第二章平面連桿機構(gòu)

1、下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄第一節(jié) 概述第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的基本特性第三節(jié) 鉸接四桿機構(gòu)存在曲柄的條件第四節(jié) 平面四桿機構(gòu)的演化第五節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設計本章目錄本章目錄下一頁下一頁退出退出下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、平面連桿機構(gòu)及其組成一、平面連桿機構(gòu)及其組成定義：若干構(gòu)件用低副聯(lián)接組成的平面機構(gòu)定義：若干構(gòu)件用低副聯(lián)接組成的平面機構(gòu) 低副低副 平面運動平面運動 機構(gòu)機構(gòu)二桿機構(gòu)二桿機構(gòu) 四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)連架桿連桿連架桿機架下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄n優(yōu)點：優(yōu)點： (1)

2、實現(xiàn)多種運動變換和多種軌跡 、 (2)低副機構(gòu)可傳遞較大動力 、 (3)便于加工 (4)運動副保證構(gòu)件接觸,簡單可靠n缺點缺點: : (1)運動副內(nèi)有間隙，運動累積誤差較大 (2)構(gòu)件作變速運動，慣性力不易平衡二、平面連桿機構(gòu)特點二、平面連桿機構(gòu)特點第一節(jié)第一節(jié) 概述概述下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄三、平面連桿機構(gòu)的類型1.鉸鏈鉸鏈四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)曲柄連桿搖桿機架第一節(jié)第一節(jié) 概述概述下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄（2） 雙曲柄機構(gòu)（3） 雙搖桿機構(gòu)（1） 曲柄搖桿機構(gòu)（4） 平行四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)的類型鉸鏈四桿機構(gòu)的類型第一節(jié)第一節(jié) 概述概述下一頁下一頁退出退

3、出上一頁上一頁分目錄分目錄2.有一個滑塊的四桿機構(gòu)有一個滑塊的四桿機構(gòu)(1) 曲柄滑塊機構(gòu)(2) 導桿機構(gòu)(3) 定塊機構(gòu)(4) 搖塊機構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄(1) 正弦機構(gòu)3. 有兩個滑塊的四桿機構(gòu)有兩個滑塊的四桿機構(gòu)(2) 正切機構(gòu)(3) 橢圓機構(gòu)(4) 雙搖塊機構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的基本特征平面四桿機構(gòu)的基本特征一、運動的急回特性和行程速比系數(shù)一、運動的急回特性和行程速比系數(shù)ABCDAB1C1D1AB2C2D2 一般位置極限位置2曲柄AB、連桿BC共線極限位置1曲柄搖桿

4、機構(gòu)：曲柄搖桿機構(gòu)：下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄。角速度為曲柄逆時針勻速轉(zhuǎn)動，極限位置夾角。C1DC2B1B2A12./時間1211121121tCCvtCCBB搖桿平均速度；，擺動角搖桿；，轉(zhuǎn)角曲柄工作行程：./時間2212212212tCCvtCCBB搖桿平均速度；，擺動角搖桿；，轉(zhuǎn)角曲柄空回行程：第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的基本特征平面四桿機構(gòu)的基本特征下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄C1DC2B1B2A12。大于；大于；大于1221212211vvtttt稱為急回特性。，大于工作行程速度空回行程速度12vv第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的基本特征平面四桿機構(gòu)的基

5、本特征下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄C1DC2B1B2A121118011/o212112122112KKKKtttCCtCCvvKK行程速比系數(shù)，機構(gòu)無急回特性。，時，當1210vvK利用急回特性，可縮短非工作時間，提高生產(chǎn)率；利用急回特性，可縮短非工作時間，提高生產(chǎn)率；滿足特殊的工作要求。滿足特殊的工作要求。第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的基本特征平面四桿機構(gòu)的基本特征下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄二、二、 壓力角、傳動角壓力角、傳動角PBC，受力二力桿壓力角壓力角：從動件上所受驅(qū)動：從動件上所受驅(qū)動力方向與力的作用點速度方力方向與力的作用點速度方向的夾角。向的夾角

6、。sincos21PPPP無用功分力有用功分力定義角1、壓力角、壓力角P1P2vCPABCD第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的基本特征平面四桿機構(gòu)的基本特征下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄 90傳動角4050min140130maxmaxmin2、傳動角、傳動角P1P2vCPABCD結(jié)論：傳動角結(jié)論：傳動角越大，壓力角越大，壓力角越小，效率越高越小，效率越高。第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的基本特征平面四桿機構(gòu)的基本特征下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄ABD位置。與機架共線和重疊的出現(xiàn)在曲柄和minmaxmaxmin2、傳動角、傳動角最大、最小位置最大、最小位置ABCD C第二節(jié)

