第三章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

1、1第三章第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 主要內(nèi)容 1 平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式及演化 2 曲柄存在的條件 3 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2 3-1 3-1 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問題計(jì)的基本問題 若干個構(gòu)件全用低副若干個構(gòu)件全用低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，也聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，也稱之為低副機(jī)構(gòu)（連稱之為低副機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)）。桿機(jī)構(gòu)）。一、一、 連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)3二、連桿機(jī)構(gòu)的分類二、連桿機(jī)構(gòu)的分類1 1、根據(jù)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動分為：、根據(jù)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動分為：平面連桿機(jī)構(gòu)，空間連桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)，空間連桿機(jī)構(gòu)。2 2、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：

2、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。4三、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)三、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)1）適用于傳遞較大的動力，低副面接觸,磨損減?。?常用于動力機(jī)械。2）易于制造，易于保證所要求的制造精度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4)構(gòu)件的運(yùn)動形式多種多樣，能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動不足之處：1）只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動規(guī)律或運(yùn)動軌跡.2）產(chǎn)生慣性力，引起較大的振動和動載荷,不宜于傳遞高速運(yùn)動。3) 當(dāng)給定的運(yùn)動要求較多時,需要的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動副較多,機(jī)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降低，自鎖5平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：選型和運(yùn)動尺寸設(shè)計(jì)（確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的參數(shù)，轉(zhuǎn)動副之間的距離，移動副位置尺寸等

3、）運(yùn)動尺寸設(shè)計(jì)分為以下三類：1)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置，要求連桿機(jī)構(gòu)引導(dǎo)某構(gòu) 件按規(guī)定順序經(jīng)過若干給定的位置。2)實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動規(guī)律，要求主從動件滿足已知的若干組對應(yīng)關(guān)系。3)實(shí)現(xiàn)已知的運(yùn)動軌跡，要求構(gòu)件上某一點(diǎn)沿給定的軌跡運(yùn)動。6設(shè)計(jì)方法主要是：圖解法、解析法和圖譜法。圖解法：利用機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中各運(yùn)動副位置之間的幾何關(guān)系，通過作圖獲得有關(guān)運(yùn)動尺寸。直觀形象，精度低。解析法：將運(yùn)動設(shè)計(jì)問題用數(shù)學(xué)方程加以描述，通過方程的求解獲得有關(guān)運(yùn)動尺寸。一種有效的設(shè)計(jì)方法。圖譜法是利用編寫匯集的連桿曲線圖冊來設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu). 73-2 3-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、及其演化平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、及其演化一、一

4、、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)與機(jī)架組成運(yùn)動副的構(gòu)件稱為與機(jī)架組成運(yùn)動副的構(gòu)件稱為連架桿連架桿. .機(jī)架機(jī)架4 4連架桿連架桿1 1連桿連桿2 2連架桿連架桿3 3不與機(jī)架組成運(yùn)動副的構(gòu)件稱為不與機(jī)架組成運(yùn)動副的構(gòu)件稱為連桿連桿。若組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件能作整周相對轉(zhuǎn)動若組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件能作整周相對轉(zhuǎn)動, ,則該則該轉(zhuǎn)動副稱為轉(zhuǎn)動副稱為整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副, ,否則稱為否則稱為擺動副擺動副. .所有運(yùn)動副均為所有運(yùn)動副均為轉(zhuǎn)動副的平面四轉(zhuǎn)動副的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)81）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，兩連架桿中，一個為曲柄，而另一個為搖桿。而另一個為搖桿。2

