第3章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)0

1、第二章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析重點(diǎn)：第二章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析重點(diǎn)： 1.瞬心位置的確定（三心定理）；瞬心位置的確定（三心定理）；瞬心數(shù)目瞬心數(shù)目；三心定理三心定理:作平面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，這作平面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，這三個(gè)瞬心必在一條直線上三個(gè)瞬心必在一條直線上。 2. 用瞬心法求構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；用瞬心法求構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)； 3.用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)速度和加速度分析用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)速度和加速度分析, 熟練掌握影象法及其應(yīng)用；熟練掌握影象法及其應(yīng)用；4.用矢量方程解析法建立機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；用矢量方程解析法建立機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；21)N(NK1 12 24 43 3作者：潘存云

2、教授3214作業(yè)：求曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的速度瞬心。作業(yè)：求曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的速度瞬心。P14P12P34P23解：瞬心數(shù)為：解：瞬心數(shù)為：1.作瞬心多邊形作瞬心多邊形2.直接觀察求瞬心直接觀察求瞬心3.三心定律求瞬心三心定律求瞬心K Kn(n-1)/2n(n-1)/26 n=46 n=4P13P24123123， 134134234234， 124124絕對(duì)瞬心：絕對(duì)瞬心： P P1212、P P1414、P P1313第三章第三章 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)31 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)32 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33 有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本

3、知識(shí)有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識(shí)34 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)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：定義：定義：由若干構(gòu)件用低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接組成的由若干構(gòu)件用低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接組成的平面機(jī)構(gòu)，稱為平面連桿機(jī)構(gòu)。平面機(jī)構(gòu)，稱為平面連桿機(jī)構(gòu)。3 31 1 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)、鶴式吊鶴式吊、火車輪火車輪、手動(dòng)沖床手動(dòng)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(dòng)操作機(jī)構(gòu)等。牙膏筒拔管機(jī)、單車制動(dòng)操作機(jī)構(gòu)等。連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例：連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

4、實(shí)例：抽油機(jī)抽油機(jī)抽油機(jī)抽油機(jī)是石油開采中是石油開采中的重要設(shè)備之一。它的的重要設(shè)備之一。它的主要作用是通過抽油桿、主要作用是通過抽油桿、抽油泵，把井底的原油抽油泵，把井底的原油提升到地面上來。提升到地面上來。 抽油機(jī)的基本工作原抽油機(jī)的基本工作原理是：理是： 電機(jī)的帶動(dòng)減速箱電機(jī)的帶動(dòng)減速箱運(yùn)轉(zhuǎn)，通過減速箱減速運(yùn)轉(zhuǎn)，通過減速箱減速后，通過抽油機(jī)上的曲后，通過抽油機(jī)上的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將減速箱柄連桿機(jī)構(gòu)，將減速箱的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯舷碌男D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯舷峦鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，再通過驢頭、往復(fù)運(yùn)動(dòng)，再通過驢頭、毛辮子帶動(dòng)抽油桿、抽毛辮子帶動(dòng)抽油桿、抽油泵，連續(xù)不斷地上下油泵，連續(xù)不斷地上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把井底的原往

5、復(fù)運(yùn)動(dòng)，把井底的原油源源不斷地抽到地面油源源不斷地抽到地面上來。上來。內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)燃料燃燒產(chǎn)生熱能，燃料燃燒產(chǎn)生熱能，推動(dòng)活塞，帶動(dòng)曲軸推動(dòng)活塞，帶動(dòng)曲軸飛輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)能量飛輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。一般分進(jìn)氣、轉(zhuǎn)換。一般分進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四壓縮、做功、排氣四個(gè)行程。個(gè)行程。內(nèi)燃機(jī)中的活塞-連桿-曲軸共同組成了一個(gè)典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)鶴式起重機(jī)鶴式起重機(jī)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)使連使連桿上桿上E點(diǎn)的軌跡點(diǎn)的軌跡近似為一水平線，近似為一水平線，從而使吊起的重從而使吊起的重物從船舶移到碼物從船舶移到碼頭（或反向）過頭（或反向）過程中，避免產(chǎn)生程中，避免產(chǎn)生鉛垂方向的慣性鉛垂方向的慣性力。力。自卸機(jī)構(gòu)自

6、卸機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)中構(gòu)件該機(jī)構(gòu)中構(gòu)件3為液壓油缸，為液壓油缸，構(gòu)件構(gòu)件2為活塞桿。為活塞桿。當(dāng)高壓油輸入當(dāng)高壓油輸入油缸時(shí)，推動(dòng)油缸時(shí)，推動(dòng)活塞桿作相對(duì)活塞桿作相對(duì)移動(dòng)，從而推移動(dòng)，從而推動(dòng)車斗轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)車斗轉(zhuǎn)動(dòng)。在有關(guān)行業(yè)中在有關(guān)行業(yè)中也稱為擺缸機(jī)也稱為擺缸機(jī)構(gòu)。構(gòu)。平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)所增加的驅(qū)動(dòng)所增加的驅(qū)動(dòng)輪即相當(dāng)於所輪即相當(dāng)於所增加的平行桿增加的平行桿它既能幫助它既能幫助渡過運(yùn)動(dòng)不確渡過運(yùn)動(dòng)不確定位置定位置又能又能增加最大啟動(dòng)增加最大啟動(dòng)牽引力。牽引力。 起水起水 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 注意操作注意操作手柄為構(gòu)手柄為構(gòu)件件1，作，作平面一般平面一般運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。縫紉機(jī)縫紉機(jī)曲

