機(jī)械原理復(fù)習(xí)4(連桿)

1、52 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53 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識54 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)第第5 5章章 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)51 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動特點(diǎn)* *55 多桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)1. 改變構(gòu)件的形狀和相對尺寸-轉(zhuǎn)動副變?yōu)橐苿痈逼那瑝K機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄弧形滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu) 正弦機(jī)構(gòu)s=l sin l52 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 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ABABCABCABCCABCDABCDD動畫演示同性異形機(jī)構(gòu)2、機(jī)架

2、置換（選取不同的構(gòu)件為機(jī)架）、機(jī)架置換（選取不同的構(gòu)件為機(jī)架）ABCDA、B-周轉(zhuǎn)副（整轉(zhuǎn)副）周轉(zhuǎn)副（整轉(zhuǎn)副）C、D-擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副1234曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)52 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)用雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)3. 運(yùn)動副同性演化運(yùn)動副同性演化-運(yùn)動副特性相同運(yùn)動副特性相同轉(zhuǎn)動副擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副擴(kuò)大52 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mm53 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識鏈鉸四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件為：鏈鉸四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件為： lmin+lmax l余余1+l余余2；v周轉(zhuǎn)副在

3、機(jī)架上（最短桿為周轉(zhuǎn)副在機(jī)架上（最短桿為 機(jī)架或連架桿）。機(jī)架或連架桿）。CabdcABDlmin+lmaxl余余1+l余余2最短桿為機(jī)架最短桿為機(jī)架雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)最短桿的鄰最短桿的鄰桿為機(jī)架桿為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最短桿的對最短桿的對邊為機(jī)架邊為機(jī)架雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)N N，無周轉(zhuǎn)副，無周轉(zhuǎn)副Y Y，存在周轉(zhuǎn)副，存在周轉(zhuǎn)副53 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識u 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 1=C，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動一周，曲柄與連桿共線兩次，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動一周，曲柄與連桿共線兩次，搖桿處于兩極限位置。搖桿處于兩極限位置。C1且21tt 21ABCDA2B2CD21B1C1定義：

4、（角）速度輸出構(gòu)件工作行程平均）速度輸出構(gòu)件回程平均（角K工回33vv112221/tCCtCC21tt21180180K-行程速度變化系數(shù)行程速度變化系數(shù)11180KK180180-極位夾角極位夾角 1 11234極位夾角極位夾角搖桿處于極限位置時曲柄之間所夾的大角與小角之搖桿處于極限位置時曲柄之間所夾的大角與小角之 差的一半。差的一半。工回33vvFnFtF 1. 壓力角壓力角 和傳動角和傳動角 壓力角壓力角：不計(jì)摩擦?xí)r，從動件受力方向與受力點(diǎn)絕對速度之間所不計(jì)摩擦?xí)r，從動件受力方向與受力點(diǎn)絕對速度之間所夾銳角。夾銳角。53 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識FsinFFncos

5、FFt-徑向分力，徑向分力，F(xiàn)n ，運(yùn)動副摩擦，運(yùn)動副摩擦 -切向分力，有效分力，推動切向分力，有效分力，推動CD桿轉(zhuǎn)動。桿轉(zhuǎn)動。tF在機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中是變化的。在機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中是變化的。傳動角傳動角：從動件受力方向與從動件受力方向與受力點(diǎn)絕對速度垂線之間所夾受力點(diǎn)絕對速度垂線之間所夾銳角銳角90設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足：設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足： min5040 在什么位置？minABCDv二、四桿機(jī)構(gòu)的傳力性能二、四桿機(jī)構(gòu)的傳力性能03215ABCDF53 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識vFvmin搖桿的搖桿的 位置：位置：令連桿與搖桿的夾角為令連桿與搖桿的夾角為 ，如圖：，如圖：時，90時，9018

