第2章平面連桿機(jī)構(gòu)

1、第第2章章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)21 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用22 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性23 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)、鶴式吊鶴式吊、火車輪火車輪、手動沖床手動沖床、牛頭刨床牛頭刨床、橢圓橢圓儀儀、機(jī)械手爪機(jī)械手爪、開窗戶支撐、公共汽車開關(guān)門、折疊傘、開窗戶支撐、公共汽車開關(guān)門、折疊傘、折疊床、折疊床、 牙膏筒拔管機(jī)、單車制動操作機(jī)構(gòu)等。牙膏筒拔管機(jī)、單車制動操作機(jī)構(gòu)等。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 采用低副。面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損采用低副。面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損 形狀簡單、易加

2、工、容易獲得較高的制造精度。形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度。改變桿的相對長度，從動件運(yùn)動規(guī)律不同。改變桿的相對長度，從動件運(yùn)動規(guī)律不同。連桿曲線豐富。可滿足不同要求。連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。定義：由若干構(gòu)件用低副（轉(zhuǎn)動副、移動副）連接組定義：由若干構(gòu)件用低副（轉(zhuǎn)動副、移動副）連接組成的平面機(jī)構(gòu)，也稱平面低副機(jī)構(gòu)。成的平面機(jī)構(gòu)，也稱平面低副機(jī)構(gòu)。21 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：構(gòu)件和運(yùn)動副多，累積誤差大、運(yùn)動精度低、效率低構(gòu)件和運(yùn)動副多，累積誤差大、運(yùn)動精度低、效率低。產(chǎn)生動載荷（慣性力），不適合高速。產(chǎn)生動載荷（慣性力），不適合高速

3、。設(shè)計復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。設(shè)計復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。分類分類:平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)通常平面四桿機(jī)構(gòu)種類繁多，可按照所含移動副數(shù)目通常平面四桿機(jī)構(gòu)種類繁多，可按照所含移動副數(shù)目的不同，分為的不同，分為全轉(zhuǎn)動副的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)、含一個移動全轉(zhuǎn)動副的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)、含一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)和含兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)副的四桿機(jī)構(gòu)和含兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)。本章重點(diǎn)內(nèi)容是介紹本章重點(diǎn)內(nèi)容是介紹四桿機(jī)構(gòu)。四桿機(jī)構(gòu)。（一）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)（一）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式，其它四鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。桿機(jī)構(gòu)都是由它演

4、變得到的。名詞解釋：名詞解釋：曲柄曲柄作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；三種基本型式：三種基本型式：（1 1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特征：特征：曲柄搖桿曲柄搖桿作用：作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動。將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動。 如雷達(dá)天線。如雷達(dá)天線。連桿連桿作平面運(yùn)動的構(gòu)件；作平面運(yùn)動的構(gòu)件；連架桿連架桿與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；搖桿搖桿作定軸擺動的構(gòu)件；作定軸擺動的構(gòu)件；整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副能作能作3603600 0相對回轉(zhuǎn)的運(yùn)動副；相對回轉(zhuǎn)的運(yùn)動副；擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副只只能作有限角度擺動的運(yùn)動副。能作有限角度擺動的運(yùn)動副。曲柄曲柄連桿連桿搖桿搖桿設(shè)計：潘存云

5、設(shè)計：潘存云ABC1243DABDC1243（2 2）雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)特征特征：兩個曲柄：兩個曲柄作用：作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒌人倩剞D(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人俚人倩蚧蜃兯僮兯倩剞D(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)。雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)曲柄主動曲柄主動縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：如如葉片泵、慣性篩葉片泵、慣性篩等。等。2143搖桿主動搖桿主動3124設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云A AD DC CB B1 12 23 34 4旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵A AD DC CB B1 12 23 3ABDC1234E6慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)31設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云ABCD耕地耕地料斗料斗

6、DCAB耕地耕地料斗料斗DCAB實(shí)例：實(shí)例：火車輪火車輪特例：特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)AB = CD特征：特征：兩連架桿等長且平行，兩連架桿等長且平行， 連桿作平動連桿作平動BC = ADABDC攝影平臺攝影平臺ADBCBC天平天平播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云ABDCE（3 3）雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)特征：特征：兩個搖桿兩個搖桿應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)特例：特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)BCABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDCEABDCE電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇

7、座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿ABDC（二）含一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)（二）含一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)（1）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)常用于活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓曲柄滑塊機(jī)構(gòu)常用于活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床等機(jī)械。縮機(jī)、沖床等機(jī)械。（2）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可看成是改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可看成是改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件演化而成。常用于牛頭刨床、插床等機(jī)械。件演化而成。常用于牛頭刨床、插床等機(jī)械。（3）搖塊和定塊機(jī)構(gòu)）搖塊和定塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)常用于液壓驅(qū)動裝置（如搖塊機(jī)構(gòu)常用于液壓驅(qū)動裝置（如自卸貨車自卸貨車）。）。定塊機(jī)構(gòu)常用于抽水唧筒

