第三章平面連桿機(jī)構(gòu)

1、第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第三章平面連桿機(jī)構(gòu) 第一節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用第一節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用 第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性 第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第四節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)第四節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 第一節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用第一節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。如平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。如圖圖3一一1所示，在鉸所示，在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各運(yùn)動(dòng)副均是轉(zhuǎn)動(dòng)副，其固定不動(dòng)的構(gòu)件鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各運(yùn)動(dòng)副均是轉(zhuǎn)動(dòng)副，其固定不動(dòng)的構(gòu)件

2、4稱為機(jī)架稱為機(jī)架;與機(jī)架相連的構(gòu)件與機(jī)架相連的構(gòu)件1和構(gòu)件和構(gòu)件3稱為連架桿，其中能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為曲稱為連架桿，其中能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為曲柄，不能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為搖桿柄，不能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為搖桿;不與機(jī)架直接連接的構(gòu)件不與機(jī)架直接連接的構(gòu)件2稱為連桿，稱為連桿，連桿作復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)。連桿作復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)其兩連架桿運(yùn)動(dòng)形式，又可分為三種型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)其兩連架桿運(yùn)動(dòng)形式，又可分為三種型式 1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿中一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿中一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，則稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)則稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(圖圖

3、3一一1)。下一頁返回第一節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用第一節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用 2.雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿均為曲柄，則稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿均為曲柄，則稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)(圖圖3一一4)。這種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是當(dāng)主動(dòng)曲柄連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄。這種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是當(dāng)主動(dòng)曲柄連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄也作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。也作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖圖3一一5所示的慣性篩機(jī)構(gòu)中所示的慣性篩機(jī)構(gòu)中ABCD就是雙曲柄機(jī)構(gòu)。就是雙曲柄機(jī)構(gòu)。當(dāng)曲柄當(dāng)曲柄AB作等角速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，另一曲柄作等角速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，另一曲柄CD作變角速轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過構(gòu)件作變角速轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過構(gòu)件CE使篩子使篩子6產(chǎn)生變速

4、直線運(yùn)動(dòng)。這樣，便可利用篩上物料的慣性來篩產(chǎn)生變速直線運(yùn)動(dòng)。這樣，便可利用篩上物料的慣性來篩選物料。選物料。3.雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿均為搖桿，則稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿均為搖桿，則稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)(圖圖3一一10)下一頁上一頁返回第一節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用第一節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式 1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 在在圖圖3一一14(a)所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，隨著搖桿所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，隨著搖桿3長度的增加，長度的增加，C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡m一一m逐漸趨于平緩。當(dāng)搖桿逐漸趨于平緩。

5、當(dāng)搖桿3的長度增至無限大時(shí)，的長度增至無限大時(shí)，C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡則成為直線點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡則成為直線m一一m(圖圖3一一14(b)，這時(shí)構(gòu)件，這時(shí)構(gòu)件3由搖桿演變由搖桿演變成滑塊，轉(zhuǎn)動(dòng)副成滑塊，轉(zhuǎn)動(dòng)副D也轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副，于是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化成曲柄滑也轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副，于是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)塊機(jī)構(gòu)(圖圖3一一14(c) ,(d) )，直線，直線m一一m即為滑塊導(dǎo)路的中心線即為滑塊導(dǎo)路的中心線 當(dāng)滑塊導(dǎo)路中心線當(dāng)滑塊導(dǎo)路中心線m一一m通過曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心通過曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心A時(shí)，則稱該機(jī)構(gòu)為時(shí)，則稱該機(jī)構(gòu)為對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(圖圖3一一14(c);若當(dāng)滑塊導(dǎo)路中心線若當(dāng)滑塊導(dǎo)路中心線m一

