第4章平面連桿機(jī)構(gòu)

1、2 2 平面平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)3 3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計 1 1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化平面連桿機(jī)構(gòu) 第四章第四章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)特點：特點：全部低副（面接觸），利于全部低副（面接觸），利于潤滑，磨損小、傳載大、壽命長；潤滑，磨損小、傳載大、壽命長；易加工，精度高，制造成本低。易加工，精度高，制造成本低。運動鏈較長，所以運動累積誤差運動鏈較長，所以運動累積誤差大，大，不能精確實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)不能精確實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律，設(shè)計計算較復(fù)雜。律，設(shè)計計算較復(fù)雜。平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)+ +低副聯(lián)接

2、低副聯(lián)接 ( (轉(zhuǎn)動副、移動副轉(zhuǎn)動副、移動副) )最常用最常用平面四桿機(jī)構(gòu)（平面四桿機(jī)構(gòu)（ 四個構(gòu)件四個構(gòu)件四根桿四根桿) ) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)（全由轉(zhuǎn)動副相聯(lián)）（全由轉(zhuǎn)動副相聯(lián)）機(jī)架：機(jī)架： 固定的桿件固定的桿件連架桿：連架桿：與機(jī)架相連的桿與機(jī)架相連的桿連桿：連桿： 連接連架桿的桿連接連架桿的桿1 1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性 一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及特點一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及特點 組成組成曲柄：曲柄：能轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)動360360的連架桿的連架桿搖桿：搖桿：不能轉(zhuǎn)動不能轉(zhuǎn)動360360的連架桿的連架桿 1.1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：連架桿連架桿曲

3、柄曲柄( (一般一般) )原動件原動件勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動 搖桿搖桿( (一般一般) )從動件從動件變速往復(fù)擺動變速往復(fù)擺動 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 分類： 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特征：曲柄搖桿特征：曲柄搖桿作用：將曲柄的作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樽優(yōu)閾u桿的搖桿的往復(fù)擺動往復(fù)擺動。雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)( (天線天線搖桿搖桿)調(diào)整天線調(diào)整天線 俯仰角的大小俯仰角的大小 2 . 2 . 雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)： 連架桿均為曲柄連架桿均為曲柄 主動曲柄主動曲柄: : 勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動 從動曲柄從動曲柄: : 變速轉(zhuǎn)動變速轉(zhuǎn)動 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)?/p>

4、等速或變速回轉(zhuǎn)等速或變速回轉(zhuǎn)。機(jī)車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)機(jī)車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)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。AB = CD BC = AD平行四邊形機(jī)構(gòu)存在平行四邊形機(jī)構(gòu)存在運動不確定運動不確定位置位置?？刹捎每刹捎脙山M機(jī)構(gòu)錯開排列兩組機(jī)構(gòu)錯開排列的方法予以克服的方法予以克服。3.3.雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)連架桿均為搖桿連架桿均為搖桿 例例: : 鶴式起重機(jī)的變速機(jī)構(gòu)鶴式起重機(jī)的變速機(jī)構(gòu): CD(: CD(桿桿3)3)為原動件為原動件, , 懸掛重懸掛重物的物的E E 點在連桿上點在連桿上保持保持E E點運動軌跡在近似水平線上

5、。點運動軌跡在近似水平線上。（平移貨物（平移貨物平穩(wěn)、減小能量消耗）平穩(wěn)、減小能量消耗）從動件作往復(fù)運動的平面連桿機(jī)構(gòu)中，若從動件工作行程的平從動件作往復(fù)運動的平面連桿機(jī)構(gòu)中，若從動件工作行程的平均速度小于回程的平均速度，則稱該機(jī)構(gòu)具有均速度小于回程的平均速度，則稱該機(jī)構(gòu)具有急回特性急回特性。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)從動件在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)從動件（搖桿）位于兩極限位置時，（搖桿）位于兩極限位置時，曲柄與連桿共線。此時曲柄與連桿共線。此時對應(yīng)的對應(yīng)的主動曲柄之間所夾的銳角主動曲柄之間所夾的銳角叫作叫作極位夾角。極位夾角。二二. .急回運動和行程速比系數(shù)急回運動和行程速比系數(shù)（以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例）（