7、柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 踏板（相當(dāng)于踏板（相當(dāng)于搖桿）為主動(dòng)搖桿）為主動(dòng)件，當(dāng)腳蹬踏件，當(dāng)腳蹬踏板時(shí)，通過連板時(shí)，通過連桿使帶輪（相桿使帶輪（相當(dāng)于曲柄）作當(dāng)于曲柄）作整周轉(zhuǎn)動(dòng)整周轉(zhuǎn)動(dòng) 雷達(dá)機(jī)構(gòu)雷達(dá)機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，可將曲柄的連續(xù)回轉(zhuǎn)當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，可將曲柄的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成搖桿的往復(fù)擺動(dòng)。運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成搖桿的往復(fù)擺動(dòng)。 曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，通過曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿，使固定在連桿，使固定在搖桿上的天線作搖桿上的天線作一定角度的擺動(dòng)，一定角度的擺動(dòng)，以調(diào)整天線的俯以調(diào)整天線的俯仰角仰角 開鏈機(jī)械手開鏈機(jī)械手機(jī)器人手臂是將機(jī)器人手臂是將閉式連桿機(jī)構(gòu)改閉式連桿機(jī)構(gòu)改為開鏈結(jié)構(gòu)，從為開

8、鏈結(jié)構(gòu)，從而拓展了機(jī)器人而拓展了機(jī)器人的工作范圍。的工作范圍。 開門機(jī)構(gòu)開門機(jī)構(gòu) 兩曲柄的轉(zhuǎn)兩曲柄的轉(zhuǎn)向相反，角向相反，角速度也不相速度也不相同。牽動(dòng)主同。牽動(dòng)主動(dòng)曲柄的延動(dòng)曲柄的延伸端，能使伸端，能使兩扇車門同兩扇車門同時(shí)開啟或關(guān)時(shí)開啟或關(guān)閉閉 u采用低副。面接觸、承載大、便于潤(rùn)滑、不易磨采用低副。面接觸、承載大、便于潤(rùn)滑、不易磨損形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的制造精度。損形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的制造精度。u改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。u連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。特點(diǎn)：特點(diǎn)：u構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差

9、大、運(yùn)動(dòng)精度低、效構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大、運(yùn)動(dòng)精度低、效率低。率低。u產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。u設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：連連桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)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)球面連桿機(jī)構(gòu)球面連桿機(jī)構(gòu)按自由度分按自由度分按運(yùn)動(dòng)鏈分按運(yùn)動(dòng)鏈分三自由度三自由度閉式鏈閉式鏈開式鏈開式鏈單自由度單自由度兩自由度兩自由度分類分類:常以構(gòu)件數(shù)命名：常以構(gòu)件數(shù)命名：四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)、多桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)。基本型基本型式式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的

10、。名詞解釋：名詞解釋：機(jī)架機(jī)架；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；連桿連桿作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；搖桿搖桿作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；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；周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副能作能作360360相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。曲柄曲柄連桿連桿搖桿搖桿32 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1.平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式機(jī)架機(jī)架連架桿連架桿共有三種基本型式：共有三種基本型式：（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

11、作用：作用：將曲柄的整周將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。如雷達(dá)天線，復(fù)擺動(dòng)。如雷達(dá)天線，縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)。ABC1243DABDC1243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(dòng)曲柄主動(dòng)作者：潘存云教授作者：潘存云教授縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)2143搖桿主動(dòng)搖桿主動(dòng)3124作者：潘存云教授作者：潘存云教授（2 2）雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)特征：特征：兩個(gè)曲柄兩個(gè)曲柄作用：作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闉榈人俚人倩蚧蜃兯僮兯倩剞D(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)。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。作者：潘存云教授A AD DC CB B1 12 23 3

12、4 4旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵作者：潘存云教授A AD DC CB B1 12 23 3ABDC1234E6慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)31作者：潘存云教授ABCD耕地耕地料斗料斗DCAB作者：潘存云教授耕地耕地料斗料斗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(zhǎng)且平行，兩連架桿等長(zhǎng)且平行， 連桿作平動(dòng)連桿作平動(dòng)BC = ADABDC攝影平臺(tái)攝影平臺(tái)作者：潘存云教授ADBC作者：潘存云教授BC天平天平播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)作者：潘存云教授作者：潘存云教授FAEDGBCABEFDCG平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位

13、置出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定。動(dòng)不確定。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列。火車輪火車輪作者：潘存云教授作者：潘存云教授反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)-車門開閉機(jī)構(gòu)車門開閉機(jī)構(gòu)反向反向兩曲柄的轉(zhuǎn)向相反，角速度也不相同。牽動(dòng)主動(dòng)曲柄的延兩曲柄的轉(zhuǎn)向相反，角速度也不相同。牽動(dòng)主動(dòng)曲柄的延伸端，能使兩扇車門同時(shí)開啟或關(guān)閉伸端，能使兩扇車門同時(shí)開啟或關(guān)閉 作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授ABDCE（3 3）雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)特征：特征：兩個(gè)搖桿兩個(gè)搖桿應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)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)BCAB

