第五章(連桿機(jī)構(gòu))

1、第五章 平面連桿機(jī)構(gòu)第五章平面連桿機(jī)構(gòu)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)張策主編，張策主編，機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)（下（下冊(cè)），機(jī)械工業(yè)出版社，冊(cè)），機(jī)械工業(yè)出版社，2004濮良貴主編，濮良貴主編，機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)，高等教育出，高等教育出版社，版社，2006其他機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)書籍其他機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)書籍第五章平面連桿機(jī)構(gòu) 平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化。平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化。 平面四桿機(jī)構(gòu)的若干基本知識(shí)。平面四桿機(jī)構(gòu)的若干基本知識(shí)。 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)方法。平面四桿機(jī)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)方法。本章重點(diǎn)第五章平面連桿機(jī)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(jī)構(gòu)的分類平面四

2、桿機(jī)構(gòu)的分類第三節(jié)第三節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件 和幾個(gè)基本概念和幾個(gè)基本概念第四節(jié)第四節(jié) 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)第五章平面連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、平面連桿機(jī)構(gòu)一、平面連桿機(jī)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)接而成的一種平面聯(lián)接而成的一種平面機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。作用：作用： 傳遞運(yùn)動(dòng)、放大位移、改變位移的性質(zhì)。傳遞運(yùn)動(dòng)、放大位移、改變位移的性質(zhì)。 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)第五章平面連桿機(jī)構(gòu)二、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)二、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌

3、跡的要求；桿與桿間是低副聯(lián)接，接觸面運(yùn)動(dòng)軌跡的要求；桿與桿間是低副聯(lián)接，接觸面積大、壓強(qiáng)小、磨損??；制造容易。積大、壓強(qiáng)小、磨損?。恢圃烊菀?。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 各構(gòu)件因是低副聯(lián)接，存在間隙，傳動(dòng)精度低；各構(gòu)件因是低副聯(lián)接，存在間隙，傳動(dòng)精度低；不適用于高速傳動(dòng)。不適用于高速傳動(dòng)。三、三、四連桿機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)是最基本的平面連桿機(jī)構(gòu)是最基本的平面連桿機(jī)構(gòu)第五章平面連桿機(jī)構(gòu)第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的分類平面四桿機(jī)構(gòu)的分類 機(jī)架機(jī)架4連桿連桿2根據(jù)兩連架桿運(yùn)動(dòng)形式的不同進(jìn)行分類五種基根據(jù)兩連架桿運(yùn)動(dòng)形式的不同進(jìn)行分類五種基本類型本類型1234 1連連架架桿桿1&3第五章平面連桿機(jī)構(gòu)一、一、 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲

4、柄搖桿機(jī)構(gòu)一個(gè)連架桿能作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)一個(gè)連架桿能作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)-曲柄曲柄。 另一連架桿僅在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)另一連架桿僅在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)-搖桿搖桿。曲柄原動(dòng)件，搖桿從動(dòng)件曲柄原動(dòng)件，搖桿從動(dòng)件 曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) 搖桿的往復(fù)擺動(dòng)搖桿的往復(fù)擺動(dòng) 雷達(dá)天線的俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線的俯仰機(jī)構(gòu)搖桿原動(dòng)件，曲柄從動(dòng)件搖桿原動(dòng)件，曲柄從動(dòng)件 搖桿的往復(fù)擺動(dòng)搖桿的往復(fù)擺動(dòng) 曲柄的整周轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄的整周轉(zhuǎn)動(dòng) 縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)第五章平面連桿機(jī)構(gòu) 壓力壓力P1、P2分別作分別作用在兩個(gè)波紋管上，用在兩個(gè)波紋管上，推動(dòng)與波紋管固聯(lián)的推動(dòng)與波紋管固聯(lián)的軸軸1向右移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)擺向右移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)擺桿桿2，再經(jīng)