5、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。曲柄曲柄: :與機(jī)架組成整轉(zhuǎn)副的連架桿與機(jī)架組成整轉(zhuǎn)副的連架桿. .搖桿搖桿: :與機(jī)架組成擺動副的連架桿與機(jī)架組成擺動副的連架桿. .根據(jù)兩根據(jù)兩聯(lián)架桿聯(lián)架桿為曲柄或搖桿為曲柄或搖桿: :9機(jī)構(gòu)倒置機(jī)構(gòu)倒置曲柄搖桿雙曲柄曲柄搖桿雙搖桿低副運(yùn)動可逆性:以低副相連的兩構(gòu)件間的相對運(yùn)動關(guān)系,不會因取其中那一個構(gòu)件為機(jī)架而改變.倒置機(jī)構(gòu)倒置機(jī)構(gòu): :通過更換機(jī)架而得到通過更換機(jī)架而得到的機(jī)構(gòu)稱為原機(jī)構(gòu)的倒置機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)稱為原機(jī)構(gòu)的倒置機(jī)構(gòu)1011二二 含一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)含

6、一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副321DCBA(a)(a)321DCBA(b)(b)機(jī)架上制作一同樣軌跡的圓弧槽機(jī)架上制作一同樣軌跡的圓弧槽, ,滑塊置于槽中滑塊置于槽中, ,弧形滑塊的運(yùn)動完全等同于轉(zhuǎn)動副弧形滑塊的運(yùn)動完全等同于轉(zhuǎn)動副D D的作用的作用12321DCBA(c)(c)e e4 4轉(zhuǎn)動副演化為移動副，演化為含一個移動副的四桿機(jī)構(gòu):曲柄滑塊機(jī)構(gòu).e為偏距,曲柄回轉(zhuǎn)中心到直槽中心線的距離。半徑增加至無窮半徑增加至無窮大大, ,圓心圓心D D移到無移到無窮遠(yuǎn)處窮遠(yuǎn)處, ,圓弧槽圓弧槽變成了直槽變成了直槽, ,滑滑塊做往復(fù)直線運(yùn)塊做往復(fù)直線運(yùn)動動13ABCe321

7、偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)B BA AC C321 對心滑塊機(jī)構(gòu)141 1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)152 2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，將曲柄改為機(jī)架，成導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，將曲柄改為機(jī)架，成導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)16導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)類型類型轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)L L1 1LL2 L L1 1L2 ：機(jī)架長：機(jī)架長度度：曲柄長：曲柄長度度17導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用牛頭刨床機(jī)構(gòu)牛頭刨床機(jī)構(gòu) 簡易刨床簡易刨床183 3、搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，將連桿改為機(jī)架，成搖塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，將連桿改為機(jī)架，成搖

8、塊機(jī)構(gòu) 19搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用泵204 4、定塊機(jī)構(gòu)（移動導(dǎo)桿）定塊機(jī)構(gòu)（移動導(dǎo)桿）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，將滑塊改為機(jī)架，成定塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，將滑塊改為機(jī)架，成定塊機(jī)構(gòu)21定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 22總結(jié)：取不同構(gòu)件為機(jī)架總結(jié)：取不同構(gòu)件為機(jī)架移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（定塊機(jī)構(gòu)）（定塊機(jī)構(gòu)） 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)23正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)B BA AC C321 對心滑塊機(jī)構(gòu)A A3sB BC C21sinABls 連桿上點(diǎn)連桿上點(diǎn)B B的軌跡是的軌跡是圓弧，連桿長度變?yōu)闊o圓弧，連桿長度變?yōu)闊o限大，圓弧變?yōu)橹本€，限大，圓弧變?yōu)橹本€

9、，連桿作成滑塊連桿作成滑塊含兩個移動副含兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)的四桿機(jī)構(gòu)曲柄移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)三三 含兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)含兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)24252 正切機(jī)構(gòu)（正切機(jī)構(gòu)（2移動副不相鄰）移動副不相鄰）263 雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu) 2移動副相鄰，均不與機(jī)架相關(guān)連移動副相鄰，均不與機(jī)架相關(guān)連274、橢圓機(jī)構(gòu)橢圓機(jī)構(gòu) 2移動副都與機(jī)架關(guān)聯(lián)移動副都與機(jī)架關(guān)聯(lián)28四四 偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)半徑加大半徑加大C1CBAC2(a)(a)ABC(b)(b)如果曲柄長度很短，在如果曲柄長度很短，在桿狀曲柄兩端裝設(shè)轉(zhuǎn)動桿狀曲柄兩端裝設(shè)轉(zhuǎn)動副存在設(shè)計(jì)上的困難。副存在設(shè)計(jì)上的困難。將曲