14、DC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作者：潘存云教授(1)(1) 改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)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)s=l sin l2.2.平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式l偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，e0e0，滑塊滑塊運(yùn)動(dòng)線與曲柄回轉(zhuǎn)中心不共線；運(yùn)動(dòng)線與曲柄回轉(zhuǎn)中心不共線；l對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，對(duì)心曲柄滑塊機(jī)

15、構(gòu)， e=0e=0，滑塊，滑塊運(yùn)動(dòng)線與曲柄回轉(zhuǎn)中心共線；運(yùn)動(dòng)線與曲柄回轉(zhuǎn)中心共線；e(2)(2)改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)下圖所示為兩種偏心輪機(jī)構(gòu)。構(gòu)件為圓盤，其幾何中心為B。因運(yùn)動(dòng)時(shí)該圓盤繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，故稱為偏心輪。、之間的距離e 稱為偏心距。按照相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，可畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖中紅線所示。由圖可知，偏心輪是將轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大到包括轉(zhuǎn)動(dòng)副而形成的，偏心距e 即為曲柄的長(zhǎng)度。 當(dāng)曲柄長(zhǎng)度很小或傳遞很大的動(dòng)力時(shí)，通常都把曲柄做成偏心輪。這樣一方面提高了偏心軸的強(qiáng)度和剛度(因軸頸的直徑增大了)；另一方面當(dāng)軸頸位于中部時(shí)也便于安裝整體式連桿，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。因此，偏心輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于

16、傳力較大的剪床、沖床、顎式破碎機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等機(jī)械中。(0360)(0360)(360)(360)1234ABCD曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)(0360)(0360)(360)(360)1234ABDC雙雙搖桿機(jī)構(gòu)搖桿機(jī)構(gòu)(0360)(0360)(360)1234ABCD(360)取不同構(gòu)件為機(jī)架各構(gòu)件取不同構(gòu)件為機(jī)架各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變整周轉(zhuǎn)動(dòng)副整周轉(zhuǎn)動(dòng)副(3)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例B234C1A自卸卡車舉升機(jī)構(gòu)自卸卡車舉升機(jī)構(gòu)(3)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架ACB1234應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例B34C1A2

17、應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例4A1B23C應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例13C4AB2應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例A1C234B導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)314A2BC作者：潘存云教授(3)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架314A2BC直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)手搖唧筒手搖唧筒這種通過選擇不同構(gòu)件作為機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的這種通過選擇不同構(gòu)件作為機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的方法稱為：方法稱為：機(jī)構(gòu)的倒置機(jī)構(gòu)的倒置BC3214A導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)314A2BCABC3214橢圓儀機(jī)構(gòu)橢圓儀機(jī)構(gòu)實(shí)例：實(shí)例：選擇雙滑

18、塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件選擇雙滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件 作為機(jī)架可得不同的機(jī)構(gòu)作為機(jī)架可得不同的機(jī)構(gòu)作者：潘存云教授1234正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)3214(4)(4)運(yùn)動(dòng)副元素的逆換運(yùn)動(dòng)副元素的逆換將低副兩運(yùn)動(dòng)副元素的包容關(guān)系進(jìn)行逆換，不影響兩將低副兩運(yùn)動(dòng)副元素的包容關(guān)系進(jìn)行逆換，不影響兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)4321搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)3214作者：潘存云教授abdcCBAD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)副可能存在可能存在曲柄。曲柄。b(d a)+ c則由則由BCD可得：可得：則由則由B”C”D可得：可得：a+d b + cc(d a)+ bAB為最短桿為最短桿最長(zhǎng)

19、桿與最短桿的長(zhǎng)度之和其他兩桿長(zhǎng)度之和 a+b c + d33 有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識(shí)有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識(shí)1.1.平面平面四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件有曲柄的條件C”abdcADd- - a設(shè)設(shè)adad，同理有：，同理有： da, db, dcAD為最短桿為最短桿ad中必有一個(gè)是機(jī)架將以上三式兩兩相加得：將以上三式兩兩相加得：什么條件下存在整轉(zhuǎn)副？什么條件下存在整轉(zhuǎn)副？a b, ac, ad連架桿或機(jī)架之一為最短桿。連架桿或機(jī)架之一為最短桿?？芍嚎芍寒?dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是副都是整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副。曲柄存在的條件：曲柄

20、存在的條件：最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)其他兩桿長(zhǎng)度之和其他兩桿長(zhǎng)度之和此時(shí)，鉸鏈此時(shí)，鉸鏈A為整轉(zhuǎn)副。為整轉(zhuǎn)副。若取若取BC為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈B也是整轉(zhuǎn)副。也是整轉(zhuǎn)副。 稱為稱為桿長(zhǎng)條件桿長(zhǎng)條件。作者：潘存云教授ABCDabcd作者：潘存云教授當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，說明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，說明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。如：構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。如： 曲柄搖桿曲柄搖桿1 1 、曲柄搖桿曲柄搖桿2 2 、雙曲柄雙曲柄、 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)不滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，不存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)