8、和抽油泵。定塊機(jī)構(gòu)常用于抽水唧筒和抽油泵。（三）含兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)（三）含兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)含有兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)常稱為含有兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)常稱為雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)。按照兩個移動副所處位置的不同，可分幾種形式。按照兩個移動副所處位置的不同，可分幾種形式。常見的機(jī)構(gòu)為正弦機(jī)構(gòu)、橢圓儀等。常見的機(jī)構(gòu)為正弦機(jī)構(gòu)、橢圓儀等。橢圓儀機(jī)構(gòu)橢圓儀機(jī)構(gòu)1234正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)321422 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是否具有整轉(zhuǎn)副，取決于各桿的相對鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是否具有整轉(zhuǎn)副，取決于各桿的相對長度。下面通過曲柄搖

9、桿機(jī)構(gòu)來分析說明。長度。下面通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來分析說明。BACD2143BBCC經(jīng)分析，有經(jīng)分析，有 l1 l2 l1 l3 l1 l4 所以，所以，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件為：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件為：（1）最短桿與最長桿長度之和小于等于其余兩桿）最短桿與最長桿長度之和小于等于其余兩桿長度之和。長度之和。（2）整轉(zhuǎn)副由最短桿與其鄰邊組成。）整轉(zhuǎn)副由最短桿與其鄰邊組成。注意注意，具有整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是否存在曲柄，還應(yīng)，具有整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是否存在曲柄，還應(yīng)判斷選擇哪一個桿作為機(jī)架（即，取最短桿或者最短桿判斷選擇哪一個桿作為機(jī)架（即，取最短桿或者最短桿的鄰邊作機(jī)架，則存在曲柄）。的

10、鄰邊作機(jī)架，則存在曲柄）。設(shè)計：潘存云ABCDB2C2AD2 2、急回特性、急回特性在在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時，搖桿中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時，搖桿位于兩個極限位置，簡稱極位。位于兩個極限位置，簡稱極位。當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄以順時針轉(zhuǎn)過順時針轉(zhuǎn)過180180+時，搖桿從時，搖桿從C1D位置位置擺到擺到C2D。 所花時間為所花時間為t1 , , 平均速度為平均速度為V1, ,那么有：那么有：/ )180(1t1211tCCV 此兩處曲柄之間的夾角此兩處曲柄之間的夾角 稱為稱為極位夾角極位夾角。180180C1B1)180/(21CC設(shè)計：潘存云B2C2ADC1當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄

11、以繼續(xù)轉(zhuǎn)過繼續(xù)轉(zhuǎn)過180180-時，搖桿從時，搖桿從C2D,置擺到置擺到C1D，所花時間為所花時間為t2 , ,平均速度為平均速度為V2 , ,那么有：那么有： 180180-/)180(2t因曲柄轉(zhuǎn)角不同，故搖桿來回擺動的時間不一樣，平均速度也不等。顯然：顯然：t t1 1 tt2 2 V V2 2 V V1 1搖桿的這種特性稱為搖桿的這種特性稱為急回運(yùn)動急回運(yùn)動。用以下比值表示急回程度稱稱K為為行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)。12VVK 18018021tt且且越大，越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。值越大，急回性質(zhì)越明顯。 只要只要 0 ， 就有就有 KK1所以可通過分析機(jī)構(gòu)中是否存在以及的大小

12、來判斷機(jī)構(gòu)是否有急回運(yùn)動或運(yùn)動的程度。11180KK設(shè)計新機(jī)械時，往往先給定設(shè)計新機(jī)械時，往往先給定K值，于是值，于是: 2212tCCV)180/(21CC121221tCCtCCB1設(shè)計：潘存云FF F”3、壓力角和傳動角壓力角和傳動角壓力角壓力角：從動件驅(qū)動力從動件驅(qū)動力F與力作用點(diǎn)絕對速度之間所夾銳角。與力作用點(diǎn)絕對速度之間所夾銳角。ABCD切向分力切向分力: : F F= Fcos= Fcos法向分力法向分力: : F F”= Fcos= Fcos F F對傳動有利對傳動有利。=Fsin=Fsin稱稱為為傳動角傳動角。CDBAF可用可用的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動力性能的好壞的大小來表示機(jī)構(gòu)