10、柄設(shè)計(jì)成偏心距為將曲柄設(shè)計(jì)成偏心距為曲柄長的偏心圓盤。曲柄長的偏心圓盤。偏心輪偏心輪曲柄長度很短，兩端裝設(shè)兩個轉(zhuǎn)動副存在困難或者曲曲柄長度很短，兩端裝設(shè)兩個轉(zhuǎn)動副存在困難或者曲柄銷要承受較大的沖擊載荷時，常采用偏心輪機(jī)構(gòu)柄銷要承受較大的沖擊載荷時，常采用偏心輪機(jī)構(gòu)29 在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）中，若曲柄很短，可將轉(zhuǎn)動副B的尺寸擴(kuò)大到超過曲柄長度，則曲柄AB就演化成幾何中心B不與轉(zhuǎn)動中心A重合的圓盤，該圓盤稱為偏心輪，含有偏心輪的機(jī)構(gòu)稱為偏心輪機(jī)構(gòu)。30偏心輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，偏心輪軸頸的強(qiáng)度和剛度大，偏心輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，偏心輪軸頸的強(qiáng)度和剛度大，且易于安裝整體式連桿，廣泛用于曲柄長度要求較短

11、、且易于安裝整體式連桿，廣泛用于曲柄長度要求較短、沖擊載荷較大的機(jī)械中。沖擊載荷較大的機(jī)械中。顎式破碎機(jī)313-3 3-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性一、轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件一、轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件1.鉸鏈四桿運(yùn)動鏈中轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿運(yùn)動鏈中轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件充分必要條件機(jī)構(gòu)中任意兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)動關(guān)系機(jī)構(gòu)中任意兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)動關(guān)系與哪個構(gòu)件為機(jī)架無關(guān)與哪個構(gòu)件為機(jī)架無關(guān).針對鉸鏈四桿運(yùn)針對鉸鏈四桿運(yùn)動鏈來分析整轉(zhuǎn)副存在的必要條件動鏈來分析整轉(zhuǎn)副存在的必要條件32BDAC1 12 23 34 4a ab bc cd dB2ACB

12、1DEFGFEGd+ad+a|d-a|d-a|b-c|b-c|b+cb+c若若A A為整轉(zhuǎn)副，圓周為整轉(zhuǎn)副，圓周k k1 1上任一點(diǎn)均能與上任一點(diǎn)均能與B B2 2點(diǎn)鉸接點(diǎn)鉸接成轉(zhuǎn)動副成轉(zhuǎn)動副B,B,即環(huán)形區(qū)域即環(huán)形區(qū)域應(yīng)包容圓周應(yīng)包容圓周k k1 1上各點(diǎn)上各點(diǎn). .K3K3K2K2K1K1(3-1)(3-1)cbdad ab c (3-2) (3-2)33圓周圓周k k1 1上任一點(diǎn)均能與上任一點(diǎn)均能與B B2 2點(diǎn)鉸接成轉(zhuǎn)動副點(diǎn)鉸接成轉(zhuǎn)動副B,B,即環(huán)形區(qū)域即環(huán)形區(qū)域應(yīng)包容圓周應(yīng)包容圓周k k1 1上各點(diǎn)上各點(diǎn). .dab c (3-2) (3-2)當(dāng)當(dāng)a a d d時時, ,由由(3-