6、一m不通過不通過曲柄回轉(zhuǎn)中心曲柄回轉(zhuǎn)中心A而有一偏距。時(shí)，則稱該機(jī)構(gòu)為偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)而有一偏距。時(shí)，則稱該機(jī)構(gòu)為偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(圖圖3一一14(d)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床、送料機(jī)等機(jī)械中。沖床、送料機(jī)等機(jī)械中。下一頁上一頁返回第一節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用第一節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用 2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可以看成是改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可以看成是改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(圖圖3一一15(a)中的固定構(gòu)中的固定構(gòu)件演化而來的。演化后在滑塊中與滑塊做相對移動(dòng)的構(gòu)件稱為導(dǎo)桿。件演化而來的。演化后在滑塊

7、中與滑塊做相對移動(dòng)的構(gòu)件稱為導(dǎo)桿。 3.偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu) 在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若要求滑塊行程較小則必須減小曲柄長度。在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若要求滑塊行程較小則必須減小曲柄長度。由于結(jié)構(gòu)上的困難，很難在較短的曲柄上制造出兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，往往采由于結(jié)構(gòu)上的困難，很難在較短的曲柄上制造出兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，往往采用轉(zhuǎn)動(dòng)副中心與幾何中心不重合的偏心輪來代替曲柄用轉(zhuǎn)動(dòng)副中心與幾何中心不重合的偏心輪來代替曲柄(圖圖3-20(a)。兩。兩中心間的距離中心間的距離e稱為偏距，其值即為曲柄長度，圖中滑塊行程為稱為偏距，其值即為曲柄長度，圖中滑塊行程為2e這這種將曲柄作成偏心輪形狀的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為偏心輪機(jī)構(gòu)，它可視為種將曲柄

8、作成偏心輪形狀的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為偏心輪機(jī)構(gòu)，它可視為是是圖圖3 -20(b)中的轉(zhuǎn)動(dòng)副中的轉(zhuǎn)動(dòng)副B擴(kuò)大到包容轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大到包容轉(zhuǎn)動(dòng)副A，使構(gòu)件，使構(gòu)件1成為轉(zhuǎn)動(dòng)中心成為轉(zhuǎn)動(dòng)中心在在A點(diǎn)的偏心輪而成，因此其運(yùn)動(dòng)特性與原曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等效。同理，點(diǎn)的偏心輪而成，因此其運(yùn)動(dòng)特性與原曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等效。同理，也可將也可將圖圖3 -20(c)所示的另一種偏心輪機(jī)構(gòu)演化成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)所示的另一種偏心輪機(jī)構(gòu)演化成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(圖圖3 -20(d) )，其運(yùn)動(dòng)特性與原機(jī)構(gòu)也完全相同。，其運(yùn)動(dòng)特性與原機(jī)構(gòu)也完全相同。上一頁返回第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性一、曲柄存在條件一、曲柄存在

9、條件 圖圖3一一21所示為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)構(gòu)件所示為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)構(gòu)件1、構(gòu)件、構(gòu)件2,構(gòu)件構(gòu)件3和構(gòu)件和構(gòu)件4的的長度分別為長度分別為a ,b,c和和d，并取，并取ad當(dāng)構(gòu)件當(dāng)構(gòu)件1能繞點(diǎn)能繞點(diǎn)A做整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件做整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件1必須能通過與構(gòu)件必須能通過與構(gòu)件4共線的兩位置共線的兩位置AB1和和AB2。故此，可導(dǎo)出構(gòu)件。故此，可導(dǎo)出構(gòu)件1作作為曲柄的條件。為曲柄的條件。 當(dāng)構(gòu)件當(dāng)構(gòu)件1轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)至AB1時(shí)，形成時(shí)，形成B1 C1D，根據(jù)三角形任意兩邊長度，根據(jù)三角形任意兩邊長度之和必大于第三邊長度的幾何關(guān)系并考慮到極限情況，得之和必大于第三邊長度的幾何關(guān)系并考慮到極限情況，得 當(dāng)構(gòu)件當(dāng)構(gòu)

