)件，都無死點(diǎn)位置存在；件，都無死點(diǎn)位置存在；雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)無無論哪個(gè)搖桿做原動(dòng)件，都有死點(diǎn)位置存論哪個(gè)搖桿做原動(dòng)件，都有死點(diǎn)位置存在；在；(avi)6263機(jī)構(gòu)是否出現(xiàn)死點(diǎn)的判斷：機(jī)構(gòu)是否出現(xiàn)死點(diǎn)的判斷： 若原動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則一定會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位若原動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則一定會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位置；其處于連桿與從動(dòng)件共線和重合之處。置；其處于連桿與從動(dòng)件共線和重合之處。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（曲柄為主動(dòng)件）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（曲柄為主動(dòng)件）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（搖桿為主動(dòng)件）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（搖桿為主動(dòng)件）FB1VB3FB3A BD1234VB2FB2A BD1234VB2FB2VB1643)3)避免措施：避免措施： 兩組機(jī)

22、構(gòu)錯(cuò)開排列，如兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列，如火車輪機(jī)構(gòu)火車輪機(jī)構(gòu); ;靠飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）?？匡w輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。FAEDGBCABEFDCG65工件工件ABCD1234PABCD1234工件工件P鉆孔夾具鉆孔夾具=0=0TABDC飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架ABCD=0=0F4)4)利用死點(diǎn)進(jìn)行工作利用死點(diǎn)進(jìn)行工作：飛機(jī)起落架、鉆夾具等。飛機(jī)起落架、鉆夾具等。66極位與死點(diǎn)的異同：極位與死點(diǎn)的異同： 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：都是機(jī)構(gòu)中曲柄和連桿共線的都是機(jī)構(gòu)中曲柄和連桿共線的位置，位置，不同之處：不同之處：在于極點(diǎn)出現(xiàn)在曲柄為原動(dòng)件時(shí)，而死點(diǎn)在于極點(diǎn)出現(xiàn)在曲柄為原動(dòng)件時(shí)，而死點(diǎn)出現(xiàn)在以搖桿

23、為原動(dòng)件，曲柄為從出現(xiàn)在以搖桿為原動(dòng)件，曲柄為從動(dòng)件時(shí)動(dòng)件時(shí)。67ABlBClCDlADlADCDminAB例題例題1. 在圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿長(zhǎng)度分別為在圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿長(zhǎng)度分別為=28mm，=52mm，=50mm，=72m (1) 若取若取為機(jī)架，求該機(jī)構(gòu)的極位夾角為機(jī)架，求該機(jī)構(gòu)的極位夾角，桿，桿的最大擺角的最大擺角和最小傳動(dòng)角和最小傳動(dòng)角(2) 若取若取為機(jī)架，該機(jī)構(gòu)將演化成何種類型的機(jī)構(gòu)為機(jī)架，該機(jī)構(gòu)將演化成何種類型的機(jī)構(gòu)?為什么為什么?請(qǐng)說明這時(shí)請(qǐng)說明這時(shí) C 、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副? 68697084 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)

24、構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、一、 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題 機(jī)構(gòu)選型根據(jù)給定的（運(yùn)動(dòng)）要求選機(jī)構(gòu)選型根據(jù)給定的（運(yùn)動(dòng)）要求選 擇機(jī)構(gòu)的類型；擇機(jī)構(gòu)的類型；尺度綜合確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)尺度綜合確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長(zhǎng)度長(zhǎng)度 尺寸尺寸)。 同時(shí)要滿足其他輔助條件：同時(shí)要滿足其他輔助條件：a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長(zhǎng)比恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長(zhǎng)比恰當(dāng)、 運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)合理等）運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)合理等）;b)動(dòng)力條件（如動(dòng)力條件（如min）;c)運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件等。運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件等。1. 基本問題基本問題71ADCB飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架BC2. 三類設(shè)計(jì)要求：三類設(shè)計(jì)要求：1) 滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