13、2)(3-2)得得: :abcdacbd或或(3-2a)(3-2a)(3-2b)(3-2b)將式將式(3-1)(3-1)和式和式(3-2a),(3-2b)(3-2a),(3-2b)分別兩兩相加分別兩兩相加, ,得得: :a ab,ac,ad (3-3)c,ad (3-3)當(dāng)當(dāng)dada時時, ,式式(3-2)(3-2)可展開為可展開為: :(3-1)(3-1)cbda34dbacdcab(3-2c)(3-2c)(3-2d)(3-2d)或或?qū)⑹?3-1)和式(3-2c),(3-2d)分別兩兩相加,得:da,db,dc (3-4)da,db,dc (3-4)A A為整轉(zhuǎn)副的必要條件：為整轉(zhuǎn)副的必要條

14、件：1 1）組成轉(zhuǎn)動副）組成轉(zhuǎn)動副A A的兩個構(gòu)件中必有一個為四個構(gòu)的兩個構(gòu)件中必有一個為四個構(gòu)件中的最短桿；件中的最短桿；2 2）最短構(gòu)件與其他三個構(gòu)件中任一構(gòu)件的長度）最短構(gòu)件與其他三個構(gòu)件中任一構(gòu)件的長度之和不大于另兩構(gòu)件長度之和即最短桿與最長之和不大于另兩構(gòu)件長度之和即最短桿與最長桿之和應(yīng)小于或等于其他兩構(gòu)件長度之和。（桿桿之和應(yīng)小于或等于其他兩構(gòu)件長度之和。（桿長之和條件）長之和條件）35反之，若構(gòu)件反之，若構(gòu)件1 1最短，且滿足桿長之和條件最短，且滿足桿長之和條件abcdacbd(3-2a)(3-2a)(3-2b)(3-2b)dab c (3-2) (3-2) (3-1)(3-1)

15、圓周圓周k1k1上各點(diǎn)不超出圓周上各點(diǎn)不超出圓周k2k2，(3-2)(3-2)圓周圓周K1K1上各點(diǎn)不在圓周上各點(diǎn)不在圓周k3k3內(nèi)內(nèi), ,環(huán)行區(qū)域包容圓周環(huán)行區(qū)域包容圓周K1K1上各上各點(diǎn)點(diǎn), ,或或B2B2點(diǎn)能達(dá)到圓周點(diǎn)能達(dá)到圓周k1k1上任意位置與上任意位置與B1B1點(diǎn)組成轉(zhuǎn)點(diǎn)組成轉(zhuǎn)動副動副B,B,所以所以A A是整轉(zhuǎn)副是整轉(zhuǎn)副. .(3-1)(3-1)cbda36鉸鏈四桿運(yùn)動鏈中，某一轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件為： 組成該轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件中必有一個構(gòu)件為最短構(gòu)件，且四個構(gòu)件的長度滿足桿長之和條件。37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）2 2）在滿足桿長之和的

16、條件下：）在滿足桿長之和的條件下：（2 2）以最短桿為機(jī)架，則兩連架桿為曲柄，）以最短桿為機(jī)架，則兩連架桿為曲柄，（3 3）以最短桿的對邊構(gòu)件為機(jī)架，均無曲柄存在，）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)即該機(jī)構(gòu)。（1 1）以最短桿的相鄰構(gòu)件為機(jī)架，則最短桿為曲柄，）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)為另一連架桿為搖桿，即該機(jī)構(gòu)為；(4(4）若有兩個最短構(gòu)件相等，則另兩個構(gòu)件長度也相等，）若有兩個最短構(gòu)件相等，則另兩個構(gòu)件長度也相等，則當(dāng)兩最短構(gòu)件相鄰時，有三個整轉(zhuǎn)副，當(dāng)兩最短構(gòu)件則當(dāng)兩最短構(gòu)件相鄰時，有三個整轉(zhuǎn)副，當(dāng)兩最短構(gòu)件相對時，有四個整轉(zhuǎn)副。