5、過(guò)曲柄搖桿，再經(jīng)過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)ABCD，將搖桿，將搖桿AB的小轉(zhuǎn)角傳動(dòng)放大的小轉(zhuǎn)角傳動(dòng)放大為曲柄為曲柄CD的大轉(zhuǎn)角。的大轉(zhuǎn)角。 雙波紋管差壓計(jì)雙波紋管差壓計(jì)第五章平面連桿機(jī)構(gòu)二、二、雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)兩連架桿均為曲柄，可作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。兩連架桿均為曲柄，可作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 慣性篩慣性篩平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)：相對(duì)兩桿平行且相等：相對(duì)兩桿平行且相等 兩曲柄以相同的角速度同向轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿作平移兩曲柄以相同的角速度同向轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿作平移運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu) 平行機(jī)構(gòu)平行機(jī)構(gòu)1 平行機(jī)構(gòu)平行機(jī)構(gòu)2第五章平面連桿機(jī)構(gòu)三、三、雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)兩連架桿均為搖桿，只能在有

6、限范圍內(nèi)徑往復(fù)擺動(dòng)。兩連架桿均為搖桿，只能在有限范圍內(nèi)徑往復(fù)擺動(dòng)。飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu) 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)鶴式起重機(jī)鶴式起重機(jī) E E點(diǎn)走出一近似直線軌跡點(diǎn)走出一近似直線軌跡第五章平面連桿機(jī)構(gòu)四、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)四、曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化而成。由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化而成。演化過(guò)程演化過(guò)程 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)型式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)型式: :對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)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)第五章平面連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用彈簧管壓力表彈簧管壓力表內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)機(jī)械壓力機(jī)工作原理圖機(jī)械壓力機(jī)工作原理圖第五章平面連桿機(jī)構(gòu)五、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)五、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演變而來(lái)由曲柄滑塊

7、機(jī)構(gòu)演變而來(lái),曲柄為機(jī)架曲柄為機(jī)架導(dǎo)桿導(dǎo)桿第五章平面連桿機(jī)構(gòu)類型類型 a. 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（桿轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（桿1長(zhǎng)度小于桿長(zhǎng)度小于桿2） b. 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（桿擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（桿1長(zhǎng)度大于桿長(zhǎng)度大于桿2）1243第五章平面連桿機(jī)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(jī)構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用 牛頭刨床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)牛頭刨床傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ABCDE第五章平面連桿機(jī)構(gòu) 第三節(jié)第三節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件 和幾個(gè)基本概念和幾個(gè)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(jī)構(gòu)各桿件的相對(duì)長(zhǎng)度及機(jī)架的選擇取決于機(jī)構(gòu)各桿件的相對(duì)長(zhǎng)度及機(jī)架的選

8、擇第五章平面連桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的必要條件必要條件為：為： 1）曲柄、機(jī)架之一是最短桿）曲柄、機(jī)架之一是最短桿 2）最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩）最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和（桿長(zhǎng)條件）桿長(zhǎng)度之和（桿長(zhǎng)條件） 必須同時(shí)滿足，首先檢查第二個(gè)條件：必須同時(shí)滿足，首先檢查第二個(gè)條件： 如果不滿足桿長(zhǎng)條件，機(jī)構(gòu)中不可能有曲柄，如果不滿足桿長(zhǎng)條件，機(jī)構(gòu)中不可能有曲柄，不管以哪個(gè)桿件為機(jī)架，只能構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)。不管以哪個(gè)桿件為機(jī)架，只能構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)。第五章平面連桿機(jī)構(gòu) 在滿足桿長(zhǎng)條件的前提下：在滿足桿長(zhǎng)條件的前提下：1. 若以最短桿為機(jī)架，則構(gòu)成雙

9、曲柄機(jī)構(gòu)若以最短桿為機(jī)架，則構(gòu)成雙曲柄機(jī)構(gòu) 2. 若以最短桿任一相鄰桿為機(jī)架，則構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)若以最短桿任一相鄰桿為機(jī)架，則構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。構(gòu)。3. 若以最短桿相對(duì)的桿為機(jī)架，則構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)若以最短桿相對(duì)的桿為機(jī)架，則構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)。第五章平面連桿機(jī)構(gòu)二、壓力角與傳動(dòng)角二、壓力角與傳動(dòng)角壓力角壓力角 ：從動(dòng)件：從動(dòng)件CD上上C點(diǎn)所受作用力的方向與點(diǎn)所受作用力的方向與該點(diǎn)速度方向之間所夾的銳角。該點(diǎn)速度方向之間所夾的銳角。 越小，傳動(dòng)效率越高。越小，傳動(dòng)效率越高。傳動(dòng)角傳動(dòng)角 ：連桿與從動(dòng)件所夾的銳角，壓力角的：連桿與從動(dòng)件所夾的銳角，壓力角的余角。余角。 90 - ， 越小，越小， 越大，