6、以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例）工作行程時間空回行程時間工作行程時間空回行程時間 例：牛頭刨床、往復(fù)式輸送機(jī)例：牛頭刨床、往復(fù)式輸送機(jī) 縮短非生產(chǎn)時間縮短非生產(chǎn)時間, , 提高生產(chǎn)率提高生產(chǎn)率 / )180(1t1211tCCV )180/(21CC設(shè)曲柄以設(shè)曲柄以逆時針勻速旋轉(zhuǎn)。逆時針勻速旋轉(zhuǎn)。從從ABAB1 1轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到ABAB2 2，轉(zhuǎn)過，轉(zhuǎn)過180180+時為時為工作行程工作行程，所花時間為，所花時間為t1曲柄從曲柄從ABAB2 2 繼續(xù)轉(zhuǎn)過繼續(xù)轉(zhuǎn)過180180-到到ABAB1 1時為時為回程回程，所花時間為，所花時間為t2 , ,此時搖桿從此時搖桿從C2D擺到擺到C1D，平均速度為，平均速度為V2

7、 , ,那么有那么有 /)180(2t2212tCCV)180/(21CC顯然顯然 t1 t2 V2 V1 即該機(jī)構(gòu)具有即該機(jī)構(gòu)具有急回特性急回特性極位夾角極位夾角( (搖桿處于兩極位時，對應(yīng)曲柄所夾銳角搖桿處于兩極位時，對應(yīng)曲柄所夾銳角) )K K 急回運動性質(zhì)急回運動性質(zhì)11180KK設(shè)計時往往先給定設(shè)計時往往先給定 K 值，再計算值，再計算，即，即 為能定量描述急回運動，將回程平均速度為能定量描述急回運動，將回程平均速度V2 與工作行程平均與工作行程平均速度速度V1之比之比定義為定義為行程速度變化系數(shù)行程速度變化系數(shù) K 三、壓力角和傳動角三、壓力角和傳動角 1.1.壓力角壓力角 作用在

8、從動件上的驅(qū)動力作用在從動件上的驅(qū)動力F F與該力作用與該力作用 點絕對速度點絕對速度V VC C之間所夾的之間所夾的銳角銳角。 有效力有效力切向分力切向分力 F Ft= = FcosFcosF Ft= = FcosFcos （方便）（方便） 對傳動有利對傳動有利切向分力切向分力 F Ft= = FcosFcos法向分力法向分力 F Fn= Fcos= Fcos F Ft 對傳動有利對傳動有利。= Fsin= Fsin常用常用的大小來表示的大小來表示機(jī)構(gòu)傳力性能的好壞機(jī)構(gòu)傳力性能的好壞是是的余角。的余角。2.2.傳動角傳動角 傳動角傳動角 ：連桿與從動桿所夾銳角連桿與從動桿所夾銳角 = =90

9、90 壓力角越小壓力角越小( (即傳動角越大即傳動角越大) )，有用的分力越大。，有用的分力越大。 所以所以傳動角是衡量機(jī)構(gòu)受力大小的一個重要參數(shù)傳動角是衡量機(jī)構(gòu)受力大小的一個重要參數(shù)。 傳動不利。傳動不利。當(dāng)當(dāng) BCD 90BCD 90時，時，BCDBCD因此設(shè)計時一般要求因此設(shè)計時一般要求: : minmin4040當(dāng)當(dāng) BCD BCD 9090時，時，180180- BCD- BCD當(dāng)當(dāng)BCDBCD最小或最大時，即在最小或最大時，即在主動曲柄與機(jī)架共線的主動曲柄與機(jī)架共線的位置位置，都有可能出現(xiàn)，都有可能出現(xiàn)minmin由于在機(jī)構(gòu)運動過程中，由于在機(jī)構(gòu)運動過程中，角是變化的，角是變化的，