17、相對時，有四個整轉(zhuǎn)副。38曲柄搖桿雙曲柄曲柄搖桿雙搖桿39（四）課堂練習(xí)（四）課堂練習(xí) 1. 試判別下面二個圖分別屬于什么類型并說明連架桿的名稱？ABCD15201830BCAD10281722此機(jī)構(gòu)屬于雙搖桿機(jī)構(gòu)此機(jī)構(gòu)屬于雙曲柄機(jī)構(gòu)15+3020+1810+2817+22又最短桿AB固定作為機(jī)架其中AB、CD都為搖桿其中AB、CD都為曲柄402.試判別下面二個圖分別屬于什么類型并說明連架桿的名稱？此機(jī)構(gòu)屬于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)此機(jī)構(gòu)屬于雙搖桿機(jī)構(gòu)BACD13201924BADC2511261513+2420+19又桿AD是最短桿相鄰的桿件其中AB為曲柄、CD為搖桿11+26 2 2 , t, t1

18、1tt2 2 , , v v1 1v00。43 因此，可通過分析機(jī)構(gòu)中是否存在因此，可通過分析機(jī)構(gòu)中是否存在及其大及其大小，來判斷機(jī)構(gòu)是否具有急回運(yùn)動，以及小，來判斷機(jī)構(gòu)是否具有急回運(yùn)動，以及急回的程度。急回的程度。44例題分析1、對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) K=1 （滑塊在正反行程中平均速度相等）故，沒有急回運(yùn)動0 B BA AC CB B1 1B B2 2C C2 2C C1 145例題分析例題分析2、偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)故，有急回運(yùn)動0 1 K46例題分析3、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)所以，有急回運(yùn)動0 1 K47曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的分類：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的分類：（1 1） 型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)型曲柄搖桿機(jī)構(gòu) K1(K1(0),0),

19、搖桿慢行程擺動搖桿慢行程擺動方向與曲柄轉(zhuǎn)向相同。方向與曲柄轉(zhuǎn)向相同。（2 2）型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)型曲柄搖桿機(jī)構(gòu) K1(K1(0),0),搖桿慢行程擺動搖桿慢行程擺動方向與曲柄轉(zhuǎn)向相反。方向與曲柄轉(zhuǎn)向相反。C2C2B1B1A AD DC1C1B2B2a a2 2+d+d2 2bbb2 2+c+c2 2結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征:A,D:A,D位于位于C1,C2C1,C2所在直線的同側(cè)所在直線的同側(cè). .A AD DC1C1C2C2B2B248（3 3）型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)型曲柄搖桿機(jī)構(gòu) K=1(K=1(=0),=0),搖桿無急回運(yùn)動搖桿無急回運(yùn)動特征。特征。D DA AC1C1C2C2B2B2B1B1a a2 2+

20、d+d2 2=b=b2 2+c+c2 2結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征:A,C1,C2:A,C1,C2三點(diǎn)共線三點(diǎn)共線49三、三、平面機(jī)構(gòu)的壓力角平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動角和傳動角F Ft t = Fcos = FcosF Fn n = Fsin = Fsin1 1、機(jī)構(gòu)壓力角、機(jī)構(gòu)壓力角: :在不計(jì)摩擦力、慣性力和重在不計(jì)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。A AB BC CD DF Fv vc cF F

21、t tF Fn n1 12 23 34 4驅(qū)使從動件運(yùn)動的有效分力增加轉(zhuǎn)動副D的徑向壓力50傳動角：壓力角的余角。傳動角：壓力角的余角。v vc cA AB BC CD DF FF Ft tF Fn n用用表示表示, ,愈大愈大對工作愈有利，對工作愈有利，采用來衡量機(jī)采用來衡量機(jī)構(gòu)傳動質(zhì)量構(gòu)傳動質(zhì)量. .F Ft t = Fcos = FcosF Fn n = Fsin = Fsin機(jī)構(gòu)的傳動角：機(jī)構(gòu)的傳動角： minmin 40 40度度, ,對于高速和大功率的傳動機(jī)械對于高速和大功率的傳動機(jī)械: : min 50min 50度度, ,51F FA AB BC C1 12 23 3v vB3