10、越大， 傳動(dòng)效率越高。傳動(dòng)效率越高。 一般一般 min 40 驅(qū)動(dòng)力1-主動(dòng)件主動(dòng)件第五章平面連桿機(jī)構(gòu)bcaddacb2cos2cos2222 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角將出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架兩次共曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角將出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架兩次共線的位置，比較即得線的位置，比較即得 min 。第五章平面連桿機(jī)構(gòu)三、死點(diǎn)位置三、死點(diǎn)位置 機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，搖桿為主動(dòng)件搖桿為主動(dòng)件，當(dāng)連桿與，當(dāng)連桿與從動(dòng)件從動(dòng)件處處于共線位置時(shí)，經(jīng)連桿作用于從動(dòng)件上的力于共線位置時(shí)，經(jīng)連桿作用于從動(dòng)件上的力F通通過(guò)從動(dòng)件的鉸鏈中心，使驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件的有效分力過(guò)從動(dòng)件的鉸鏈中心，使驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件的有效分力為零，不論力為零，

11、不論力F多大，都不能使從動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)。多大，都不能使從動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)件主動(dòng)件第五章平面連桿機(jī)構(gòu)對(duì)于平行四邊形機(jī)構(gòu)，當(dāng)曲柄與連桿共線時(shí)，傳對(duì)于平行四邊形機(jī)構(gòu)，當(dāng)曲柄與連桿共線時(shí)，傳動(dòng)角為零，同時(shí)整個(gè)機(jī)構(gòu)的構(gòu)件重合為一條直線，動(dòng)角為零，同時(shí)整個(gè)機(jī)構(gòu)的構(gòu)件重合為一條直線，這時(shí)從動(dòng)曲柄這時(shí)從動(dòng)曲柄CD存在正、反轉(zhuǎn)兩種可能，稱為存在正、反轉(zhuǎn)兩種可能，稱為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向點(diǎn)向點(diǎn)。 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)克服死點(diǎn)、轉(zhuǎn)向點(diǎn)的方法克服死點(diǎn)、轉(zhuǎn)向點(diǎn)的方法 1在從動(dòng)件上安裝轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的飛輪。在從動(dòng)件上安裝轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的飛輪。 縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu) 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)2相同機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列相同機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)第五章

12、平面連桿機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置利用死點(diǎn)位置利用 利用死點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)特定的工作要求利用死點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)特定的工作要求 1.飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu) 落地后作用力不會(huì)使落地后作用力不會(huì)使 起落架反轉(zhuǎn)保證飛機(jī)安起落架反轉(zhuǎn)保證飛機(jī)安 全可靠降落。全可靠降落。 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)2.夾具夾緊機(jī)構(gòu)夾具夾緊機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)不會(huì)松脫機(jī)構(gòu)不會(huì)松脫 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)3.開關(guān)機(jī)構(gòu)開關(guān)機(jī)構(gòu) 保證融點(diǎn)可靠接觸保證融點(diǎn)可靠接觸 第五章平面連桿機(jī)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(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)， 曲柄曲柄AB等速逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，等速逆時(shí)針回轉(zhuǎn)， 由由BB”( 1=180+ ), 由由B”B( 2=180- )，

13、擺動(dòng)角度同為擺動(dòng)角度同為 ，但，但 1 2，故故 10有急回特征有急回特征c. 0有急回特征有急回特征第五章平面連桿機(jī)構(gòu)第四節(jié)第四節(jié) 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)平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)條件，根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)條件，確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù)。確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù)。平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要有兩類問(wèn)題：平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要有兩類問(wèn)題： 實(shí)現(xiàn)給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（位置，速實(shí)現(xiàn)給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（位置，速度，加速度）度，加速度） 實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法 圖解法、實(shí)驗(yàn)法、解析法圖解法、實(shí)驗(yàn)法、解析法第五章平面

