項目二 平面連桿機構(gòu)的設(shè)計

1、1基本要求基本要求: :v掌握基本概念掌握基本概念v掌握平面連桿機構(gòu)的類型、特點、演化方法掌握平面連桿機構(gòu)的類型、特點、演化方法v掌握平面四桿機構(gòu)的工作特性掌握平面四桿機構(gòu)的工作特性機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 任務(wù)：運用圖解法設(shè)計平面四桿機構(gòu)。 2v能力目標：能力目標：vA2. 能夠運用技術(shù)資料（如國家標準、相關(guān)設(shè)計手冊、圖冊），會選能夠運用技術(shù)資料（如國家標準、相關(guān)設(shè)計手冊、圖冊），會選用標準零件；用標準零件；v A3. 能根據(jù)客戶要求，用現(xiàn)代方法能根據(jù)客戶要求，用現(xiàn)代方法-CAD進行通用零件、專用機械零部進行通用零件、專用機械零部件的設(shè)計；件的設(shè)計； vA4. 能夠?qū)υO(shè)計的通用零件進行強度

2、校核計算；能夠?qū)υO(shè)計的通用零件進行強度校核計算；vA5具備機械設(shè)備使用、維護管理和故障分析的能力；具備機械設(shè)備使用、維護管理和故障分析的能力； v知識目標：知識目標：vK2. 熟悉常用機構(gòu)的工作原理、組成、分類、特點及應(yīng)用場合；熟悉常用機構(gòu)的工作原理、組成、分類、特點及應(yīng)用場合；vK3. 掌握常用機構(gòu)設(shè)計的基本方法；掌握常用機構(gòu)設(shè)計的基本方法；vK4. 理解有關(guān)機械設(shè)計計算的基本理論；理解有關(guān)機械設(shè)計計算的基本理論；vK5. 掌握機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、運動特性、機械動力學的基礎(chǔ)知識；掌握機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、運動特性、機械動力學的基礎(chǔ)知識；vK6. 掌握通用零件的工作原理、特點、組成、分類及應(yīng)用場合；掌握通用零件

3、的工作原理、特點、組成、分類及應(yīng)用場合；v其他素質(zhì)：其他素質(zhì)：vQ1. 領(lǐng)悟并執(zhí)行領(lǐng)悟并執(zhí)行7S管理，使學生具備職業(yè)素養(yǎng)管理，使學生具備職業(yè)素養(yǎng)vQ2. 具有主動參與、積極進取、崇尚科學、實事求是的學習態(tài)度和思具有主動參與、積極進取、崇尚科學、實事求是的學習態(tài)度和思想意識想意識vQ3. 具有的科學態(tài)度和辯證思維能力和創(chuàng)新精神具有的科學態(tài)度和辯證思維能力和創(chuàng)新精神vQ4. 培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和正確的設(shè)計思維方式培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和正確的設(shè)計思維方式vQ5. 培養(yǎng)創(chuàng)新意識和解決實際問題的能力培養(yǎng)創(chuàng)新意識和解決實際問題的能力vQ6. 具有良好的團隊合作精神與競爭意識具有良好的團隊合作精神與競爭意識3

4、一、鉸鏈四桿機構(gòu)1 基本型式2 鉸鏈四桿機構(gòu)劃分3 機構(gòu)演化方式二、偏心輪機構(gòu)三、曲柄滑塊機構(gòu)四、導桿機構(gòu)機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)4一、鉸鏈四桿機構(gòu)一、鉸鏈四桿機構(gòu)1 1 基本型式基本型式v平面連桿機構(gòu)的基本型式是平面連桿機構(gòu)的基本型式是鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)v其余四桿機構(gòu)均是由鉸鏈四桿機構(gòu)演化而成的其余四桿機構(gòu)均是由鉸鏈四桿機構(gòu)演化而成的二桿二桿三桿三桿, 不可能不可能.鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)5基本型式（續(xù)）基本型式（續(xù)）v結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：四個運動副均為轉(zhuǎn)動副四個運動副均為轉(zhuǎn)動副v組成：組成：v機架、連桿、連架桿機架、連桿、連架桿機架：機架：固定不動的構(gòu)件