6、0)2)(cos2221minbcadcb)2)(cos2221maxbcadcb若90maxminmin若90max)180min(maxminmin，abcdabcdABCDABCDminAB C Dmax共線位置之一。出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架兩次結(jié)論：minabcdabcd 往復(fù)運(yùn)動的往復(fù)運(yùn)動的構(gòu)構(gòu)件為主動件，件為主動件，且連桿與曲柄兩次共線且連桿與曲柄兩次共線時時，有：，有：此時此時機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動，稱此位置為：稱此位置為：53 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識2. 死點(diǎn)（位置）死點(diǎn)（位置）定義：定義：090，0tFFF“死點(diǎn)”12 條件：條件：往復(fù)運(yùn)動的往復(fù)運(yùn)動的構(gòu)構(gòu)件為

7、主動件件為主動件位置：連桿與從動件共線（極限位置）位置：連桿與從動件共線（極限位置）ACBDB3C3二、用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1. . 按預(yù)定的連桿平面位置設(shè)計(jì)按預(yù)定的連桿平面位置設(shè)計(jì)1）已知活動鉸鏈中心的位置已知活動鉸鏈中心的位置由由B、C（動點(diǎn)）求（動點(diǎn)）求A、D（定點(diǎn)）（定點(diǎn)）B1C1B2C2分析：分析：A點(diǎn)是點(diǎn)是Bi點(diǎn)的軌跡中心點(diǎn)的軌跡中心D點(diǎn)是點(diǎn)是Ci點(diǎn)的軌跡中心點(diǎn)的軌跡中心步驟：步驟： 連接連接B1B2，作中垂線，作中垂線連接連接B2B3，作中垂線，作中垂線相交得相交得A A點(diǎn)點(diǎn)AD同理作同理作Ci點(diǎn)的中垂線求得點(diǎn)的中垂線求得D點(diǎn)。點(diǎn)。方法：方法： 作垂直平分

8、線（中垂線）作垂直平分線（中垂線）？061554 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)C2AD若給定連桿三個位置，有唯一解；若給定連桿三個位置，有唯一解；若若C1、C2、C3位于一條直線上，位于一條直線上，D,則則桿桿CD是滑塊；是滑塊；設(shè)計(jì)后要檢驗(yàn)運(yùn)動連續(xù)性（設(shè)計(jì)后要檢驗(yàn)運(yùn)動連續(xù)性（ C1、C2、C3應(yīng)在同一可行域內(nèi)）。應(yīng)在同一可行域內(nèi)）。B3C3若給定連桿兩個位置，則有無窮多解；若給定連桿兩個位置，則有無窮多解；借助于輔助條件求得借助于輔助條件求得A或或DB1 C1B3C3B1 C1B2C2AD021654 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)EFCBAD2) 已知固定鉸鏈中心的位置已知固

9、定鉸鏈中心的位置 由連桿上的標(biāo)線EF和A、D(定鉸)求B、C(動鉸）AD思路思路： 待求動鉸鏈待求動鉸鏈B、C固定鉸鏈固定鉸鏈機(jī)架置換機(jī)架置換條件條件： 保證構(gòu)件間的相對位置不變保證構(gòu)件間的相對位置不變原理原理：相對運(yùn)動原理相對運(yùn)動原理方法方法：1E1F2E2F3E3F分析分析：待求動鉸鏈待求動鉸鏈B、C（已知定鉸求動鉸）（已知定鉸求動鉸）？連桿平面連桿平面？54 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)搬移至搬移至A3D3F1E1使使E3F3與與E1F1重合重合3A3D2A2D1B1C步驟：步驟：選新選新 “ “機(jī)架機(jī)架” 必須必須: : 含有待求鉸鏈點(diǎn)含有待求鉸鏈點(diǎn) 位置已知位置已知vv剛化剛