21、不滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，不存在整轉(zhuǎn)副，只能是只能是雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)解；解；1）AD為機(jī)架，為機(jī)架，AB為曲柄，故為曲柄，故AB為最短桿，有為最短桿，有 LAB+LBCLCD+LAD 則，則， LAB LCD+LAD - LBC=350+300-500=150mm LABmax =150mm 2）AD為機(jī)架，為機(jī)架，AB及及CD均為曲柄，故均為曲柄，故AD必為最短桿，有兩種情況必為最短桿，有兩種情況a）若）若BC為最長(zhǎng)桿，則為最長(zhǎng)桿，則LABLBC=500，且，且LAD+LBCLAB+LCD 故故 LABLAD+LBC- LCD=300+500-350=450mm 得得 450LAB 500b）若

22、）若AB為最長(zhǎng)桿，則為最長(zhǎng)桿，則LABLBC=500，且，且LAD+LABLBC+LCD 故故 LAB LBC+LCD - LAD=500+350-300=550mm 得得 500LAB 550所以所以 LABmin=450mm ACDB解：解： 3）如果機(jī)構(gòu)尺寸不滿足桿長(zhǎng)條件，則機(jī)構(gòu)必為雙搖桿機(jī)構(gòu)。）如果機(jī)構(gòu)尺寸不滿足桿長(zhǎng)條件，則機(jī)構(gòu)必為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 a) 若若LAB為最短桿，則為最短桿，則 LAB+LBCLCD+LAD 故故 LABLCD+LAD - LBC =350+300 - 500=150mm b)若若LAB為最長(zhǎng)桿，則為最長(zhǎng)桿，則 LAB+LADLCD+LBC 故故 LABLCD+

23、LBC - LAD =350+500 - 300=550mm c)若若LAB既不是最長(zhǎng)桿也不是最短桿，則既不是最長(zhǎng)桿也不是最短桿，則 LAD+LBCLCD+LAB 故故 LABLAD+LBC - LCD =300+500 - 350= 450mm 若要保證機(jī)構(gòu)成立，則應(yīng)有若要保證機(jī)構(gòu)成立，則應(yīng)有LABLAD+LBC+ LCD =300+500+350 =1150mm故當(dāng)該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，故當(dāng)該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)， LAB 的取值范圍為；的取值范圍為； 150mmLABtt2 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(dòng)急回運(yùn)動(dòng)。用以下比值表示急回程度稱稱K為為

24、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來判斷機(jī)構(gòu)是否有急回運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的程度。11180KK設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定K值，于是值，于是: 2212tCCV)180/(21CC121221tCCtCC作者：潘存云教授FF F”當(dāng)當(dāng)BCD90BCD90時(shí)，時(shí)， BCDBCD3. .壓力角和傳動(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角壓力角壓力角：從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力F與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾銳角，與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾銳角，。設(shè)計(jì)時(shí)

25、要求設(shè)計(jì)時(shí)要求: : minmin5050minmin出現(xiàn)的位置：出現(xiàn)的位置：當(dāng)當(dāng)BCD90BCD90時(shí)，時(shí)， 180180- BCD- BCD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(duì)傳動(dòng)有利對(duì)傳動(dòng)有利。=Fsin=Fsin稱稱為為傳動(dòng)角傳動(dòng)角。此位置一定是：此位置一定是：主動(dòng)件與機(jī)架共線兩處之一。主動(dòng)件與機(jī)架共線兩處之一。為了保證機(jī)構(gòu)良好的傳力性能ABCDCDBAFF”F可用可用的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞, ,當(dāng)當(dāng)BCDBCD最小或最大時(shí)，都有可能出現(xiàn)最小或最大時(shí)，都有可能出

26、現(xiàn)minmin如何確定如何確定minmin呢？呢？作者：潘存云教授車門車門C1B1abcdDA由余弦定律有：由余弦定律有： B B1 1C C1 1D Darccosbarccosb2 2+c+c2 2-(d-a)-(d-a)2 2/2bc/2bc BB2 2C C2 2D Darccosbarccosb2 2+c+c2 2-(d+a)-(d+a)2 2/2bc/2bc若若B B1 1C C1 1D90D90, ,則則若若B B2 2C C2 2D90D90, , 則則1 1B B1 1C C1 1D D2 2180180-B-B2 2C C2 2D D機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角一般在運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角一般

27、在運(yùn)動(dòng)鏈最終一個(gè)從動(dòng)件上度量。最終一個(gè)從動(dòng)件上度量。v1 1minminBB1 1C C1 1D, 180D, 180-B-B2 2C C2 2DDminminC2B22 2F F作者：潘存云教授F4. .機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置搖桿為主動(dòng)件，搖桿為主動(dòng)件，且連桿且連桿與曲柄兩次共線與曲柄兩次共線時(shí)時(shí)，有：，有：此時(shí)此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng). .避免措施：避免措施： 兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列，兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列，如如火車輪機(jī)構(gòu)火車輪機(jī)構(gòu); ;稱此位置為：稱此位置為： “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