5、固定不動的構(gòu)件AD連架桿：連架桿：直接與機架相連的構(gòu)件直接與機架相連的構(gòu)件AB、CD連桿：連桿：不與機架相連的構(gòu)件不與機架相連的構(gòu)件BC曲柄：曲柄：能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿搖桿：搖桿：不能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿不能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿1B2C31B2C34AD連桿連桿連架桿連架桿連架桿連架桿機架機架1234ABCD曲柄曲柄搖桿搖桿( (擺桿擺桿) )( (周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副) )( (擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副) )機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)62 鉸鏈四桿機構(gòu)劃分鉸鏈四桿機構(gòu)劃分按連架桿不同運動形式分：按連架桿不同運動形式分：(1) 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)(2) 雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)(3) 雙搖桿機構(gòu)

6、雙搖桿機構(gòu)連桿連桿連架桿連架桿連架桿連架桿1234ABCD4AD23作機架曲柄搖桿機構(gòu)14AD23作機架雙搖桿機構(gòu)4AD1231作機架雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)4AD123機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)7(1) 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)v結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：連架桿連架桿1為曲柄，為曲柄，3為搖桿為搖桿v運動變換：運動變換：轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動搖動搖動v舉例：舉例：攪拌器機構(gòu)、攪拌器機構(gòu)、雷達天線機構(gòu)雷達天線機構(gòu)1234機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)8(2) 雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)v結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：二連架桿均為曲柄二連架桿均為曲柄v運動變換：運動變換：轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動，通常二轉(zhuǎn)速不相等轉(zhuǎn)動，通常二轉(zhuǎn)速不相等v舉例：舉例：

7、振動篩機構(gòu)振動篩機構(gòu)機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)9特殊特殊雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)v平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：二曲柄等速二曲柄等速v運動不確定問題運動不確定問題v車門開閉機構(gòu)車門開閉機構(gòu)v反平行四邊形機構(gòu)反平行四邊形機構(gòu)結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：二曲柄轉(zhuǎn)向相反二曲柄轉(zhuǎn)向相反機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)10(3) 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu) v結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：二連架桿均為搖桿二連架桿均為搖桿v運動變換：運動變換：擺動擺動擺動擺動v舉例舉例: : 鶴式起重機鶴式起重機機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)11特殊機構(gòu)特殊機構(gòu)v等腰梯形機構(gòu)等腰梯形機構(gòu)v實例實例: : 汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)機械

8、設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)123 機構(gòu)演化方式機構(gòu)演化方式1 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副2 變換構(gòu)件形態(tài)3 變更機架4 擴大轉(zhuǎn)動副尺寸連桿連桿連架桿連架桿連架桿連架桿1234ABCD機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)13曲柄滑塊機構(gòu)演化過程示意圖曲柄滑塊機構(gòu)演化過程示意圖14鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)1B2C34AD曲線導軌曲柄滑塊機構(gòu)曲線導軌曲柄滑塊機構(gòu)lCD e 01B24AC3偏置式曲柄滑塊機構(gòu)偏置式曲柄滑塊機構(gòu)對心式曲柄滑塊機構(gòu)對心式曲柄滑塊機構(gòu)1B24AC3e3D1B2C4A對對CD桿等效轉(zhuǎn)化桿等效轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)動副變成移動副轉(zhuǎn)動副變成移動副機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)15四、導桿機構(gòu)四、導桿機構(gòu)v選不同構(gòu)件作機架

9、選不同構(gòu)件作機架機構(gòu)倒置機構(gòu)倒置v曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)v導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)變更機架變更機架曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)導桿機構(gòu)導桿機構(gòu), ,動畫動畫v曲柄搖塊機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu)v移動導桿機構(gòu)移動導桿機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu)移動導桿機構(gòu)移動導桿機構(gòu)機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)16應(yīng)用應(yīng)用實例實例一一A41A4曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)1B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C32作機架作機架A41A41A41A41A41A41A41A41A41A41A41A413B2C曲柄搖塊機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu) 車箱舉升機