10、化搬移搬移作中垂線作中垂線將將ADF2E2剛化剛化即即:作作 A3D3F1E1ADF3E3將將ADF3E3剛化剛化即即:作作 A2D2F1E1ADF2E2搬移至搬移至A2D2F1E1使使E2F2與與E1F1重合重合AD1E1F2E2F3E3F剛化剛化保持各構(gòu)件的相對位置不變保持各構(gòu)件的相對位置不變搬移搬移實(shí)現(xiàn)機(jī)架的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)機(jī)架的轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)54 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)E2. 按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（由A、B、D求C）分析分析：選哪個構(gòu)件為機(jī)架1E2E3EA1B2B3BD12步驟步驟：選新 “機(jī)架機(jī)架”待求動鉸鏈C（已知動鉸求動鉸）

11、機(jī)架置換機(jī)架置換方法方法：思路思路： 待求動鉸鏈C固定鉸鏈？ACBD121313連架桿DE機(jī)架連架桿AB連桿54 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)2. 按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2B2A3B3A1C1E2E3EA1B2B3BD12121313（由（由A、B、D求求C）分析分析：選哪個構(gòu)件為機(jī)架選哪個構(gòu)件為機(jī)架步驟步驟：選新選新 “ “機(jī)架機(jī)架”待求動鉸鏈待求動鉸鏈C（已知動鉸求動鉸（已知動鉸求動鉸）機(jī)架置換機(jī)架置換方法方法：思路思路： 待求動鉸鏈待求動鉸鏈C連架桿連架桿DE機(jī)架機(jī)架連架桿連架桿AB連桿連桿鉸鏈鉸鏈vv剛化搬移剛化搬移作中垂線作中

12、垂線54 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)1E2E3EA1B2B3BD121213132. 按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（由（由A、B、D求求C）分析分析：轉(zhuǎn)換機(jī)架轉(zhuǎn)換機(jī)架選哪個構(gòu)件為新機(jī)架選哪個構(gòu)件為新機(jī)架連架桿連架桿DE機(jī)架機(jī)架連架桿連架桿AB連桿連桿2B3B步驟步驟：選新選新“機(jī)架機(jī)架”vv剛化搬移剛化搬移作中垂線作中垂線1C0321654 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)1E2E3EA1B2B3BD12121313總結(jié)總結(jié)求動鉸的兩類設(shè)計(jì)問題的求解步驟求動鉸的兩類設(shè)計(jì)問題的求解步驟剛化搬移剛化搬移新新“機(jī)架機(jī)架”必須是含有待求鉸必須是

13、含有待求鉸 鏈點(diǎn)并且位置已知的構(gòu)件；鏈點(diǎn)并且位置已知的構(gòu)件；新新“機(jī)架機(jī)架”可在該構(gòu)件的已知可在該構(gòu)件的已知位置中任選一個固定之，另外的位置中任選一個固定之，另外的位置必須與相應(yīng)的新位置必須與相應(yīng)的新“連桿連桿”剛剛化后一起搬到該固定位置；化后一起搬到該固定位置；選新選新 “ “機(jī)架機(jī)架”2B3B1C作中垂線作中垂線已知三個位置時，可得唯一解；已知三個位置時，可得唯一解；已知兩個位置時，可得無窮多解，再利用其它輔助條件得到其中已知兩個位置時，可得無窮多解，再利用其它輔助條件得到其中的一個解；此時，應(yīng)將新的一個解；此時，應(yīng)將新“機(jī)架機(jī)架”固定在給定輔助條件的位置上。固定在給定輔助條件的位置上。5

14、4 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)求動鉸的兩類設(shè)計(jì)問題的求解步驟：求動鉸的兩類設(shè)計(jì)問題的求解步驟：剛化搬移剛化搬移作中垂線作中垂線新新“機(jī)架機(jī)架”必須必須:選新選新 “機(jī)架機(jī)架”已知動鉸求定鉸的設(shè)計(jì)問題求解：已知動鉸求定鉸的設(shè)計(jì)問題求解： 作中垂線作中垂線溫故知新溫故知新 含有待求鉸鏈點(diǎn)含有待求鉸鏈點(diǎn) 位置已知位置已知54 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)1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)已知已知：搖桿CD長，擺角 及K C2C1D AK ，關(guān)鍵是求滿足關(guān)鍵是求滿足 角的角的A點(diǎn)點(diǎn)133. 按給定的行程速度變化系數(shù)按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)04、0516二、用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二