28、0作者：潘存云教授作者：潘存云教授工件工件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。作者：潘存云教授作者：潘存云教授5. .鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性指連桿機(jī)構(gòu)能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)給定的各個(gè)位置。指連桿機(jī)構(gòu)能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)給定的各個(gè)位置。可行域：可行域：搖桿的運(yùn)動(dòng)范圍（搖桿的運(yùn)動(dòng)范圍（C C1 1DCDC2 2） or (Cor (C1 1DCDC2 2) ) 。不可行域：不可行域：搖桿不能達(dá)到的區(qū)域。搖桿不能達(dá)到的區(qū)域。設(shè)計(jì)

29、時(shí)不能要求從一個(gè)可行域跳過不可行域進(jìn)入另一個(gè)可行域。設(shè)計(jì)時(shí)不能要求從一個(gè)可行域跳過不可行域進(jìn)入另一個(gè)可行域。稱此為稱此為錯(cuò)位不連續(xù)。錯(cuò)位不連續(xù)。錯(cuò)序不連續(xù)錯(cuò)序不連續(xù)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿足運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件。設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿足運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件。C1C2C1C2CCADBDAB1C1B2C2B3C3DAB1C1B2C2B3C334 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.連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題2. 用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.2按兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.1按預(yù)定連桿位置設(shè)

30、計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.3按連桿上任意標(biāo)志線的三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按連桿上任意標(biāo)志線的三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.4按給定的行程速比系數(shù)按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)一、平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：一、平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)： 根據(jù)機(jī)構(gòu)所要完成的運(yùn)動(dòng)功能而提出的設(shè)計(jì)條件（運(yùn)動(dòng)條件、根據(jù)機(jī)構(gòu)所要完成的運(yùn)動(dòng)功能而提出的設(shè)計(jì)條件（運(yùn)動(dòng)條件、幾何條件和傳力條件等），進(jìn)行：幾何條件和傳力條件等），進(jìn)行： 機(jī)構(gòu)選型機(jī)構(gòu)選型根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選擇機(jī)構(gòu)的類型；根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選擇機(jī)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)件的尺度參數(shù)( (長(zhǎng)度尺寸長(zhǎng)度尺

31、寸) )，畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 簡(jiǎn)圖。簡(jiǎn)圖。連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題 1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(函數(shù)生成問題函數(shù)生成問題) 2)滿足預(yù)定的連桿位置要求滿足預(yù)定的連桿位置要求3)滿足預(yù)定軌跡的要求滿足預(yù)定軌跡的要求作者：潘存云教授作者：潘存云教授ADCB飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架BC1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(函數(shù)生成問題函數(shù)生成問題) 預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律-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)- y=logx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 二、二、 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

32、的基本問題連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題-三類設(shè)計(jì)要求三類設(shè)計(jì)要求作者：潘存云教授三類設(shè)計(jì)要求：三類設(shè)計(jì)要求：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(gè)位置要求連桿在兩個(gè)位置垂直地面且相差垂直地面且相差180 BCABDC三類設(shè)計(jì)要求：三類設(shè)計(jì)要求：3)滿足預(yù)定軌跡的要求，如滿足預(yù)定軌跡的要求，如攪拌機(jī)攪拌機(jī)、鶴式起重機(jī)構(gòu)。鶴式起重機(jī)構(gòu)。鶴式起重機(jī)：鶴式起重機(jī)：給定的設(shè)計(jì)條件：給定的設(shè)計(jì)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(dòng)條件運(yùn)動(dòng)條件（給定（給定K）3)動(dòng)力條件動(dòng)力條件（給定（給定minmin）設(shè)計(jì)

33、方法：設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的問題概括成下述兩個(gè)基本問題平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的問題概括成下述兩個(gè)基本問題（2 2）實(shí)現(xiàn)已知軌跡問題）實(shí)現(xiàn)已知軌跡問題（1 1）實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律問題；）實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律問題；1)按預(yù)定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定連桿位置設(shè)計(jì)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(jì)要求。位置都能滿足設(shè)計(jì)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

34、解。ADB2C2B3C3DB1C1三、三、 用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)AB1C1ABCD1)按預(yù)定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定連桿位置設(shè)計(jì)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(jì)要求。位置都能滿足設(shè)計(jì)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。ADB2C2B3C3DB1C1三、三、 用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)AB1C1ADB1C1已知已知: 固定鉸鏈固定鉸鏈A、D和連架桿的對(duì)應(yīng)

35、位置，確定活和連架桿的對(duì)應(yīng)位置，確定活動(dòng)鉸鏈動(dòng)鉸鏈 B、C的位置。的位置。2)按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)化原理機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)化原理作者：潘存云教授B22B22E21B11E1按兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)任意選定構(gòu)件任意選定構(gòu)件AB的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度連接連接B2 E2、DB2的得的得B2 E2D繞繞D 將將B2 E2D旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)1 1 -2 2得得B2點(diǎn)點(diǎn)已知已知:機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度d和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。AdDB333E3設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 作者：潘存云教授連接連接B3 E3、DB3得得