22、B3v vB B3 3F FA AB BC C1 12 23 3= 0= 0 = 90= 90Fv vv vB3B3F FA AB BC C2 21 13 3v vF F52需要確定需要確定=min時的機(jī)構(gòu)位置并檢驗(yàn)時的機(jī)構(gòu)位置并檢驗(yàn)min的的值是否滿足要求值是否滿足要求.2、最小傳動角的確定、最小傳動角的確定532 2、最小傳動角的確定、最小傳動角的確定B BC CminminF F2 2A AB BC CD D F Fv vc cF F1 1 a ab bc cd d F FVcVc = = 或或 = = 180 - B BC Cmaxmax min=min ,180 -maxmin =

23、0 , cosmin= b2+c2-(d-a)2 +2ad/2bc3-103-10 = 180 , cosmax=b2+c2-(d+a)2 -2ad/2bc 3-113-1154CosCosmin- cos(180-max)=b2+c2-(a2+d2)/bc對于對于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu),a,a2 2+d+d2 2bcos(180-max),min 180-max,由式由式3-10, min90 minbb2 2+c+c2 2，故故CosCosmincos(180-max), min 180-maxmin 180-max , ,max 90,即即minmin = = 180-max ，最小傳

24、動角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架拉直最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架拉直共線位置。共線位置。對于對于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu),a,a2 2+d+d2 2=b=b2 2+c+c2 2，故故min 90，min =180-max,即即minmin = = min =180-max ，最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架拉直和重疊共線位置。架拉直和重疊共線位置。 cosmin= b2+c2-(d2+a2) +2ad/2bc3-103-10cosmax=b2+c2-(d2+a2) -2ad/2bc 3-113-1155總結(jié): 壓力角和傳動角是針對機(jī)構(gòu)從動件而言的,反映驅(qū)使從動件運(yùn)動的力的有效利用程度和衡量

25、機(jī)構(gòu)傳動質(zhì)量的重要參數(shù). 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。563 3 機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置 在不計(jì)構(gòu)件的重力、慣性力和運(yùn)動副中的摩擦阻力在不計(jì)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)處于傳動角的條件下，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于傳動角=0=0（或（或=90=90）的位）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，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。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。F Ft t = Fcos = FcosF Fn n = Fsin = FsinB BF FD D

26、A AC2C2v vD DA AB BC C3 32 21 13 32 21 1D DA AB BC1C1F Fv v57蒸汽機(jī)汽車車輪聯(lián)動蒸汽機(jī)汽車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)。有兩組曲柄滑機(jī)構(gòu)。有兩組曲柄滑塊機(jī)構(gòu)塊機(jī)構(gòu), ,曲柄位置錯開曲柄位置錯開9090度度, ,組合起來使死組合起來使死點(diǎn)位置錯開。點(diǎn)位置錯開。避免措施避免措施(1)(1)連續(xù)傳動的機(jī)器連續(xù)傳動的機(jī)器, ,通過從動件的慣性力通過從動件的慣性力避免措施避免措施(2)(2)采用兩組機(jī)構(gòu)錯位排列采用兩組機(jī)構(gòu)錯位排列58連桿式快速夾緊機(jī)構(gòu)連桿式快速夾緊機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置的應(yīng)用死點(diǎn)位置的應(yīng)用飛機(jī)起落架放下機(jī)飛機(jī)起落架放下機(jī) 輪的位置輪的位置ABCDABC

27、D1234工件工件P59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) 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 機(jī)構(gòu)選型根據(jù)給定的運(yùn)動要求選擇機(jī)機(jī)構(gòu)選型根據(jù)給定的運(yùn)動要求選擇機(jī) 構(gòu)的類型；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)(長度長度 尺寸尺寸)。 同時要滿足其他輔助條件：同時要滿足其他輔助條件：a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長比恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長比恰當(dāng)、 運(yùn)動副結(jié)構(gòu)合理等）運(yùn)動副結(jié)構(gòu)合理等）;b)動力條件（如動力條件（如minmin）;c)運(yùn)動連續(xù)性條件等。運(yùn)動連續(xù)性條件等。 平面連桿機(jī)構(gòu)的三類基本問題：平面連桿機(jī)構(gòu)的三類基本問題：1、實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位