15、、用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)分析分析：abAC2abAC1221ACACa221ACACb54 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) 1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)計(jì)算已知已知：搖桿CD長，擺角 及K任取一點(diǎn)D，作搖桿CD的兩極限位置，夾角為 ；作C2PC1C2，作P C1C2的外接圓，A C1C2D步驟步驟：11180KK90P C2C1D A分析分析：K ，關(guān)鍵是求滿足 角的A點(diǎn)9021PCC作C1P使則A點(diǎn)必在此圓上。13有無窮多解FG注意注意: : A點(diǎn)不能選在FG劣弧段上,否則機(jī)構(gòu)將不滿足運(yùn)動連續(xù)性條件。3. 按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)04、051654 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

16、的設(shè)計(jì)E 1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)已知已知：搖桿CD長，擺角 及K選定A，設(shè)曲柄為a ，連桿為b ， 則:或以A為圓心，AC2為半徑作弧交AC1于E，得： C1C2D步驟步驟：90PabAC2abAC1221ACACaB1 C2C1D A分析分析：K ， 關(guān)鍵是求滿足 角的A點(diǎn)B22a13a =EC1/ 2 b = AC1EC1/ 2 221ACACbA3. 按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)54 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) 1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)已知已知：搖桿CD長，擺角 及KC1C2D步驟步驟：90P分析分析：K ，關(guān)鍵是求滿足 角的A點(diǎn)13作求A的輔助圓，有無窮多解。

17、B1B2 A已知機(jī)架的長度dv要求 minmin min A點(diǎn)選在C1G、 C2F兩弧段上，則當(dāng)A向G(F)靠近時，機(jī)構(gòu)的最小傳動角將隨之減小而趨向零，故A應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)離G(F)點(diǎn)較為有利。利用其他輔助條件，得到其中一解，例：2aFG檢驗(yàn)條件（校核條件） 0217E3. 按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)54 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)1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)已知已知：搖桿CD長，擺角 及K步驟步驟：分析分析：K ，關(guān)鍵是求滿足 角的A點(diǎn)13作求A的輔助圓，有無窮多解。已知機(jī)架的長度dv要求 minmin 利用其他輔助條件，得到其中一解，例：檢驗(yàn)條件（校核條件） 已知曲柄的長度a C1

18、C2D90PQ2aEAB1B2 3. 按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)54 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) 已知已知：搖桿CD長，擺角 及KC1C2D步驟步驟：90P分析分析：K ，13作求A的輔助圓，有無窮多解。QQEB1B2 已知連桿的長度b2bA1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)關(guān)鍵是求滿足 角的A點(diǎn)利用其他輔助條件，得到其中一解，例：已知機(jī)架的長度dv要求 minmin 檢驗(yàn)條件（校核條件） 已知曲柄的長度a3. 按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)061654 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)2) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知已知：滑塊的行程滑塊的行程 H，偏距，偏距 e 及及 K K ，關(guān)鍵是求滿足關(guān)鍵是求滿足 角的角的A點(diǎn)點(diǎn)131. 按給定的行程速度變化系數(shù)按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)04、0516二、用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)分析分析：abAC2abAC1221ACACa221ACACbC2C1H A54 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)2) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知已知：K，滑塊行程H，偏距e及及K K 。計(jì)算:作C2 C1 H 作 射 線 C2O 使C1C2O=90 , 以O(shè)為圓心，C1O為半徑作圓。以A為圓心，AC2為半徑作弧交于E,得：作射線C1O使C2C1 O=90。 作偏距線e，交圓弧于A，即