36、B3 E3D將將B3E3D繞繞D旋旋 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1 1 -3 3得得B3點(diǎn)點(diǎn)2)按兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知已知:機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度d和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。2B22E21B11E1AdDB333E3B2B3任意選定構(gòu)件任意選定構(gòu)件AB的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度連接連接B2 E2、DB2的得的得B2 E2D繞繞D 將將B2 E2D旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)1 1 -2 2得得B2點(diǎn)點(diǎn)設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 作者：潘存云教授2B22E21B11E1AdDB333E3B2B3由由B1 B2 B3 三三點(diǎn)點(diǎn) 求圓心求圓心C1 。2)按兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架

37、桿三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知已知:機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度d和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。C1B2C2B3C3連接連接B3 E3、DB3得得 B3 E3D將將B3E3D繞繞D旋旋 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1 1 -3 3得得B3點(diǎn)點(diǎn)任意選定構(gòu)件任意選定構(gòu)件AB的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度連接連接B2 E2、DB2的得的得B2 E2D繞繞D 將將B2 E2D旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)1 1 -2 2得得B2點(diǎn)點(diǎn)設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 作者：潘存云教授3)按連桿上任意標(biāo)志線的三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按連桿上任意標(biāo)志線的三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈鉸鏈B相對(duì)于鉸鏈相對(duì)于鉸鏈A的運(yùn)動(dòng)軌跡為一圓弧，反之，的運(yùn)動(dòng)軌跡為一圓弧，反之，鉸鏈鉸鏈A相對(duì)于

38、鉸鏈相對(duì)于鉸鏈B的運(yùn)動(dòng)軌跡也是一個(gè)圓?。坏倪\(yùn)動(dòng)軌跡也是一個(gè)圓??；同理：同理：鉸鏈鉸鏈C相對(duì)于鉸鏈相對(duì)于鉸鏈D的運(yùn)動(dòng)軌跡為一圓弧的運(yùn)動(dòng)軌跡為一圓弧,鉸鏈鉸鏈D相對(duì)于鉸鏈相對(duì)于鉸鏈C的運(yùn)動(dòng)軌跡也是一圓弧。的運(yùn)動(dòng)軌跡也是一圓弧。C3M3N3B3B2C2M2N2B1C1M1N1AD作者：潘存云教授AD3)按連桿上任意標(biāo)志線的三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按連桿上任意標(biāo)志線的三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知已知: 機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度d和連桿上某一標(biāo)志線的三組對(duì)應(yīng)位置：和連桿上某一標(biāo)志線的三組對(duì)應(yīng)位置： M1N1、 M2N2 、 M3N3 ，求鉸鏈求鉸鏈B、C的位置。的位置。分析分析: 鉸鏈鉸鏈A、D相對(duì)于鉸鏈相對(duì)于

39、鉸鏈B、C的運(yùn)動(dòng)軌跡各為一圓弧，依據(jù)的運(yùn)動(dòng)軌跡各為一圓弧，依據(jù)轉(zhuǎn)化原理，將連桿固定作為機(jī)架，得一轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)，在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)化原理，將連桿固定作為機(jī)架，得一轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)，在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中，AD成為連桿。只要求出原機(jī)架成為連桿。只要求出原機(jī)架AD相對(duì)于標(biāo)志線的三組對(duì)應(yīng)位置，相對(duì)于標(biāo)志線的三組對(duì)應(yīng)位置，原問題就轉(zhuǎn)化為按連桿三組位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的問題。原問題就轉(zhuǎn)化為按連桿三組位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的問題。B1ADM1N1M2M3N2N3A”D”C1ADA”D”剛化機(jī)構(gòu)位形剛化機(jī)構(gòu)位形得多邊形得多邊形 M2N2AD， 移動(dòng)多邊形使移動(dòng)多邊形使 M2N2 、M1N1重合；重合；在位置在位置3重復(fù)前兩步驟；重復(fù)前兩步驟；

40、設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 分別過分別過AAA”和和DDD” 求作圓心，得求作圓心，得B、C點(diǎn)。點(diǎn)。作者：潘存云教授E 4)按給定的行程速比系數(shù)按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)(1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)計(jì)算計(jì)算180(K-1)/(K+1);已知：已知：CD桿長(zhǎng)，擺角桿長(zhǎng)，擺角及及K， 設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。步驟如下：設(shè)計(jì)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(zhǎng)為腰長(zhǎng)為CDCD，夾角為，夾角為;作作C2PC1C2，作，作C1P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。 C2C1P=90, ,交于交于P;P; 90-PD

41、AC1C2選定選定A A，設(shè)曲柄為，設(shè)曲柄為a ，連桿為，連桿為b ，則，則: :以以A A為圓心，為圓心，A A C2為半徑作弧交于為半徑作弧交于E,E,得：得： a =EC1/ 2 b = A = A C1EC1/ 2,A,A C2= =b- - a= = a =( A A C1A A C2)/ 2 A A C1= = a+ +b DC1C2作者：潘存云教授E222ae(2) 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(jì)此機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu) 。計(jì)算計(jì)算: 180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);作作C1 C2 H H作射線作射

42、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：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-Aa=EC2/ 2b= Ab= A C2EC2/ 2作者：潘存云教授作者：潘存云教授ADmn=D(3) 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)桿擺角相等相等，設(shè)計(jì)此，設(shè)計(jì)此 機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄 a。計(jì)算計(jì)算180180(K-1