10、件1轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)至AB2時(shí)，形成時(shí)，形成B2 C2D，同理可得，同理可得下一頁返回第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性即可寫成即可寫成將式將式(3一一1)、式、式(3 -2)、式、式(3一一3)中的三個(gè)不等式兩兩相加，化簡后得中的三個(gè)不等式兩兩相加，化簡后得下一頁上一頁返回第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性 由上述關(guān)系可知，在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，要使構(gòu)件由上述關(guān)系可知，在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，要使構(gòu)件1為曲柄，它必為曲柄，它必須是四桿中之最短桿，且最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩須是四桿中之最短桿，且最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之

11、和。考慮到更一般的情形，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件桿長度之和?？紤]到更一般的情形，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件概括為概括為:1)連架桿與機(jī)架中必有一桿是最短桿。連架桿與機(jī)架中必有一桿是最短桿。2)最短桿與最長桿長度之和必小于或等于其余兩桿長度之和。最短桿與最長桿長度之和必小于或等于其余兩桿長度之和。下一頁上一頁返回第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性二、急回特性和行程速比系數(shù)二、急回特性和行程速比系數(shù) 當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿往復(fù)擺動(dòng)的平均速度是不同的，搖桿的當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿往復(fù)擺動(dòng)的平均速度是不同的，搖桿的這種運(yùn)動(dòng)特性稱為急回特性。為了表明該急回特性的相對程

12、度，通常這種運(yùn)動(dòng)特性稱為急回特性。為了表明該急回特性的相對程度，通常用用v2與與v1的比值的比值K來衡量，來衡量，K稱為行程速比系數(shù)，即稱為行程速比系數(shù)，即 當(dāng)給定行程速比系數(shù)當(dāng)給定行程速比系數(shù)K后，機(jī)構(gòu)的極位夾角可由下式計(jì)算后，機(jī)構(gòu)的極位夾角可由下式計(jì)算下一頁上一頁返回第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性三、壓力角和傳動(dòng)角三、壓力角和傳動(dòng)角 在生產(chǎn)實(shí)踐中，不僅要求連桿機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而在生產(chǎn)實(shí)踐中，不僅要求連桿機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且還希望機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活、效率較高，也就是要求具有良好的傳力性能。且還希望機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活、效率較高，也就是要求具有良好的傳力

13、性能。而壓力角而壓力角(或傳動(dòng)角或傳動(dòng)角)則是判斷機(jī)構(gòu)傳力性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志。在則是判斷機(jī)構(gòu)傳力性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志。在圖圖3 - 24所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若忽略各桿的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦，則所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若忽略各桿的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦，則主動(dòng)曲柄主動(dòng)曲柄AB通過連桿通過連桿BC作用于從動(dòng)搖桿作用于從動(dòng)搖桿CD上的力上的力F是沿桿是沿桿BC方向。方向。把從動(dòng)搖桿把從動(dòng)搖桿CD所受的力所受的力F與力作用點(diǎn)與力作用點(diǎn)C的速度的速度vc 間所夾的銳角間所夾的銳角a稱為稱為壓力角。壓力角。下一頁上一頁返回第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性四、死點(diǎn)位置四、死點(diǎn)位置

14、 圖圖3 - 25所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若取搖桿所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若取搖桿CD為主動(dòng)件，則當(dāng)搖為主動(dòng)件，則當(dāng)搖桿在兩極限位置桿在兩極限位置C,D,C, D時(shí)，連桿時(shí)，連桿BC與從動(dòng)曲柄與從動(dòng)曲柄AB將出現(xiàn)兩次共線。將出現(xiàn)兩次共線。這時(shí)，若不計(jì)各桿的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦，則搖桿這時(shí)，若不計(jì)各桿的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦，則搖桿CD通過連桿通過連桿BC(此時(shí)為二力桿此時(shí)為二力桿)傳給曲柄傳給曲柄AB的力必通過鉸鏈中心的力必通過鉸鏈中心A，出現(xiàn)，出現(xiàn) =0 (即即a=90)的情況。因該作用力對的情況。因該作用力對A點(diǎn)的力矩為零，故曲柄點(diǎn)的力矩為零，故曲柄AB不會(huì)轉(zhuǎn)不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)的該位置稱為死點(diǎn)位置。