13、傳動力性能的好壞, ,F”F看到，看到，傳動角傳動角是是壓力壓力角角的余角，其大小也的余角，其大小也等于連桿與從動搖桿等于連桿與從動搖桿之間所夾的銳角。之間所夾的銳角。在機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時，傳動角是變化的，所以一般機(jī)械設(shè)計中，在機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時，傳動角是變化的，所以一般機(jī)械設(shè)計中，必須規(guī)定一個最小的傳動角必須規(guī)定一個最小的傳動角min 。設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云F4、死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置搖桿為主動件，搖桿為主動件，且連桿且連桿與曲柄兩次共線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. .避免措施：避免措施： 兩組機(jī)構(gòu)錯開排列，如兩組機(jī)構(gòu)錯開排列，如火車輪機(jī)構(gòu)火車輪機(jī)構(gòu); ;稱此位置為：稱此位

14、置為： “死點(diǎn)死點(diǎn)”0 0靠靠飛輪的慣性飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。FAEDGBCABEFDCG0 0F0 0設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云工件工件ABCD1234PABCD1234工件工件P鉆孔夾具鉆孔夾具=0=0TABDC飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架ABCD=0=0F也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作：飛機(jī)起落架、鉆夾具起落架、鉆夾具等。等。23 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本問題連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本問題 機(jī)構(gòu)選型機(jī)構(gòu)選型根據(jù)給定的運(yùn)動要求選擇機(jī)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；尺度綜合尺度綜合確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)確定各構(gòu)件的尺

15、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。設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云ADCB飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架BC三類設(shè)計要求：三類設(shè)計要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。函數(shù)機(jī)構(gòu)函數(shù)機(jī)構(gòu)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù)滿足函數(shù) y=logxxy=logxABCD

16、設(shè)計：潘存云三類設(shè)計要求：三類設(shè)計要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。函數(shù)機(jī)構(gòu)。前者要求兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，后者要求急回運(yùn)動2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。要求連桿在兩個位置要求連桿在兩個位置垂直地面且相差垂直地面且相差180 CBABDC設(shè)計：潘存云QABCDE設(shè)計：潘存云鶴式起重機(jī)鶴式起重機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)要求連桿上要求連桿上E點(diǎn)的軌點(diǎn)的軌跡為一條卵形曲線跡為一條卵形曲線要求連桿上要求連桿上E點(diǎn)的軌點(diǎn)的軌跡為一條水平直線跡為一條水平直線QCBADE三類

17、設(shè)計要求：三類設(shè)計要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。函數(shù)機(jī)構(gòu)。2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。3)滿足預(yù)定的軌跡要求，如滿足預(yù)定的軌跡要求，如: 鶴式起重機(jī)鶴式起重機(jī)、攪拌機(jī)攪拌機(jī)等。等。給定的設(shè)計條件：給定的設(shè)計條件：1)幾何條件幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）（給定連架桿或連桿的位置）2)運(yùn)動條件運(yùn)動條件（給定（給定K）3)動力條件動力條件（給定（給定minmin）設(shè)計方法：設(shè)計方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法設(shè)計：潘存云 一、

18、按給定的行程速比系數(shù)一、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)計算計算180(K-1)/(K+1);已知：已知：CD桿長，擺角桿長，擺角及及K， 設(shè)計此機(jī)構(gòu)。步驟如下：設(shè)計此機(jī)構(gòu)。步驟如下：任取一點(diǎn)任取一點(diǎn)D D，作等腰三角形，作等腰三角形 腰長為腰長為CDCD，夾角為，夾角為;作作C1PC1C2，作，作C2P使使作作P P C1C2的外接圓，則的外接圓，則A A點(diǎn)必在此圓上。點(diǎn)必在此圓上。選定選定A A，設(shè)曲柄為，設(shè)曲柄為l1 ，連桿為，連桿為l2 ，則，則: :以以A A為圓心，為圓心，l1為半徑作圓，得曲柄的兩為半徑作圓，得曲柄的兩個位置個位置B B

19、1 1、B B2 2, ,最終獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。最終獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。,A,A C1= =l2- - l1= = l1 =( A A C2A A C1)/ 2 C1C2P=90, ,交于交于P;P; 90-P A A C2= = l1+ +l2C2C1DAl2 =( A A C2+A A C1)/ 2設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云ADmn=D2) 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)計此相等，設(shè)計此 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。計算計算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)，

20、使得AD=d, AD=d, 則則: : a=dsin(a=dsin(/2)/2)。=Ad作角分線作角分線; ;已知：已知：機(jī)架長度機(jī)架長度d，K，設(shè)計此機(jī)構(gòu)。設(shè)計此機(jī)構(gòu)。設(shè)計：潘存云E222ae3) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)H已知已知K K，滑塊行程，滑塊行程H H，偏，偏距距e e，設(shè)計此機(jī)構(gòu)，設(shè)計此機(jī)構(gòu) 。計算計算: 180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);作作C1 C2 H H作射線作射線C1O O 使使C2C1O=90, , 以以O(shè) O為圓心，為圓心，C1O O為半徑作圓。為半徑作圓。以以A A為圓心，為圓心，A A C1為半徑作弧交于為半徑作弧交于E,E,得：得：