43、)/(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)，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(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度d，K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。？二、二、 用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)思路：思路：首先建立包含機(jī)構(gòu)的各首先建立包含機(jī)構(gòu)的各尺度參數(shù)尺度參數(shù)和和運(yùn)動(dòng)變量運(yùn)動(dòng)變量在在內(nèi)的解析關(guān)系式，然后根據(jù)已知的運(yùn)動(dòng)變量求解所需內(nèi)的解析關(guān)系式，然后根據(jù)已知的運(yùn)動(dòng)變量求解所需的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)。的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)。1) )按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2)按

44、預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3)按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)按預(yù)定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)按期望函數(shù)設(shè)計(jì)按期望函數(shù)設(shè)計(jì)xyABCD12341)按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)給定連架桿對(duì)應(yīng)位置：給定連架桿對(duì)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：abcd建立坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系, ,設(shè)構(gòu)件長(zhǎng)度為：設(shè)構(gòu)件長(zhǎng)度為：a 、b、c、d在在x,yx,y軸上投影可得：軸上投影可得：a+b= c+d機(jī)構(gòu)尺寸比例放大時(shí)，不影響各構(gòu)件相對(duì)轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)尺寸比例放大時(shí)，不影響各構(gòu)件相對(duì)轉(zhuǎn)角. .

45、a coc(1i i +0)+ bcos2i i =c cos(3i i + 0 )+d a sin(1i i +0)+ b sin2i i = c sin(3i i + 0 ) 3i if (1i i ) i =1, 2, 3n設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)( (求各構(gòu)件長(zhǎng)度求各構(gòu)件長(zhǎng)度) )。1i i3i i2i i 令：令： a/a=1 b/a= l c/a= m d/a= nxyABCD1234abcd1 1i i3 3i i2i i 00P1P2令令: : P0消去消去2i2i整理得：整理得：coscos( (1i1i+0 0) )m cos(3i+0 )-(m/n)cos(3i+0

46、-1i -0 ) +(m2+n2+1-l2)/(2n)代入移項(xiàng)得：代入移項(xiàng)得： lcos2 i= n+mcos(3i+0 )cos(1i+0 )lsin2 i= msin(3i+0 )sin(1i+0 )則上式簡(jiǎn)化為：則上式簡(jiǎn)化為：coccoc( (1i1i+0 0 ) )P0cos(3i+0 ) P1 cos(3i+0 -1i -0 )+ P2式中包含有式中包含有p0，p1，p2，0，0五個(gè)待定參數(shù)五個(gè)待定參數(shù), ,故四桿故四桿機(jī)構(gòu)最多可按兩連架桿的五組對(duì)應(yīng)未知精確求解。機(jī)構(gòu)最多可按兩連架桿的五組對(duì)應(yīng)未知精確求解。當(dāng)當(dāng)i5i5時(shí)，一般不能求得精確解，只能用最小二乘法近似求解。時(shí)，一般不能求得

47、精確解，只能用最小二乘法近似求解。當(dāng)當(dāng)i5i5時(shí)，可預(yù)定部分參數(shù)，有無窮多組解。時(shí)，可預(yù)定部分參數(shù)，有無窮多組解。舉例：舉例：設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)滿足連架桿三組對(duì)應(yīng)位滿足連架桿三組對(duì)應(yīng)位置置.(.(0 0=0 =0 0=0)=0)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(80cos(80-90-90)+P)+P2 2 cos135cos135=P=P0 0cos110cos110+P

48、+P1 1cos(110cos(110-135-135)+P)+P2 2解得相對(duì)長(zhǎng)度解得相對(duì)長(zhǎng)度: : P P0 0 =1.533, =1.533, P P1 1=-1.0628=-1.0628, P, P2 2=0.7805=0.7805各桿相對(duì)長(zhǎng)度為：各桿相對(duì)長(zhǎng)度為：選定選定a=100mm, 則：則：b=178.3mm,c=155.3mm,d=144.2mm cos45 cos45=P=P0 0cos50cos50+P+P1 1cos(50cos(50-45-45)+P)+P2 2B1C1ADB2C2B3C32 22 2a= =1 1n =-m / P1 =1.442l =(m=(m2+

49、n2+1-2nP P2 2 )1/2 = =1.7831.783 m= P P0 0 = = 1.553, coccoc( (1i1i+0 0 ) )P0cos(3i+0 ) P1 cos(3i+0 -1i -0 )+ P2作者：潘存云教授D四、實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)四、實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)當(dāng)給定連架桿位置超過三對(duì)時(shí)，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(dòng)件角位移原動(dòng)件角位移i i2)任意取原動(dòng)件長(zhǎng)度任意取原動(dòng)件長(zhǎng)度AB3)任意取連桿長(zhǎng)度任意取連桿長(zhǎng)度BC，作一系列圓弧，作一系列圓弧;4)在透明紙上取固定軸在透