15、由上述可見，四桿機(jī)構(gòu)中是否存在動(dòng)。機(jī)構(gòu)的該位置稱為死點(diǎn)位置。由上述可見，四桿機(jī)構(gòu)中是否存在死點(diǎn)位置，決定于從動(dòng)件是否與連桿共線。死點(diǎn)位置，決定于從動(dòng)件是否與連桿共線。 機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置并非總是起消極作用。在工程實(shí)際中，不少場合機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置并非總是起消極作用。在工程實(shí)際中，不少場合也利用機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置來實(shí)現(xiàn)一定的工作要求。也利用機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置來實(shí)現(xiàn)一定的工作要求。圖圖3 - 27所示的夾緊所示的夾緊工件用的連桿式快速夾具，就是利用死點(diǎn)位置來夾緊工件的。工件用的連桿式快速夾具，就是利用死點(diǎn)位置來夾緊工件的。上一頁返回第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)

16、構(gòu)一、按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 在設(shè)計(jì)該類四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，通常按實(shí)際需要先給定行程速比系數(shù)在設(shè)計(jì)該類四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，通常按實(shí)際需要先給定行程速比系數(shù)K值，然后根據(jù)機(jī)構(gòu)在極限位置時(shí)的幾何關(guān)系，結(jié)合有關(guān)輔助條件來確值，然后根據(jù)機(jī)構(gòu)在極限位置時(shí)的幾何關(guān)系，結(jié)合有關(guān)輔助條件來確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的尺寸參數(shù)。定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的尺寸參數(shù)。 1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 已知搖桿的長度已知搖桿的長度lcd，搖桿擺角，搖桿擺角和行程速比系數(shù)和行程速比系數(shù)K，試設(shè)計(jì)該曲，試設(shè)計(jì)該曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。柄搖桿機(jī)構(gòu)。 設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是確定固定鉸鏈中心設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是確定固定鉸鏈中心A的位置，定出其他三個(gè)構(gòu)件的的位置，定出其他三個(gè)構(gòu)件的尺

17、寸尺寸lAB 、 lBC和和lAD 。其設(shè)計(jì)步驟如下。其設(shè)計(jì)步驟如下:下一頁返回第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(1)由給定的行程速比系數(shù)由給定的行程速比系數(shù)K，用式，用式(3 -8)計(jì)算出極位夾角計(jì)算出極位夾角 (2)任選一固定鉸鏈點(diǎn)任選一固定鉸鏈點(diǎn)D，選取長度比例尺，選取長度比例尺1，并按搖桿長，并按搖桿長lCD日擺角滬作日擺角滬作出搖桿的兩個(gè)極限位置出搖桿的兩個(gè)極限位置C1 D和和C2D，如，如圖圖3一一28所示。所示。 (3)連接連接C1 、 C2并自并自C1作作C1 C2的垂直線的垂直線C1 M (4)作作 C1 C2N=90-。則直線。則直線C2N與與C1 M相交于

18、相交于P點(diǎn)。由三角形的三點(diǎn)。由三角形的三內(nèi)角和等于內(nèi)角和等于180 可知，直角三角形可知，直角三角形C 1 P C 2中中 C 1 PC 2= (5)以以C2 P為直徑作直角三角形為直徑作直角三角形 C1 P C2的外接圓，在圓的外接圓，在圓周周上任選一點(diǎn)上任選一點(diǎn)A作為曲柄作為曲柄AB的機(jī)架鉸鏈點(diǎn)，并分別與的機(jī)架鉸鏈點(diǎn)，并分別與C1 C2相連相連下一頁上一頁返回第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) (6)由由圖圖3 - 28可知，搖桿在兩極限位置時(shí)曲柄和連桿共線。故有可知，搖桿在兩極限位置時(shí)曲柄和連桿共線。故有A C 1 =BC -AB和和A C 2 =BC + AB 解此兩方程