14、連桿機(jī)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(jì)四桿（一）按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)已知：已知：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿CD長(zhǎng)度和擺長(zhǎng)度和擺動(dòng)角動(dòng)角 max 、行程速度變化系數(shù)、行程速度變化系數(shù)K 設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)第五章平面連桿機(jī)構(gòu)分析分析 圖示為要求設(shè)圖示為要求設(shè)計(jì)的四桿機(jī)構(gòu)的計(jì)的四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)極限位置，兩個(gè)極限位置，鉸鏈鉸鏈A的中心必的中心必在過(guò)在過(guò)C1、C2 兩點(diǎn)兩點(diǎn)且圓周角等于且圓周角等于的一個(gè)圓上。的一個(gè)圓上。 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟1) 計(jì)算極位夾角計(jì)算極位夾角180 (K-1)/(K1

15、)2) 按比例畫出過(guò)按比例畫出過(guò)C1、C2點(diǎn)，且圓周角等于點(diǎn)，且圓周角等于的圓。的圓。第五章平面連桿機(jī)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(zhǎng)度曲柄長(zhǎng)度 連桿長(zhǎng)度連桿長(zhǎng)度1AC2AC212ACACa21bACaACa第五章平面連桿機(jī)構(gòu)2. 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知滑塊行程已知滑塊行程S，偏距，偏距e及行程速度變化系數(shù)及行程速度變化系數(shù)K，設(shè)計(jì)此偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)此偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。第五章平面連桿機(jī)構(gòu)（二）按給定連桿的兩個(gè)或三個(gè)位置設(shè)計(jì)四（二）按給定連桿的兩個(gè)或三個(gè)位置設(shè)計(jì)四 桿機(jī)構(gòu)桿機(jī)構(gòu) 已知已知

16、：連桿連桿BC的三個(gè)位置的三個(gè)位置 設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是確定固定鉸鏈設(shè)計(jì)的實(shí)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的位置。的位置。第五章平面連桿機(jī)構(gòu)若僅知道連桿若僅知道連桿BC的二個(gè)位置，可通過(guò)其它條件確的二個(gè)位置，可通過(guò)其它條件確定定A、D位置位置第五章平面連桿機(jī)構(gòu)（三）按給定連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（三）按給定連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知已知:曲柄曲柄AB及其三個(gè)位置，機(jī)架及其三個(gè)位置，機(jī)架AD的長(zhǎng)度，構(gòu)的長(zhǎng)度，構(gòu)件件CD上某直線上某直線DE的三個(gè)位置。的三個(gè)位置

17、。 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)分析分析 本設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是求活動(dòng)鉸鏈本設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是求活動(dòng)鉸鏈C的第一個(gè)位置的第一個(gè)位置C1。 可通過(guò)連架桿可通過(guò)連架桿AB對(duì)對(duì)CD的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)確定鉸鏈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)確定鉸鏈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(gè)位的第一個(gè)位置置DE1當(dāng)作機(jī)架不動(dòng)，連架桿當(dāng)作機(jī)架不動(dòng)，連架桿AB看作連桿看作連桿,采用反采用反轉(zhuǎn)法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)法實(shí)現(xiàn)AB對(duì)對(duì)CD的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。第五章平面連桿機(jī)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(diǎn)反轉(zhuǎn)，點(diǎn)反轉(zhuǎn)，使使 分別與分別與 重合，則得到構(gòu)件重合，則得到構(gòu)件AB對(duì)機(jī)對(duì)機(jī)架架CD相對(duì)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)位置相對(duì)

18、運(yùn)動(dòng)的三個(gè)位置 （圖中（圖中 未畫出）。未畫出）。 此時(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)此時(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為給定連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)?；癁榻o定連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。2、作、作 的中垂線，則交點(diǎn)為的中垂線，則交點(diǎn)為 。DDEAB3322EAB、32DE、DE1DE33221ABABAB、32AA 、3221BBBB、1C第五章平面連桿機(jī)構(gòu)E1第五章平面連桿機(jī)構(gòu)二二. 解析法解析法（一）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性及設(shè)計(jì)（一）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性及設(shè)計(jì)（二）（二）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性及設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性及設(shè)計(jì) （三）正弦、正切機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性及其設(shè)計(jì)（三）正弦、正切機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性及其設(shè)計(jì) 第五章平面連桿機(jī)構(gòu) 正弦機(jī)構(gòu)