10、 min min 出現(xiàn)在什么位置？出現(xiàn)在什么位置？minmin minmin, (180, (180- -maxmax ) ) minmin 主動件與機(jī)架共線的兩個位置之一主動件與機(jī)架共線的兩個位置之一, ,傳動角最小傳動角最小. .從動件與連桿共線（從動件與連桿共線（ =0 =0） 卡死卡死 機(jī)構(gòu)運動卡死機(jī)構(gòu)運動卡死 機(jī)構(gòu)運動不確定機(jī)構(gòu)運動不確定存在死點條件存在死點條件：有極限位置（從動件與連桿共線）有極限位置（從動件與連桿共線）措措 施：施： 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 搖桿主動搖桿主動死點死點死點死點四四. .死點位置死點位置飛輪飛輪自身慣性自身慣性 飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架死點位置的應(yīng)用死點

11、位置的應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)具有平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副 則則可能可能存在曲柄存在曲柄。設(shè)設(shè)l1 L+LLmax+Lmin L+L( (其余兩桿長度之和其余兩桿長度之和) )時時 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件：曲柄存在的條件：(1)(1)最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和(2)(2)最短桿是連架桿或機(jī)架最短桿是連架桿或機(jī)架整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副能作能作360360相對回轉(zhuǎn)的運動副；相對回轉(zhuǎn)的運動副；擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副只能作有限角度擺動的運動副。只能作有限角度擺動的運動副。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)雙雙曲柄曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 變換機(jī)架

12、變換機(jī)架1. 1. 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3 3 鉸鏈鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化四桿機(jī)構(gòu)的演化演化方法：演化方法：變桿長、換機(jī)架、擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副等變桿長、換機(jī)架、擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副等曲柄滑塊機(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)ABC1234ABC1234ABC1234 l l1 1 l l2 2 擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) l l1 1 l l2 2轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)調(diào)換機(jī)架調(diào)換機(jī)架 2.2.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)ABC1234（桿（桿2 2和桿和桿4 4均可整周回轉(zhuǎn)）均可整周回轉(zhuǎn)）（桿（桿4 4往復(fù)擺動）往復(fù)擺動）牛頭刨床牛頭

13、刨床應(yīng)用實例應(yīng)用實例:小型刨床小型刨床（擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）（擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）（轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）（轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)滑塊擺動滑塊擺動 滑塊為固定件滑塊為固定件滑塊移動擺動滑塊移動擺動滑塊移動滑塊移動曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)CABCABCABCAB曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(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)定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)3.3.搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu) 、定塊機(jī)構(gòu)、定塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu) 定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)ABC1234ABC12344.4.雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)aasinas tanas SS5. 5. 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪

14、機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動副將轉(zhuǎn)動副B B加大，直至把加大，直至把轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副A A包括進(jìn)去，成為包括進(jìn)去，成為幾何中心是幾何中心是B B，轉(zhuǎn)動中心，轉(zhuǎn)動中心為為A A的偏心圓盤。的偏心圓盤。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性分析曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性分析應(yīng)用：節(jié)省回程時間，提高生產(chǎn)率。應(yīng)用：節(jié)省回程時間，提高生產(chǎn)率。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性分析 0 0 故，有急回運動故，有急回運動1 K4 4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計（簡介）平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計（簡介） 實現(xiàn)已知運動規(guī)律實現(xiàn)已知運動規(guī)律 1 1）給定連桿位置）給定連桿位置 2 2）給定連架桿位置）給定連架桿位置 3 3）給定行程速比系數(shù)

15、）給定行程速比系數(shù)實現(xiàn)給定點的運動軌跡實現(xiàn)給定點的運動軌跡方法：作圖法、解析法、實驗法方法：作圖法、解析法、實驗法 D1. 1. 實現(xiàn)給定連桿的兩個位置實現(xiàn)給定連桿的兩個位置已知連桿長度已知連桿長度 B1C1B2C2四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu) ABAB1 1C C1 1D D 為所求為所求. .A 若無其他附加條件，若無其他附加條件， 則有無窮多解。則有無窮多解。1234ABCD2. 2. 實現(xiàn)構(gòu)件給定的三個位置實現(xiàn)構(gòu)件給定的三個位置 已知連桿長度已知連桿長度 B1C1B2C2B3C3AD四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu) ABAB1 1C C1 1D D 為所求為所求. .有唯一解。有唯一解。NDC1C290-AB2PB1M已知：搖桿長度已知：搖桿長度