7、第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的基本特征平面四桿機構(gòu)的基本特征下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄三、三、死死點點位位置置 曲柄搖桿機構(gòu)，當搖桿為主動曲柄搖桿機構(gòu)，當搖桿為主動件時，在兩個件時，在兩個(曲柄和連桿共線曲柄和連桿共線)極極限位置：限位置：曲柄上的力通過回轉(zhuǎn)中心曲柄上的力通過回轉(zhuǎn)中心A，產(chǎn)生的力矩為產(chǎn)生的力矩為0，曲柄不轉(zhuǎn)動。，曲柄不轉(zhuǎn)動。稱為死點。稱為死點。這時，壓力角這時，壓力角=90, 傳動角傳動角=0 AD第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的基本特征平面四桿機構(gòu)的基本特征下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄1.利用錯位排列的方法克服死點利用錯位排列的方法克服死點克服死點的方法

8、：克服死點的方法：第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的基本特征平面四桿機構(gòu)的基本特征下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄2.利用慣性克服死點利用慣性克服死點單缸內(nèi)燃機利單缸內(nèi)燃機利用飛輪克服死用飛輪克服死點，并控制速點，并控制速度波動。度波動。飛輪 活塞多缸內(nèi)燃機則利用錯多缸內(nèi)燃機則利用錯位克服死點，缸數(shù)越位克服死點，缸數(shù)越多，速度越平穩(wěn)。多，速度越平穩(wěn)。第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的基本特征平面四桿機構(gòu)的基本特征下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄利用死點位置利用死點位置, ,實現(xiàn)工作要求實現(xiàn)工作要求第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機構(gòu)的基本特征平面四桿機構(gòu)的基本特征下一頁下一頁退出退出上一頁上

9、一頁分目錄分目錄機架：機架：AD連架桿：連架桿：AB,CD連桿連桿: :與機架相對的與機架相對的桿桿BC第三節(jié) 鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的條件曲柄連桿搖桿機架BADC曲柄曲柄:整周回轉(zhuǎn)的整周回轉(zhuǎn)的 連架桿：連架桿：AB搖桿搖桿:擺動的連架擺動的連架桿：桿：CD下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄有曲柄的條件有曲柄的條件dbcadabccbdacabd)()(其余兩桿長度最長桿最短桿)2(b,c,dadacabamin , ) 1 (即，ABDCC2C1B1B2abcd設設AB為曲柄，整周回轉(zhuǎn)為曲柄，整周回轉(zhuǎn)。在極限位置1：AC1D成立成立在極限位置2：AC2D成立成立dcba整理得到整理得

10、到：第三節(jié) 鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的條件下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄有曲柄的條件有曲柄的條件(2)(2)最短桿為機架時，為雙曲柄機構(gòu)。最短桿為機架時，為雙曲柄機構(gòu)。 最短桿為連架桿時，為曲柄搖桿機構(gòu)。最短桿為連架桿時，為曲柄搖桿機構(gòu)。(1)(1) 必要條件：必要條件： 最短桿與最長桿的長度和小于或等于最短桿與最長桿的長度和小于或等于 其余兩桿的長度其余兩桿的長度第三節(jié) 鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的條件下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄第四節(jié)第四節(jié) 平面四桿機構(gòu)的演化平面四桿機構(gòu)的演化一一 、擴大轉(zhuǎn)動副擴大轉(zhuǎn)動副曲柄變成偏心輪曲柄變成偏心輪。適用于曲柄尺寸小，受力大時。下一頁下

11、一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄曲柄滑塊機構(gòu)可看曲柄滑塊機構(gòu)可看作由曲柄搖桿機構(gòu)作由曲柄搖桿機構(gòu)演化而得。演化而得。AABCDBC eABC二、二、轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成移動副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成移動副CD 無限長無限長第四節(jié)第四節(jié) 平面四桿機構(gòu)的演化平面四桿機構(gòu)的演化下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄運動的急回特性和行程速比系數(shù)0e偏心曲柄滑塊機構(gòu)0e對心曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件：beaABCABCe下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄桿之間相對擺動、與ADBCCD為機架為機架BCAD360桿之間能轉(zhuǎn)、與CDBCABABCD曲柄搖桿機構(gòu)三、取不同構(gòu)件為機架三、取不同構(gòu)件為機架ABD第四節(jié)

12、第四節(jié) 平面四桿機構(gòu)的演化平面四桿機構(gòu)的演化下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄AB為機架：雙曲柄機構(gòu)ABCD第四節(jié)第四節(jié) 平面四桿機構(gòu)的演化平面四桿機構(gòu)的演化下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄CD為機架，為機架，雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)ABCD注意注意:若最短桿若最短桿+最長桿最長桿其余兩桿之和，無論其余兩桿之和，無論取哪個構(gòu)件作機架，都是雙搖桿機構(gòu)。取哪個構(gòu)件作機架，都是雙搖桿機構(gòu)。第四節(jié)第四節(jié) 平面四桿機構(gòu)的演化平面四桿機構(gòu)的演化下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄第五節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設計根據(jù)給定的運動條件，確定機構(gòu)運動簡圖的尺寸參數(shù)。同時考慮幾何條件和動力條件，