28、置2、實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動規(guī)律3、實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動軌跡603-4實(shí)現(xiàn)連桿給定位置的平面四桿機(jī)構(gòu) 運(yùn)動設(shè)計(jì) 1.連桿位置用動鉸鏈中心連桿位置用動鉸鏈中心B、C兩點(diǎn)表示兩點(diǎn)表示 連桿位置用動鉸鏈中心連桿位置用動鉸鏈中心B、C兩點(diǎn)表示兩點(diǎn)表示連桿經(jīng)過三個預(yù)期位置序列的四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。B1B1C1C1B2B2C2C2B3B3C3C361B B1 1B B2 2B B3 3C C2 2C C3 3C C1 1A AD Dc c2323c c1212b b2323b b1212實(shí)現(xiàn)三個位置的四桿機(jī)構(gòu)唯一的，實(shí)現(xiàn)三個位置的四桿機(jī)構(gòu)唯一的，只給定兩個位置，有無窮個解，可添加其他條件只給定兩個位置，有無窮個解，可添加其他條

29、件整轉(zhuǎn)副條件最小傳動角固定鉸鏈中心位置要求AB1C1D就為所求的四桿機(jī)構(gòu)在第一位置的機(jī)構(gòu)圖62震實(shí)式造型機(jī)工作臺反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)震實(shí)式造型機(jī)工作臺反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)已知連桿的長度和兩個位置，并要求固定鉸鏈A,D位于x軸線上翻臺x xy yA AD D63M1N1M2N2M3N3 CB A2D2A3D3AD2 2 連桿位置用連桿平面上任意兩點(diǎn)表示連桿位置用連桿平面上任意兩點(diǎn)表示 已知連桿平面上兩點(diǎn)已知連桿平面上兩點(diǎn)M,NM,N的三個預(yù)期位置序列的三個預(yù)期位置序列, ,兩兩固定鉸鏈中心固定鉸鏈中心A,DA,D位置位置, ,確定連桿及兩連架桿的長度確定連桿及兩連架桿的長度. .轉(zhuǎn)化機(jī)架方轉(zhuǎn)化機(jī)架方法法( (剛化反轉(zhuǎn)剛

30、化反轉(zhuǎn)法法) )取連桿的第一個位置為機(jī)架取連桿的第一個位置為機(jī)架, ,找出找出A,DA,D相對于相對于M1N1M1N1的位置的位置序列序列, ,轉(zhuǎn)化為已知轉(zhuǎn)化為已知A,DA,D相對于相對于M1N1M1N1三個位置的設(shè)計(jì)問題三個位置的設(shè)計(jì)問題643-5實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動規(guī)律的平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動設(shè)計(jì)65已知兩連架桿的兩組對應(yīng)對應(yīng)角位移分別為已知兩連架桿的兩組對應(yīng)對應(yīng)角位移分別為 和和 以及以及 和和 , , 當(dāng)連架桿當(dāng)連架桿1 1上某一直線上某一直線ABAB由由 AB1AB1分別轉(zhuǎn)過分別轉(zhuǎn)過 和和 而到達(dá)而到達(dá)AB2AB2和和AB3AB3時時, ,另一連架桿另一連架桿3 3上某一直線上某一直線DEDE由由

31、DE1DE1分別轉(zhuǎn)過角分別轉(zhuǎn)過角 和和 而到達(dá)而到達(dá)DE2, DE3.DE2, DE3.121231212131B2B2B3B3B1B1E1E1E3E31、給定兩連架桿對應(yīng)位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)、給定兩連架桿對應(yīng)位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)66B B1 1D DB B2 2B B3 3E E1 1E E3 3A A A AD DB B3 3E E3 3A A3 3D DB B3 3E E3 3，C C1 1給定兩連架桿上三對對應(yīng)位置的設(shè)計(jì)問題給定兩連架桿上三對對應(yīng)位置的設(shè)計(jì)問題E E2 2 1 1 1 1 2 2 3 3 2 2 3 3B B1 1D DE E1 1A AB B2 2E E2 2A A2 267