25、，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。函數(shù)機(jī)構(gòu)函數(shù)機(jī)構(gòu)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù)數(shù) y=logxxy=logxABCD722) 滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。即滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。即要求連桿能占據(jù)一系列的預(yù)定位置要求連桿能占據(jù)一系列的預(yù)定位置稱為剛體導(dǎo)引稱為剛體導(dǎo)引問題問題(body guidance)要求連桿在兩個(gè)位置垂要求連桿在兩個(gè)位置垂直地面且相差直地面且相差180 CBABDC3) 3) 滿足預(yù)定的軌跡要求，即要求連桿上某點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)預(yù)滿足預(yù)定的軌跡要求，即要求連桿

26、上某點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡。如右圖所示定的軌跡。如右圖所示攪拌機(jī)攪拌機(jī)。攪拌機(jī)攪拌機(jī)733. 給定的設(shè)計(jì)條件：給定的設(shè)計(jì)條件：1) 幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）2) 運(yùn)動(dòng)條件（給定運(yùn)動(dòng)條件（給定K）3) 動(dòng)力條件（給定動(dòng)力條件（給定minmin）4. 設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)法74二、用圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、用圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1. 按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)觀察分析觀察分析: 爐門爐門不可能是連架桿，只能不可能是連架桿，只能是連桿是連桿 只對(duì)此兩位置的準(zhǔn)確性有要只對(duì)此兩位置的準(zhǔn)確性有要求求E1

27、E2爐門爐門爐膛爐膛 所要解決的問題是尋找所要解決的問題是尋找A A、B B、C C、D D，即各桿桿長(zhǎng)，即各桿桿長(zhǎng)根據(jù)所給定條件的不同，有兩種情況：根據(jù)所給定條件的不同，有兩種情況：a. a. 已知連桿位置及活動(dòng)鉸鏈找固定鉸鏈已知連桿位置及活動(dòng)鉸鏈找固定鉸鏈b. b. 已知連桿位置及固定鉸鏈找活動(dòng)鉸鏈已知連桿位置及固定鉸鏈找活動(dòng)鉸鏈75E 按給定的行程速比系數(shù)按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（重點(diǎn)重點(diǎn)）(1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)計(jì)算計(jì)算180(K-1)/(K+1);已知：已知：CD桿長(zhǎng)為桿長(zhǎng)為c，擺角，擺角及及K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。步驟如下：步驟如下：任取一點(diǎn)任

28、取一點(diǎn)D D，作等腰三角形腰長(zhǎng)為，作等腰三角形腰長(zhǎng)為CDCD，夾角，夾角為為;取取l=c/CD作作C2PC1C2，作，作C1P使使作作P PC1C2的外接圓，則的外接圓，則A點(diǎn)必在此圓上。點(diǎn)必在此圓上。(C2AC1=) ) C2C1P=90,交于交于P;P; 90-PDAC1C2選定選定A，設(shè)曲柄為，設(shè)曲柄為a ，連桿為，連桿為b ，則，則: :（為方便?。榉奖闳=1）以以A為圓心，為圓心，AC2為半徑作弧交為半徑作弧交AC1于于E,E,得：得： a =EC1/ 2 b = =AC1EC1/ 2, ,AC2= =b- -a= = a =(AC1- -AC2)/ 2，b =(AC1+ +AC

29、2)/ 2 AC1= =a+ +b說明：顯然任取說明：顯然任取A點(diǎn)有無窮解，點(diǎn)有無窮解，F(xiàn)G為劣弧段，為劣弧段，A點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離G（F）點(diǎn)。）點(diǎn)。GF7640min77（1）由于雷達(dá)天線俯仰傳動(dòng)時(shí)不應(yīng)有急回作用，故有：）由于雷達(dá)天線俯仰傳動(dòng)時(shí)不應(yīng)有急回作用，故有： 解解1K0 （2）選取比例尺）選取比例尺l1mm/mm，并利用已知條件作圖如下：，并利用已知條件作圖如下： 78（3）從圖上量得：）從圖上量得：mm7552ACmm4831AC（4）因此有：）因此有：mm136212ABACAClmm619212BCACACl（5）作出可能為最小傳動(dòng)角的兩個(gè)位置（即曲柄與機(jī)架共線的）作出可能為最小