19、可得解此兩方程可得上述均系圖上量得長度，故曲柄、連桿和機(jī)架的實(shí)際長度分別為上述均系圖上量得長度，故曲柄、連桿和機(jī)架的實(shí)際長度分別為下一頁上一頁返回第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 已知曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)已知曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K，沖程，沖程H和偏距和偏距e，試設(shè)計(jì)該，試設(shè)計(jì)該曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 3.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 已知擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中機(jī)架的長度已知擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中機(jī)架的長度lAC，行程速比系數(shù)，行程速比系數(shù)K，試設(shè)計(jì)，試設(shè)計(jì)該導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。該導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 由由圖圖3 - 30可知，導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角可知，導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角等于導(dǎo)桿的

20、擺角等于導(dǎo)桿的擺角，所需，所需確定的尺寸是曲柄長度確定的尺寸是曲柄長度lAB。其設(shè)計(jì)步驟如下。其設(shè)計(jì)步驟如下:(1)由已知行程速比系數(shù)由已知行程速比系數(shù)K，按式，按式(3 - 8)求得極位夾角求得極位夾角(也即是擺角也即是擺角 )下一頁上一頁返回第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) (2)選取適當(dāng)?shù)拈L度比例尺選取適當(dāng)?shù)拈L度比例尺l，任選固定鉸鏈點(diǎn)，任選固定鉸鏈點(diǎn)C,以夾角以夾角作出導(dǎo)桿兩作出導(dǎo)桿兩極限位置極限位置Cm和和Cn (3)作擺角作擺角的平分線的平分線AC，并在線上取，并在線上取AC = lAC /l，得固定鉸鏈點(diǎn)，得固定鉸鏈點(diǎn)A的的位置位置 (4)過過A點(diǎn)作導(dǎo)桿極限位置的

21、垂線點(diǎn)作導(dǎo)桿極限位置的垂線AB l(或或AB 2 )，即得曲柄長度，即得曲柄長度下一頁上一頁返回第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)二、按給定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、按給定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1.給定連桿兩個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)給定連桿兩個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟可歸納如下該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟可歸納如下: (1)根據(jù)已知條件，取適當(dāng)?shù)谋壤吒鶕?jù)已知條件，取適當(dāng)?shù)谋壤?，繪出連桿，繪出連桿2的兩個(gè)位置的兩個(gè)位置B1 C1，和和B2C2 (2)連接連接B1, B2和和C 1 , C2并分別作它們的垂直平分線并分別作它們的垂直平分線b12和和c12下一頁上一頁返回第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)

22、的設(shè)計(jì)第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) (3)由于由于A,D可分別在可分別在b12 c12上任選，故實(shí)現(xiàn)連桿兩位置的設(shè)計(jì)，可得無上任選，故實(shí)現(xiàn)連桿兩位置的設(shè)計(jì)，可得無窮多組解。一般還應(yīng)考慮其他輔助條件，例如滿足合理的結(jié)構(gòu)要求以窮多組解。一般還應(yīng)考慮其他輔助條件，例如滿足合理的結(jié)構(gòu)要求以及機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)中的最小傳動(dòng)角及機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)中的最小傳動(dòng)角ymin要求等。若本機(jī)構(gòu)中要求等。若本機(jī)構(gòu)中B1C1和和B2 C2位位置是按直角坐標(biāo)系給定的且要求機(jī)架上的置是按直角坐標(biāo)系給定的且要求機(jī)架上的A,D兩點(diǎn)在兩點(diǎn)在x軸線上，則軸線上，則b12 . c12直線與直線與x軸線的交點(diǎn)即分別為軸線的交點(diǎn)即分別為A和和D點(diǎn)。點(diǎn)。(4