21、作射線作射線C2O O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。C1C29090-o9090-Al1 =EC2/ 2l2 = A = A C2EC2/ 2設(shè)計：潘存云二、按預(yù)定連桿位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)二、按預(yù)定連桿位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)a)給定連桿兩組位置給定連桿兩組位置有唯一解。有唯一解。B2C2AD將鉸鏈將鉸鏈A、D分別選在分別選在B1B2，C1C2連線的垂直平分線上任意連線的垂直平分線上任意位置都能滿足設(shè)計要求。位置都能滿足設(shè)計要求。b)給定連桿上鉸鏈給定連桿上鉸鏈BC的三組位置的三組位置有無窮多組解。有無窮多組解。ADB2C2B3C3ADB

22、1C1B1C1設(shè)計：潘存云xyABCD1234三、給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)三、給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)給定連架桿對應(yīng)位置：給定連架桿對應(yīng)位置：構(gòu)件構(gòu)件3和和構(gòu)件構(gòu)件1滿足以下位置關(guān)系：滿足以下位置關(guān)系：l1l2l3l4建立坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系, ,設(shè)構(gòu)件長度為：設(shè)構(gòu)件長度為：l1 、l2、l3、l4在在x,yx,y軸上投影可得：軸上投影可得：l1+l2=l3+l4機(jī)構(gòu)尺寸比例放大時，不影響各構(gòu)件相對轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)尺寸比例放大時，不影響各構(gòu)件相對轉(zhuǎn)角. . l1 coc + l2 cos = l3 cos + l4 l1 sin + l2 sin = l3 sin i if (i i )

23、i =1, 2, 3n設(shè)計此四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計此四桿機(jī)構(gòu)( (求各構(gòu)件長度求各構(gòu)件長度) )。令：令： l1 =1消去消去整理得：整理得：coscos l3 cos cos(- -) l3l4l42+ l32+1- l222l4P2代入移項(xiàng)得：代入移項(xiàng)得： l2 cos = l4 l3 cos cos 則化簡為：則化簡為：coccocP0 cos P1 cos( ) P2代入兩連架桿的三組對應(yīng)轉(zhuǎn)角參數(shù)，得方程組：代入兩連架桿的三組對應(yīng)轉(zhuǎn)角參數(shù)，得方程組：l2 sin = l3 sin sin 令: P0P1coccoc1P0 cos1 P1 cos(1 1 ) P2coccoc2P0 cos2 P1

24、 cos(2 2 ) P2coccoc3P0 cos3 P1 cos(3 3 ) P2可求系數(shù)可求系數(shù): :P0 、P1、P2以及以及: : l2 、 l3、 l4將相對桿長乘以任意比例系數(shù)，所得機(jī)構(gòu)都能滿足轉(zhuǎn)角要求。若給定兩組對應(yīng)位置，則有無窮多組解。舉例：舉例：設(shè)計一四桿機(jī)構(gòu)滿足連架桿三組對應(yīng)位置：設(shè)計一四桿機(jī)構(gòu)滿足連架桿三組對應(yīng)位置：1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 34545 50 50 90 90 80 80 135 135 110 1101 11 13 33 3代入方程得：代入方程得： cos90cos90 =P =P0 0cos80cos80 +P +P1 1cos(8

25、0cos(80-90-90) +P) +P2 2 cos135cos135=P=P0 0cos110cos110+P+P1 1cos(110cos(110-135-135)+P)+P2 2 解得相對長度解得相對長度: : P P0 0 =1.533, P =1.533, P1 1=-1.0628, P=-1.0628, P2 2=0.7805=0.7805各桿相對長度為：各桿相對長度為：選定構(gòu)件選定構(gòu)件l1的長度之后，可求得其余桿的絕對長度。的長度之后，可求得其余桿的絕對長度。 cos45 cos45 =P =P0 0cos50cos50 +P +P1 1cos(50cos(50-45-45) +P) +P2 2B1C1ADB2C2B3C32 22 2l1= =1 1l4 =- - l3 / P1 =1.442l2 =(=(l42+ l32+1-2l3P P2 2 )1/2 = =1.7831.783 l3 = P P0 0 = = 1.553, 設(shè)計：潘存云D實(shí)驗(yàn)法設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)法設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)當(dāng)給定連架桿位置超過三對時，一般不可能有精確解。只能用優(yōu)化或試湊的方法獲得近似解。1)首先在一張紙上取首先在一張紙上取固定軸固定軸A的位置，作的位置，作原動件角位移原動件角位移i i位置位置 i i 位置位置 i i 12 15 10.8 45 15 15.8 23 15