19、正弦機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)sinsatansa第五章平面連桿機(jī)構(gòu)低副高代低副高代 正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu) 正切機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)第五章平面連桿機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性正弦機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性 是非線性機(jī)構(gòu)是非線性機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性正切機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性 是非線性機(jī)構(gòu)是非線性機(jī)構(gòu) )sin(sin0 as1cosdidsa)tan(tan0 as21cosdidsa第五章平面連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用奧奧氏氏測(cè)測(cè)微微儀儀簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖圖 立立式式光光學(xué)學(xué)比比較較儀儀簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖圖 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)原理誤差正弦機(jī)構(gòu)原理誤差 線性度盤線性度盤 將將sin 展開，取前兩項(xiàng)得展開，取前兩項(xiàng)得 sinas sa00sinsssaa 33()

20、66asaa 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)原理誤差正切機(jī)構(gòu)原理誤差tansaa 33()33asaa 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則1.合理選擇傳動(dòng)型式高精度儀器儀表中，合理選擇傳動(dòng)型式高精度儀器儀表中，多采用正弦機(jī)構(gòu)，多采用正弦機(jī)構(gòu)， 精度較低時(shí)一般采用精度較低時(shí)一般采用正切機(jī)構(gòu)。正切機(jī)構(gòu)。1)條件相同時(shí)，正弦機(jī)構(gòu)的原理誤差是正切條件相同時(shí)，正弦機(jī)構(gòu)的原理誤差是正切機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)的1/2。2)測(cè)桿移動(dòng)副的間隙對(duì)正弦機(jī)構(gòu)精度沒(méi)有影測(cè)桿移動(dòng)副的間隙對(duì)正弦機(jī)構(gòu)精度沒(méi)有影響，但對(duì)正切機(jī)構(gòu)影響大。響，但對(duì)正切機(jī)構(gòu)影響大。3)正切機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)工藝性比正弦機(jī)構(gòu)好正切機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)工藝性比正弦機(jī)構(gòu)好第五章平面連桿機(jī)

21、構(gòu)2.把工作角度限制在很小范圍內(nèi)，把工作角度限制在很小范圍內(nèi)，盡量增大參數(shù)盡量增大參數(shù)a的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度 3.擺桿長(zhǎng)度的調(diào)整，即采用參數(shù)擺桿長(zhǎng)度的調(diào)整，即采用參數(shù)a可可調(diào)整的結(jié)構(gòu)調(diào)整的結(jié)構(gòu) 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)2)測(cè)量范圍一定情況下，參數(shù)測(cè)量范圍一定情況下，參數(shù)a增大，則工作增大，則工作角度角度 減小，從而減小，從而 減小減小3)采用參數(shù)采用參數(shù)a可調(diào)整的結(jié)構(gòu)可調(diào)整的結(jié)構(gòu) s正弦機(jī)構(gòu)原理誤差的調(diào)整正弦機(jī)構(gòu)原理誤差的調(diào)整第五章平面連桿機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)原理誤差的調(diào)整正切機(jī)構(gòu)原理誤差的調(diào)整第五章平面連桿機(jī)構(gòu)擺桿長(zhǎng)度的調(diào)整結(jié)構(gòu)擺桿長(zhǎng)度的調(diào)整結(jié)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)第五章平面連桿機(jī)構(gòu)

22、 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 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)錯(cuò)誤的機(jī)構(gòu)原點(diǎn)位置錯(cuò)誤的機(jī)構(gòu)原點(diǎn)位置a)a)正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu) b)b)正切機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)第五章平面連桿機(jī)構(gòu) 本章難點(diǎn)：本章難點(diǎn)：本章難點(diǎn)是采用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)本章難點(diǎn)是采用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 反轉(zhuǎn)法包含兩個(gè)概念：反轉(zhuǎn)法包含兩個(gè)概念： 1. 剛化剛化 2. 反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn) 剛化：將四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中每一位置時(shí)各構(gòu)剛化：將四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中每一位置時(shí)各構(gòu)件的相對(duì)位置固定起來(lái)，把此位置時(shí)的四件的相對(duì)位置固定起來(lái)，把此位置時(shí)的四個(gè)構(gòu)件整體視為一個(gè)剛體。個(gè)構(gòu)件整體視為一個(gè)剛體。反轉(zhuǎn)：利用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理，將各位置時(shí)反轉(zhuǎn)：利用相