23、)連連AB, C, D即得所要求的四桿機(jī)構(gòu)即得所要求的四桿機(jī)構(gòu)下一頁上一頁返回第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.給定連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)給定連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 如如圖圖3一一32所示，所示，B1C1,B2C2,B3C3認(rèn)為連桿所要到達(dá)的三個(gè)位置，認(rèn)為連桿所要到達(dá)的三個(gè)位置，要求設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)。要求設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)。三、按給定的兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)三、按給定的兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 通常情況下，常給定連架桿的二組或三組對應(yīng)位置，而且機(jī)架通常情況下，常給定連架桿的二組或三組對應(yīng)位置，而且機(jī)架和其中一個(gè)連架桿的尺寸是知道的，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題是找出另一個(gè)連和其中

24、一個(gè)連架桿的尺寸是知道的，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題是找出另一個(gè)連架桿與連桿的鉸鏈點(diǎn)的位置為了把按照連桿的一系列位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)架桿與連桿的鉸鏈點(diǎn)的位置為了把按照連桿的一系列位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的方法應(yīng)用到這里，引入剛化反轉(zhuǎn)的基本原理構(gòu)的方法應(yīng)用到這里，引入剛化反轉(zhuǎn)的基本原理 1.反轉(zhuǎn)法的原理反轉(zhuǎn)法的原理 2.按照連架桿的三組對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按照連架桿的三組對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)下一頁上一頁返回第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)四、按給定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)四、按給定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿作平面運(yùn)動(dòng)，連桿上任一點(diǎn)都將描繪出一四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿作平面運(yùn)動(dòng)，連桿上任一點(diǎn)都將

25、描繪出一條封閉曲線。該曲線稱為連桿曲線。顯然，連桿曲線的形狀隨連桿上條封閉曲線。該曲線稱為連桿曲線。顯然，連桿曲線的形狀隨連桿上點(diǎn)的位置以及各桿相對尺寸的不同而變化。正是由于連桿曲線的這種點(diǎn)的位置以及各桿相對尺寸的不同而變化。正是由于連桿曲線的這種多樣性，才使其能在各種機(jī)械上得到越來越廣泛的應(yīng)用。如多樣性，才使其能在各種機(jī)械上得到越來越廣泛的應(yīng)用。如圖圖3 - 35所示的自動(dòng)線上步進(jìn)式傳送機(jī)構(gòu)，即為應(yīng)用連桿曲線所示的自動(dòng)線上步進(jìn)式傳送機(jī)構(gòu)，即為應(yīng)用連桿曲線(卵形曲線卵形曲線)來實(shí)來實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式傳送工件的典型實(shí)例?，F(xiàn)步進(jìn)式傳送工件的典型實(shí)例。 連桿曲線是高階曲線，欲使四桿機(jī)構(gòu)的連桿上某點(diǎn)實(shí)現(xiàn)給定的

26、運(yùn)連桿曲線是高階曲線，欲使四桿機(jī)構(gòu)的連桿上某點(diǎn)實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡是十分困難的。為了便于設(shè)計(jì)，有關(guān)人員已將四桿機(jī)構(gòu)的各桿動(dòng)軌跡是十分困難的。為了便于設(shè)計(jì)，有關(guān)人員已將四桿機(jī)構(gòu)的各桿長度按一定比例組合，繪制出許多連桿曲線，編寫成長度按一定比例組合，繪制出許多連桿曲線，編寫成四連桿機(jī)構(gòu)分四連桿機(jī)構(gòu)分析圖譜析圖譜供設(shè)計(jì)者參考。設(shè)計(jì)時(shí)，只需按給定的運(yùn)動(dòng)軌跡，從圖譜中供設(shè)計(jì)者參考。設(shè)計(jì)時(shí)，只需按給定的運(yùn)動(dòng)軌跡，從圖譜中查出與其相近的曲線，即可得到四桿機(jī)構(gòu)各桿尺寸。這種方法就是通查出與其相近的曲線，即可得到四桿機(jī)構(gòu)各桿尺寸。這種方法就是通常工程上所稱的常工程上所稱的“圖譜法圖譜法”。上一頁返回第四節(jié)平面連桿