13、優(yōu)選尺寸。設計要求設計要求：設計方法設計方法：圖解法、解析法、實驗法設計問題：設計問題：1. 根據(jù)從動件的運動規(guī)律 設計四桿機構(gòu) 2. 根據(jù)給定的軌跡 設計四桿機構(gòu)下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄一、根據(jù)從動件位置設計四桿機構(gòu)一、根據(jù)從動件位置設計四桿機構(gòu)已知條件：已知條件：已知連桿已知連桿BC兩個位置兩個位置設計關(guān)鍵設計關(guān)鍵：找鉸鏈中心找鉸鏈中心A、D點的位置點的位置 1.已知連桿兩個位置設計四桿機構(gòu)已知連桿兩個位置設計四桿機構(gòu)設計原理：設計原理： B、C兩點作圓周運動兩點作圓周運動第五節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設計下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄BB1CC1ZaZdAD(1

14、)按比例畫出BC，B1C1(2)作BB1中垂線Za,取A點(3)作CC1中垂線Zd ,取D點(4)連AB,CD,即得機構(gòu)簡圖作圖步驟：作圖步驟：A,D點在中垂線上可任意選取，有無窮多點在中垂線上可任意選取，有無窮多解，考慮結(jié)構(gòu)、受力來最后確定。解，考慮結(jié)構(gòu)、受力來最后確定。第五節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設計下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄已知條件：已知條件：已知搖桿已知搖桿CD兩個極限位置，兩個極限位置， 擺角擺角，初始角，初始角設計關(guān)鍵：設計關(guān)鍵：確定曲柄長度確定曲柄長度2.已知搖桿兩個極限位置設計曲柄搖桿機構(gòu)已知搖桿兩個極限位置設計曲柄搖桿機構(gòu)設計原理：設計原理： 極限位置時曲柄、連桿

15、共線極限位置時曲柄、連桿共線第五節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設計下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄(1)確定機架確定機架AD,按比例畫出按比例畫出(2)按按、，畫出，畫出搖桿搖桿C1D，C2D(3)連連AC1、AC2，有，有作圖步驟：作圖步驟：ADC1C2B1B22/ )(2/ )(121221ACACBCACACABABBCACABBCAC因為極限位置夾角因為極限位置夾角0 0，有急回特性。，有急回特性。第五節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設計下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄ADC1C2B1B2A A若在若在DA，C2C1延長線的交點作為延長線的交點作為A ，機構(gòu)，機構(gòu)沒有急回特性。這時兩個極

16、限位置重合。沒有急回特性。這時兩個極限位置重合。第五節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設計下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄3.已知滑塊兩個極限位置已知滑塊兩個極限位置(行程行程)設計曲柄滑塊機構(gòu)設計曲柄滑塊機構(gòu)已知行程已知行程H（C1、C2位置），求曲柄長度和連桿長度：位置），求曲柄長度和連桿長度：行程行程HabABCC1C2B1B2對心式曲柄滑塊機構(gòu)：對心式曲柄滑塊機構(gòu)：abaH)53(2第五節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設計下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄二、根據(jù)行程速比系數(shù)設計四桿機構(gòu)二、根據(jù)行程速比系數(shù)設計四桿機構(gòu)已知條件：已知條件：已知連桿已知連桿BC兩個位置兩個位置設計關(guān)鍵：設計關(guān)鍵：

17、找鉸鏈中心找鉸鏈中心A點的位置點的位置 1.已知搖桿長已知搖桿長lCD、擺角、擺角、K，設計曲柄搖桿機構(gòu)設計曲柄搖桿機構(gòu)設計原理：設計原理： 平面幾何原理平面幾何原理第五節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設計下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄 B1 C2 C1 D B2E1 E2 90-Zd N O11180.1oKK：計算21.2DCDClDCD、畫出，按比例和點，由定.,;90,.3212121OZCCNCCCCd得交點中垂線作作聯(lián)接.,;,. 42112211值滿足要求的點，有弧上取或在半徑作輔助圓：圓心KACCAECECOCOA計算曲柄和連桿的長度這是兩個極限位置。和連. 521ACAC第五

18、節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設計下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄 B1 C2 C1 D B2E1 E2 90-Zd N OA2/ )(2/ )(1212ACACBCACACAB設計原理：設計原理：平面幾何中，圓周平面幾何中，圓周角角=圓心角的一半圓心角的一半.本題有多解本題有多解。第五節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設計下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄 2.已知機架長已知機架長d、K設計擺動導桿機構(gòu)設計擺動導桿機構(gòu)AC/2B1B2mnad由圖極位夾角=導桿擺角。11180. 1oKK計算ZcCnCmC,. 2導桿極限位置作點，以夾角選取固定鉸鏈點。定在其上按的平分線作AdZC,. 3.,. 411ABaBCmA線的垂線得垂足點點作過第五節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設計下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁分目錄分目錄三、按照兩連架桿位置設計四桿機構(gòu)三、按照兩連架桿位置設計四桿機構(gòu)1、解析法2、實驗法從略。第五節(jié) 平面四桿機構(gòu)的設計下一頁下一頁退出退出上一頁上一頁