32、例題例題3-2,3-2,已知兩連架桿的兩組對應(yīng)位移分別已知兩連架桿的兩組對應(yīng)位移分別為，為，s12s12和和 ,s13,s13，試設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)此，試設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)此運(yùn)動要求的含一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動要求的含一個移動副的四桿機(jī)構(gòu) 1212 1313E3E2E11A1312(B1)(B2)(B3)-S12-S13B3B2C1S13S12C1C2C368行程速度變化系數(shù)行程速度變化系數(shù)擺角擺角 1 1 2 2極位夾角極位夾角 1 1=180=180+, +, 2 2=180=180-急回特性：從動件正反兩個行程的平均速度不相等急回特性：從動件正反兩個行程的平均速度不相等180180（K-1K-1） （K+1

33、K+1）=2、 按給定行程和行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按給定行程和行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 從動件快行程的平均速度從動件快行程的平均速度 = 從動件慢行程的平均速度從動件慢行程的平均速度K =(180(180+）/ /（180180-)-)69AB=(AC2-AC1)/2AB=(AC2-AC1)/2BC=(AC1+AC2)/2BC=(AC1+AC2)/2AC1=BC-ABAC1=BC-ABAC2=BC+ABAC2=BC+AB180180（K-1K-1） （K+1K+1）=確定比例尺確定比例尺llADlBClABADlBClABl,C C1 1D DB B1 1C C2 2B B2 2 A

34、 A O O9090 - - 9090 - - E EF F(1)(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C,C,擺角擺角 ,K,K,設(shè)設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)計(jì)此機(jī)構(gòu) 70ABCe321偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)( () )曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)71AB1C1C2B2BCOe e90900 0- - 90900 0- - H H12ACAClBCABlBCAB已知已知K K，滑塊行程，滑塊行程H H，偏，偏距距e e，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu) 。180(k-1)/(k+1)180(k-1)/(k+1)作作C1 C2 H H 作射線作射線C1O 使使C2C1O=90, , 以以O(shè)為圓心，為圓心，C1

35、O為半徑作圓。為半徑作圓。作射線作射線C2O使使C1C2 O=90。 作偏距線作偏距線e e，交圓弧于，交圓弧于A A，即為所求。，即為所求。C2C172mn=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，僅需要確定曲柄機(jī)構(gòu)時，僅需要確定曲柄 a。計(jì)算計(jì)算180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);任選任選D D作作mDnmDn， 取取 A A 點(diǎn) ， 使 得點(diǎn) ， 使 得 A D = d , A D = d , 則則 : : a=dsin(a=dsin(/2)/2)。AD=Ad作角分線作角分線; ;已知：機(jī)架長度已知：機(jī)

36、架長度d，K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。73例題0, 1kABCCACACAB222112lCDlBCDClCBl2222EDAB2B1C2C145已知:K=1,AB、AD桿長度,搖桿CD處于一個極限位置時,AB桿和機(jī)架AD桿間的夾角為45o,試設(shè)計(jì)此曲柄搖桿機(jī)構(gòu).7475C1DAC2F1F2C2DB1lBClABCBlABl111 例題76雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)AECDB特征：兩個曲柄特征：兩個曲柄作用：將作用：將等速回轉(zhuǎn)等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?等速或變速回轉(zhuǎn)等速或變速回轉(zhuǎn)。慣性篩慣性篩77雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)鶴式起重機(jī)鶴式起重機(jī)特征：兩個搖桿特征：兩個搖桿汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)78曲柄搖桿機(jī)構(gòu)BACDBACD特征：曲柄搖桿特征：曲柄搖桿作用：將曲柄的作用：將曲柄