27、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)第四節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)一、平面連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)一、平面連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件的結(jié)構(gòu) 在平面連桿機(jī)構(gòu)中，常用構(gòu)件按照運(yùn)動(dòng)副的不同，基本可分為在平面連桿機(jī)構(gòu)中，常用構(gòu)件按照運(yùn)動(dòng)副的不同，基本可分為兩類兩類:具有轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件與具有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的構(gòu)件。具有轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件與具有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的構(gòu)件。 1.具有轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件結(jié)構(gòu)具有轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件結(jié)構(gòu) 圖圖3一一37所示為幾種常用的具有轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件。在所示為幾種常用的具有轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件。在設(shè)計(jì)此類構(gòu)件時(shí)，如果轉(zhuǎn)動(dòng)副之間的間距較大，則一般設(shè)計(jì)成桿狀結(jié)設(shè)計(jì)此類構(gòu)件時(shí)，如果轉(zhuǎn)動(dòng)副之間的間距較大，則一般設(shè)計(jì)成桿狀結(jié)構(gòu)，且最好是直桿，如構(gòu)，且最

28、好是直桿，如圖圖3一一37(b),(d)所示。當(dāng)然，對于有特殊要求的所示。當(dāng)然，對于有特殊要求的平面連桿機(jī)構(gòu)，比如說為了避免運(yùn)動(dòng)干涉，也可以設(shè)計(jì)成曲桿或者其平面連桿機(jī)構(gòu)，比如說為了避免運(yùn)動(dòng)干涉，也可以設(shè)計(jì)成曲桿或者其他特殊結(jié)構(gòu)形式，如他特殊結(jié)構(gòu)形式，如圖圖3一一37(a)、(c)所示所示下一頁返回第四節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)第四節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 至于構(gòu)件的橫截面設(shè)計(jì)，它與構(gòu)件的功能、所受的載荷、強(qiáng)度至于構(gòu)件的橫截面設(shè)計(jì)，它與構(gòu)件的功能、所受的載荷、強(qiáng)度和剛度要求以及機(jī)構(gòu)的抗振性和動(dòng)態(tài)平衡要求等因素有關(guān)。如和剛度要求以及機(jī)構(gòu)的抗振性和動(dòng)態(tài)平衡要求等因素有關(guān)。如圖圖3 - 38所示是一些不同橫截面

29、的連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件，由材料力學(xué)基本理淪可所示是一些不同橫截面的連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件，由材料力學(xué)基本理淪可知，設(shè)計(jì)成工字形或者知，設(shè)計(jì)成工字形或者T形截面可提高構(gòu)件的抗彎剛度。形截面可提高構(gòu)件的抗彎剛度。 2.具有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的構(gòu)件結(jié)構(gòu)具有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的構(gòu)件結(jié)構(gòu) 在設(shè)計(jì)具有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，其結(jié)構(gòu)形式主在設(shè)計(jì)具有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，其結(jié)構(gòu)形式主要根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與移動(dòng)副沿其導(dǎo)路方向的相對位置，以及移動(dòng)副要根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與移動(dòng)副沿其導(dǎo)路方向的相對位置，以及移動(dòng)副與導(dǎo)路接觸部位的數(shù)目和形狀來確定，如與導(dǎo)路接觸部位的數(shù)目和形狀來確定，如圖圖3 - 42所示。所示。圖圖3 - 4