23、對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理，將各位置時(shí)的剛體的剛體 反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使各位置選定的基反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使各位置選定的基線都與此基線的初始位置重合，將求活動(dòng)線都與此基線的初始位置重合，將求活動(dòng)鉸鏈中心的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求固定鉸鏈中心的鉸鏈中心的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求固定鉸鏈中心的問(wèn)題。問(wèn)題。第五章平面連桿機(jī)構(gòu)機(jī)械式測(cè)量?jī)x表的組成機(jī)械式測(cè)量?jī)x表的組成靈敏元件靈敏元件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)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(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)解析法設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)第五章平面

24、連桿機(jī)構(gòu)機(jī)械式測(cè)量?jī)x表的組成機(jī)械式測(cè)量?jī)x表的組成靈敏元件靈敏元件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示數(shù)裝置示數(shù)裝置ps 指針，指針，等分刻度度盤等分刻度度盤將靈敏元件位移傳動(dòng)到指針將靈敏元件位移傳動(dòng)到指針第五章平面連桿機(jī)構(gòu)機(jī)械式測(cè)量?jī)x表的組成機(jī)械式測(cè)量?jī)x表的組成靈敏元件靈敏元件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)：因靈敏元件的轉(zhuǎn)化特性存在誤差，故要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)： 具有調(diào)整環(huán)節(jié)以改變傳動(dòng)比；具有調(diào)整環(huán)節(jié)以改變傳動(dòng)比； 具有非線性補(bǔ)具有非線性補(bǔ)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(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)上述要求：曲柄滑

25、塊機(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)上述要求： 調(diào)整構(gòu)件尺寸可改變傳動(dòng)比；調(diào)整構(gòu)件尺寸可改變傳動(dòng)比； 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)傳曲柄滑塊機(jī)構(gòu)傳動(dòng)特性具有非線性，利用其非線性可以抵消靈敏元件動(dòng)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(cè)量精度滿足要求。非線性誤差，使儀表測(cè)量精度滿足要求。 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)解析法設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)解析法設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)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(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性。 Sf( )第五章平面連桿機(jī)構(gòu)ABCseab+ 0 0 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)0

26、0 cossin cossin (sinsin)(coscos)oosCO C Obabaab00sincosbae200cos1cosaeb2cos1cosaebyxCO220coscos(sinsin )11oaeaes abbb 曲柄滑塊傳動(dòng)特性方程曲柄滑塊傳動(dòng)特性方程第五章平面連桿機(jī)構(gòu)當(dāng)滑塊為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比：當(dāng)滑塊為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比： 21( cos)sincoscos1didsaeaaebb第五章平面連桿機(jī)構(gòu)為簡(jiǎn)化計(jì)算，便于制成相應(yīng)圖譜，特引入無(wú)為簡(jiǎn)化計(jì)算，便于制成相應(yīng)圖譜，特引入無(wú)量綱系數(shù)：量綱系數(shù)： 滑塊相對(duì)位移滑塊相對(duì)位移 連桿相對(duì)長(zhǎng)度連桿相對(duì)長(zhǎng)度 相對(duì)偏距相對(duì)偏

27、距 代入曲柄滑塊特性傳動(dòng)方程得：代入曲柄滑塊特性傳動(dòng)方程得： 得相對(duì)傳動(dòng)比：得相對(duì)傳動(dòng)比：sabaea2222(sinsin )(cos)(cos)oosa 221(cos)sincos(cos)adidia|=0=1( , , , )if a b e第五章平面連桿機(jī)構(gòu)相對(duì)傳動(dòng)比和絕對(duì)傳動(dòng)比之間的關(guān)系相對(duì)傳動(dòng)比和絕對(duì)傳動(dòng)比之間的關(guān)系adddiaaisddsda第五章平面連桿機(jī)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(jī)構(gòu)的曲線曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲線1ia 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)二、非線性補(bǔ)償設(shè)計(jì)二、非線性補(bǔ)償設(shè)計(jì) 舉例：壓力表設(shè)計(jì)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)舉例：壓力表