30、傳動(dòng)角的兩個(gè)位置（即曲柄與機(jī)架共線的位置），經(jīng)判斷，在曲柄與機(jī)架重疊共線時(shí)，傳動(dòng)角為最小，且位置），經(jīng)判斷，在曲柄與機(jī)架重疊共線時(shí)，傳動(dòng)角為最小，且量得：量得：4070min 結(jié)論：傳動(dòng)角結(jié)論：傳動(dòng)角滿足要求滿足要求793. 已知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)搖桿已知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)搖桿CD的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度lCD=75 mm，機(jī)，機(jī)架架AD的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度lAD=100 mm，行程速比系數(shù)，行程速比系數(shù)K=1.25，搖，搖桿的右極限位置與機(jī)架間的夾角桿的右極限位置與機(jī)架間的夾角 。（ m/mm） 45 0025.0 l 試求曲柄和連桿的長(zhǎng)度試求曲柄和連桿的長(zhǎng)度lAB、lBC。80（1）計(jì)算極位夾角）計(jì)算極位夾角解解（2）作

31、圖，并計(jì)算）作圖，并計(jì)算lAB、lBC18018025. 1K 20m0375. 015ABllm10875. 05 .43BCll81E222ae(2) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)H已知已知K，滑塊行程，滑塊行程H，偏距，偏距e，設(shè)，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)計(jì)此機(jī)構(gòu) 。即求曲柄長(zhǎng)a、連桿長(zhǎng)b。計(jì)算計(jì)算: 180(K-1)/(K+1);作作C1C2 H H作射線作射線C2O使使C1C2O=90, , 以以O(shè)為圓心，為圓心，C1O為半徑作圓。為半徑作圓。以以A為圓心為圓心，AC2為半徑作弧交為半徑作弧交AC1于于E，得：（為方便取，得：（為方便取l=1） AC1= =a+ +b AC2= =b- -a 從而得從

32、而得作射線作射線C1O使使C2C1 O=90。 作偏距線作偏距線e/e/C1C2 ，交圓弧于，交圓弧于A，即為所求。，即為所求。(C2AC1=) )C2C19090-o9090-Aa=EC1/ 2b= AC1EC1/ 2有唯一解。有唯一解。84ADmn=D(3) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析：分析： 由于由于與與導(dǎo)桿擺角導(dǎo)桿擺角相等，設(shè)計(jì)此相等，設(shè)計(jì)此 機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄 a。計(jì)算計(jì)算180180(K-1)/(K+1);任選任選D作作mDn，取取A點(diǎn)，使得點(diǎn)，使得AD=d, 則則: : a=dsin( a=dsin(/2)/2)=Ad作角分線作角分線; ;已知：機(jī)架長(zhǎng)度已知：

33、機(jī)架長(zhǎng)度d，K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。85經(jīng)典綜合例題經(jīng)典綜合例題: : 86解解 由圖中的幾何關(guān)系可知，該機(jī)由圖中的幾何關(guān)系可知，該機(jī)構(gòu)的極位夾角構(gòu)的極位夾角 303060 4 . 1180180 K 由圖中幾何關(guān)系還可得到由圖中幾何關(guān)系還可得到 60sin10060sin60sin30sinACABBCBCABleellell350) 13(50) 13(50BCABell87 當(dāng)滑塊在行程范圍內(nèi)任意位置當(dāng)滑塊在行程范圍內(nèi)任意位置時(shí)，其壓力角可通過下式計(jì)算：時(shí)，其壓力角可通過下式計(jì)算： BCABsinsinllea顯然，除了曲柄轉(zhuǎn)角顯然，除了曲柄轉(zhuǎn)角 之外，其它之外，其它參數(shù)均為常數(shù)，所以，當(dāng)參數(shù)均為常數(shù)，所以，當(dāng) 90時(shí)，時(shí)，壓力角最大，且最大壓力角為：壓力角最大，且最大壓力角為： 4 .64maxa a883. 已知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)搖桿已知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)搖桿CD的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度lCD=75 mm，機(jī)，機(jī)架架AD的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度lAD=100 mm，行程速比系數(shù)，行程速比系數(shù)K=1.25，搖，搖桿的右極限位置與機(jī)架間的夾角桿的右極限位置與機(jī)架間的夾角 。（ m/mm） 45 0025.0 l 試求曲柄和連桿的長(zhǎng)度試求曲柄和連桿的長(zhǎng)度lAB、lB