30、2 (a) (b)和和(c) (d)所示結(jié)構(gòu)屬于轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線通過移動(dòng)副導(dǎo)路中心線的情況所示結(jié)構(gòu)屬于轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線通過移動(dòng)副導(dǎo)路中心線的情況;而而圖圖3 -42(e)則表示了轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線和移動(dòng)副導(dǎo)路中心線之間存在偏心距則表示了轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線和移動(dòng)副導(dǎo)路中心線之間存在偏心距e時(shí)的結(jié)構(gòu)。與前者相比，后者結(jié)構(gòu)簡單，加工方便精確，但是其偏心時(shí)的結(jié)構(gòu)。與前者相比，后者結(jié)構(gòu)簡單，加工方便精確，但是其偏心距己使得連桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生構(gòu)件的歪斜，并導(dǎo)致摩擦力增大，距己使得連桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生構(gòu)件的歪斜，并導(dǎo)致摩擦力增大，從而加劇了運(yùn)動(dòng)副之間的磨損，并使得機(jī)構(gòu)傳力性能降低，這是它不從而加劇了運(yùn)動(dòng)副之間的磨損，并使得機(jī)構(gòu)傳

31、力性能降低，這是它不利的一面。利的一面。下一頁上一頁返回第四節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)第四節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)二、平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)二、平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu) 在平面連桿機(jī)構(gòu)中，運(yùn)動(dòng)副有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副兩種。在平面連桿機(jī)構(gòu)中，運(yùn)動(dòng)副有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副兩種。 平面連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)副一般可設(shè)計(jì)成兩種結(jié)構(gòu)形式，即滑動(dòng)軸承平面連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)副一般可設(shè)計(jì)成兩種結(jié)構(gòu)形式，即滑動(dòng)軸承式和滾動(dòng)軸承式式和滾動(dòng)軸承式(圖圖3一一43和和圖圖3一一44) 組成連桿機(jī)構(gòu)的移動(dòng)副的實(shí)際結(jié)構(gòu)形式多種多樣。根據(jù)滑塊與導(dǎo)組成連桿機(jī)構(gòu)的移動(dòng)副的實(shí)際結(jié)構(gòu)形式多種多樣。根據(jù)滑塊與導(dǎo)路接觸面的特點(diǎn)，移動(dòng)副一般可分為平面接觸式移動(dòng)副和圓柱

32、面接觸路接觸面的特點(diǎn)，移動(dòng)副一般可分為平面接觸式移動(dòng)副和圓柱面接觸式移動(dòng)副。式移動(dòng)副。 如如圖圖3 - 45所示為幾種常用的平面接觸式移動(dòng)副結(jié)構(gòu)，有矩形、所示為幾種常用的平面接觸式移動(dòng)副結(jié)構(gòu)，有矩形、V形、燕尾形以及組合形等多種導(dǎo)軌形式。移動(dòng)副也可采用分離式或可形、燕尾形以及組合形等多種導(dǎo)軌形式。移動(dòng)副也可采用分離式或可調(diào)間隙式結(jié)構(gòu)，如調(diào)間隙式結(jié)構(gòu)，如圖圖3 - 46、圖圖3 - 47所示。所示。 圖圖3 - 48為圓柱面接觸式移動(dòng)副結(jié)構(gòu)為圓柱面接觸式移動(dòng)副結(jié)構(gòu)下一頁上一頁返回第四節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)第四節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)三、平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)干涉問題三、平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)干涉問題 連桿機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，常常需要考慮如何避免軌跡干涉問題。連桿機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，常常需要考慮如何避免軌跡干涉問題。構(gòu)件的外形一般可根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不干涉條件來確定。也就是說，結(jié)構(gòu)件的外形一般可根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不干涉條件來確定。也就是說，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求組成連桿機(jī)構(gòu)的所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在其運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)與所存在的構(gòu)設(shè)計(jì)要求組成連桿機(jī)構(gòu)的所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在其運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)與所存在的軸、機(jī)架和橫梁等部件之間不得發(fā)生碰撞現(xiàn)象，否則會(huì)妨礙構(gòu)件的正軸、機(jī)架和橫梁等部件之間不得發(fā)生碰撞現(xiàn)象，否則會(huì)妨礙構(gòu)件的正常運(yùn)動(dòng)，并對設(shè)備造成一定的損害。常運(yùn)動(dòng)，并對設(shè)備造成一定的損害。下一頁上一頁返回第四節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)第四節(jié)平面連桿機(jī)