28、設(shè)計(jì)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu) （一）壓力表設(shè)計(jì)任務(wù)要求：（一）壓力表設(shè)計(jì)任務(wù)要求： a. 測(cè)量范圍測(cè)量范圍01Mpa b. 指針、度盤示數(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(jí)級(jí)解析法設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)解析法設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)第五章平面連桿機(jī)構(gòu)壓力表測(cè)量允許誤差壓力表測(cè)量允許誤差 1.5級(jí)表測(cè)量允許誤差為：在測(cè)量范圍內(nèi)級(jí)表測(cè)量允許誤差為：在測(cè)量范圍內(nèi)任一壓力處測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值（標(biāo)準(zhǔn)表的示任一壓力處測(cè)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%

29、0.015Mpa第五章平面連桿機(jī)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。儀表為合格。 圖中在滿幅壓力和中間一段壓力處測(cè)量誤圖中在滿幅壓力和中間一段壓力處測(cè)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(cè)測(cè)量量允允許許誤誤差差 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)（二）彈簧管特性（二）彈簧管特性 測(cè)量壓力的敏感元件彈簧管測(cè)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(jī)構(gòu) 在被測(cè)壓力在被測(cè)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

30、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 ( 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(jī)構(gòu)（三）線性傳動(dòng)方案（三）線性傳動(dòng)方案彈簧管彈簧管齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)指針度盤指針度盤ps(線性轉(zhuǎn)換)(線性傳動(dòng))(線性刻度)Otts pC第五章平面連桿機(jī)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(cè)在非線性，造成滿幅測(cè)量值或某一段測(cè)量值超量值或某一

31、段測(cè)量值超差。而齒輪為恒定傳動(dòng)差。而齒輪為恒定傳動(dòng)比傳動(dòng)，對(duì)傳動(dòng)比沒(méi)有比傳動(dòng)，對(duì)傳動(dòng)比沒(méi)有調(diào)整功能。故此方案不調(diào)整功能。故此方案不能滿足儀表測(cè)量精度要能滿足儀表測(cè)量精度要求。求。Otts pC 第五章平面連桿機(jī)構(gòu)（四）加入曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行非線性補(bǔ)償方案（四）加入曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行非線性補(bǔ)償方案 采用二級(jí)放大傳動(dòng)，第一級(jí)為曲柄滑塊機(jī)采用二級(jí)放大傳動(dòng)，第一級(jí)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，用于非線性補(bǔ)償，應(yīng)按近似線性傳動(dòng)特構(gòu)，用于非線性補(bǔ)償，應(yīng)按近似線性傳動(dòng)特性設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)參數(shù)；第二級(jí)為齒輪傳動(dòng)。性設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)參數(shù)；第二級(jí)為齒輪傳動(dòng)。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(dòng))(線性刻度)曲柄滑塊曲柄滑

32、塊(近似線性傳動(dòng))第五章平面連桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù) 滑塊最大位移滑塊最大位移smax： smax即彈簧管滿幅壓力即彈簧管滿幅壓力 時(shí)位移。時(shí)位移。 曲柄工作轉(zhuǎn)角曲柄工作轉(zhuǎn)角 g： g=270/i2 i2 二級(jí)齒輪傳動(dòng)比二級(jí)齒輪傳動(dòng)比Otts pC 0eBAEab第五章平面連桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟 初步選定曲柄滑塊初步選定曲柄滑塊 機(jī)構(gòu)的機(jī)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(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟 確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的工作區(qū)間。因其傳確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的工作區(qū)間。因其傳動(dòng)特性為近似線性，故工作區(qū)間在極值點(diǎn)附動(dòng)特性為近似線性，故工作區(qū)間在極值點(diǎn)附近。近。 以一定步長(zhǎng)，利用式以一定步長(zhǎng)，利用式 搜索曲線極值點(diǎn)搜索曲線極值點(diǎn) e。 221cos(cos)sin/(cos)ai第五章平面連桿機(jī)構(gòu) 以極值點(diǎn)以極值點(diǎn) e對(duì)稱分布找出初始角對(duì)稱分布找出初始角 0(H點(diǎn)點(diǎn))和終止點(diǎn)和終止點(diǎn) z(F點(diǎn)點(diǎn))，及對(duì)應(yīng)的，及對(duì)應(yīng)的iaH 、 iaF。 有有 0 e g/2 z e g/2 e ia =1 4Oia0 0 ZiaFiaHHF g1第五章平面連桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟曲柄滑塊