10、構(gòu)車箱舉升機構(gòu)機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)172B12B12B1應(yīng)用應(yīng)用實例實例二二1BA21BA2A41B2C3曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)CA43移動導桿機構(gòu)移動導桿機構(gòu)C41BA21BA21BA23手動唧筒機構(gòu)手動唧筒機構(gòu)3作機架1B2機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)18應(yīng)用應(yīng)用實例實例三三C234A41B2C3曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)作機架 A41B2C3導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234回轉(zhuǎn)導桿機構(gòu)回轉(zhuǎn)導桿機構(gòu)lBC lAB，導桿導桿AC整周轉(zhuǎn)動整周轉(zhuǎn)動C234C234C234C234AB123C423C423C423

11、C423C423C423C423C423C423C423C423C4lBC L(其余兩桿長度之和其余兩桿長度之和)時時v 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)ABCDabcd機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)22曲柄曲柄搖桿搖桿 180 ABAB121轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角順順、勻勻 DCDC21擺擺擺角擺角 , 時間時間 t1 180 ABAB212轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角順順、勻勻DCDC12擺擺擺角擺角 , 時間時間 t2 因因 1 2且曲柄勻速，所且曲柄勻速，所以以，t1 t2 , 速度速度 v2 v1 ，搖桿具，搖桿具有急回運動的特性。即曲柄勻速有急回運動的特性。即曲柄勻速轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)動時, 通常把搖桿往復擺動速通常把搖桿往復擺動速度快慢不

12、同的運動稱為急回運動。度快慢不同的運動稱為急回運動。分目錄分目錄上一張上一張二、急回特征、行程速度變化系數(shù)二、急回特征、行程速度變化系數(shù)K23180180212112122112tttcctccvvK（21） 四桿機構(gòu)從動件空回行程平均速度與工作行程平均速度四桿機構(gòu)從動件空回行程平均速度與工作行程平均速度的比值稱為行程速比系數(shù)的比值稱為行程速比系數(shù)，用用 K K 表示：表示：11180 KK（22）（2）當）當 0，k 1，機構(gòu)有急回作用。，機構(gòu)有急回作用。因此因此 （1）當）當 = 0，k = 1，機構(gòu)無急回作用。，機構(gòu)無急回作用。分目錄分目錄上一張上一張24 三、壓力角和傳動角三、壓力角和

13、傳動角壓力角壓力角 : 從動件在點的受力從動件在點的受力F 的方向的方向 與速度與速度 Vc 方向所夾的方向所夾的 銳角，稱機構(gòu)在此位置銳角，稱機構(gòu)在此位置 的壓力角。的壓力角。力力P sinPPcosPPnt有效分力有效分力有害分力有害分力 壓力角壓力角越小，推動機械運動的越小，推動機械運動的有效分力越大，所以壓力角越小越好。有效分力越大，所以壓力角越小越好。 傳動角傳動角 ：壓力角的余角。壓力角的余角。分目錄分目錄上一張上一張25 傳動角傳動角 越大，推動機械運動的有效分力越大，所越大，推動機械運動的有效分力越大，所以以傳動傳動角越大越好。角越大越好。當連桿當連桿BC與搖桿與搖桿CD的夾角

14、的夾角 90 時：時： 180 - 。 為保證機構(gòu)傳動性能良好，為保證機構(gòu)傳動性能良好，設(shè)計時通常應(yīng)使設(shè)計時通常應(yīng)使： min 40大功率機械：大功率機械： min 50 min min 的位置如圖的位置如圖 2 - 72 - 7： 曲柄與機架共線的位置之一。曲柄與機架共線的位置之一。分目錄分目錄上一張上一張26死點位置死點位置：從動件的傳動角從動件的傳動角 等等于零時機構(gòu)所處的位置。于零時機構(gòu)所處的位置。 四、死點位置四、死點位置 在左圖中，當主動件搖桿在左圖中，當主動件搖桿CDCD位于兩個極限位置時，從動件曲位于兩個極限位置時，從動件曲柄柄ABAB的傳動角為零，機構(gòu)此時處的傳動角為零，機構(gòu)