50、明紙上取固定軸D，作角位移，作角位移iDk15) 取一系列從動(dòng)件取一系列從動(dòng)件 長(zhǎng)度作同心圓弧。長(zhǎng)度作同心圓弧。6) 兩圖疊加，移動(dòng)透明兩圖疊加，移動(dòng)透明 紙，使紙，使ki落在同一圓落在同一圓 弧上?；∩稀?iiAC1B11）按兩連架桿多組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)）按兩連架桿多組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)位置位置 i i 位置位置 i i 12 15 10.8 45 15 15.8 23 15 12.5 56 15 17.5 34 15 14.2 67 15 19.2 作者：潘存云教授ABCDNEM連桿作平面運(yùn)動(dòng)連桿作平面運(yùn)動(dòng),其上各點(diǎn)的軌跡均不相同其上各點(diǎn)的軌跡均不相同。B, C點(diǎn)的軌跡為圓弧點(diǎn)的軌跡

51、為圓弧; 其余各點(diǎn)的軌跡為一其余各點(diǎn)的軌跡為一條條 封閉曲線封閉曲線。設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo): 就是要確定一組就是要確定一組桿長(zhǎng)參數(shù)桿長(zhǎng)參數(shù), 使連桿上某點(diǎn)的使連桿上某點(diǎn)的軌跡滿足設(shè)計(jì)要求軌跡滿足設(shè)計(jì)要求。2）按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)）按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)作者：潘存云教授連桿曲線生成器ABCD作者：潘存云教授連桿曲線圖譜連桿曲線圖譜作者：潘存云教授作者：潘存云教授2）按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)）按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)ABCDE14325 輸送機(jī)構(gòu)輸送機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)CBADE6步進(jìn)式步進(jìn)式例例2設(shè)計(jì)如圖所示的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知曲柄長(zhǎng)度設(shè)計(jì)如圖所示的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知曲

52、柄長(zhǎng)度r =100mm，偏距偏距e =20mm，曲柄的角速度，曲柄的角速度 =100rad/s，對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于 =450時(shí)的滑塊時(shí)的滑塊速 度速 度 Vc = 8 m / s ， 試 用 作 圖 法 和 解 析 法 求 連 桿 的 長(zhǎng) 度， 試 用 作 圖 法 和 解 析 法 求 連 桿 的 長(zhǎng) 度l 。 解；解；1）圖解法）圖解法 取取l =0.005m/mm，并，并選選A點(diǎn)，作點(diǎn)，作AB位置線和滑塊位置線和滑塊C的導(dǎo)路的導(dǎo)路方向線。方向線。 VB = r =1000.1=10m/s VC =8m/s V VC C =V =VB B+V+VCBCB 取取v =0.4m.s-1/mm作速度圖，過

53、點(diǎn)作速度圖，過點(diǎn)B作垂直于作垂直于bc的垂線，并與滑塊導(dǎo)路交的垂線，并與滑塊導(dǎo)路交于點(diǎn)于點(diǎn)C，即得偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，即得偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABC。由圖可知：由圖可知： l = l .BC =0.005 80=0.4msbcpCrleY Y ACBB450Ae如何確定如何確定C點(diǎn)？點(diǎn)？ 解解: 2) 解析法：建立坐標(biāo)系及取各桿矢量如圖所示，則該機(jī)解析法：建立坐標(biāo)系及取各桿矢量如圖所示，則該機(jī)構(gòu)位置方程：構(gòu)位置方程： cos +lcos(-Y ) a) e = rsin + lsin(-Y ) b) 對(duì)式對(duì)式b)求微分求微分 0=r cos .d /dt- lcosY .dY /dt dY /d =

54、r cos / lcosY 對(duì)式對(duì)式a)求時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，得滑塊的速度求時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，得滑塊的速度 vC =ds/dt = -rsin .d /dt - l sinY .(d /dt). (dY /d ) = -r.sin - l.sinY .(cos / lcosY) =-r .sin - r.cos .tanY 由此式得由此式得 tan Y= - vc/(r.cos ) - tan vc =8m/s, r=0.1m, =100rad/s, =450 , 代入上式，可求得代入上式，可求得 Y=7029。再將此式代入。再將此式代入 b)，得，得 l=(rsin - e)/ sinY =(0.1sin

55、450-0.02)/sin7029 =0.389 mxyrleY Y ACBs本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：1.四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、演化及應(yīng)用；四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、演化及應(yīng)用；2.曲柄存在條件、傳動(dòng)角曲柄存在條件、傳動(dòng)角、壓力角、壓力角、死點(diǎn)、急回、死點(diǎn)、急回特性；極位夾角和行程速比系數(shù)等物理含義；熟練掌特性；極位夾角和行程速比系數(shù)等物理含義；熟練掌握其確定方法（作圖）；握其確定方法（作圖）；3.掌握按連桿二組位置、三組位置、連架桿三組對(duì)應(yīng)掌握按連桿二組位置、三組位置、連架桿三組對(duì)應(yīng)位置、行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的原理與方法。位置、行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的原理與方法。作作 業(yè)業(yè)3-3，3-4，3-53-9，3-12基本型基本型式式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。名詞解釋：名詞解釋：機(jī)架機(jī)架；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；連桿連桿作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；搖桿搖桿作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；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；周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副能作能作360360相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。曲柄曲柄連桿連桿搖桿搖桿32 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