15、此時處于死點位置。于死點位置。分目錄分目錄上一張上一張27 克服死點的措施：克服死點的措施： 利用慣性利用慣性,如飛輪。如飛輪。實例實例:家用縫紉機家用縫紉機 采用幾套相同的機構(gòu)錯位。采用幾套相同的機構(gòu)錯位。蒸汽機車兩側(cè)利用錯位排列的兩套蒸汽機車兩側(cè)利用錯位排列的兩套曲柄滑塊機構(gòu)使車輪聯(lián)動機構(gòu)通過死點曲柄滑塊機構(gòu)使車輪聯(lián)動機構(gòu)通過死點分目錄分目錄上一張上一張GGEFEF28v實例實例: :夾具夾具v飛機起落架機構(gòu)飛機起落架機構(gòu).動畫動畫 飛機起飛機起落架（死點）落架（死點）.swf.swf死點的利用死點的利用v折疊家具機構(gòu)折疊家具機構(gòu)=00機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)29死點的應(yīng)用死點的應(yīng)用分目

16、錄分目錄上一張上一張30飛機起落架機構(gòu)飛機起落架機構(gòu)分目錄分目錄上一張上一張31單擊單擊死點的應(yīng)用死點的應(yīng)用分目錄分目錄上一張上一張32一、平面四桿機構(gòu)的特點二、平面四桿機構(gòu)的設(shè)計機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)33一、平面四桿機構(gòu)的特點一、平面四桿機構(gòu)的特點v全低副（面接觸），承受沖擊力，易潤滑，不易磨損全低副（面接觸），承受沖擊力，易潤滑，不易磨損v運動副結(jié)構(gòu)簡單，易加工運動副結(jié)構(gòu)簡單，易加工v運動規(guī)律多樣化、點的運動軌跡多樣化運動規(guī)律多樣化、點的運動軌跡多樣化v運動副累積誤差大，效率低運動副累積誤差大，效率低v慣性力難以平衡，不宜用于高速慣性力難以平衡，不宜用于高速v不能精確實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律

17、，設(shè)計計算較復雜不能精確實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律，設(shè)計計算較復雜123ABC4機架連桿連架桿A1B2C3D4機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)341 實現(xiàn)已知運動規(guī)律的設(shè)計實現(xiàn)已知運動規(guī)律的設(shè)計1）給定連架桿對應(yīng)位置）給定連架桿對應(yīng)位置 2）給定行程速比變化系數(shù)）給定行程速比變化系數(shù)2 實現(xiàn)預定軌跡的設(shè)計實現(xiàn)預定軌跡的設(shè)計連桿上某點通過某一預定給定軌跡的功能連桿上某點通過某一預定給定軌跡的功能v圖解法圖解法、解析法、解析法、實驗法實驗法二、平面四桿機構(gòu)的設(shè)計二、平面四桿機構(gòu)的設(shè)計機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu)35圖解法圖解法按給定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)按給定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)上一張上一張分目錄分目錄已知：連桿的

18、位置已知：連桿的位置B1C1、B2C2、B3C3 設(shè)計關(guān)鍵：找圓心設(shè)計關(guān)鍵：找圓心A、D。設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：1 1）作作連桿的位置連桿的位置B1C1、B2C、B3C32）連連B1B2、B2B3、C1C2、C2C3，作作中垂線中垂線b12b23交于交于A點，點，C12C23交于交于D點。點。36上一張上一張分目錄分目錄舉例：造型機翻轉(zhuǎn)機構(gòu)舉例：造型機翻轉(zhuǎn)機構(gòu)37 圖解法：采用剛化法，把圖解法：采用剛化法，把鉸鏈鉸鏈C C的位置確定，如圖的位置確定，如圖4.414.41所示所示例題見圖例題見圖4.424.42分目錄分目錄上一張上一張例題例題2.2.已知：機架已知：機架ADAD的長度，連架桿的長度，連架桿ABAB和和CDCD的三對對應(yīng)位置的三對對應(yīng)位置1、1；2、2；3、3，要求設(shè)計四桿機構(gòu)。要求設(shè)