連桿機(jī)構(gòu)特性、原理和應(yīng)用若干剛性構(gòu)件

1、連桿機(jī)構(gòu)特性、原理和應(yīng)用 若干剛性構(gòu)件通過低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，稱為連桿機(jī)構(gòu)。第 2 章 連桿機(jī)構(gòu)2.1 平面連桿機(jī)構(gòu)的類型2.2 平面連桿機(jī)構(gòu)的工作特性2.3 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及功能2.4 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析2.5 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動設(shè)計2.6 空間連桿機(jī)構(gòu)簡介 平面連桿機(jī)構(gòu)的類型2.1.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式AD：機(jī)架AB、CD：連架桿BC：連桿A、B：整轉(zhuǎn)副C、D：擺動副鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD連架桿：定軸轉(zhuǎn)動連 桿：平面一般運(yùn)動1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)AB：曲柄CD：搖桿2 雙曲柄機(jī)構(gòu)AB：曲柄CD：曲柄平行四桿機(jī)構(gòu)3 雙搖桿機(jī)構(gòu)AB：搖桿CD：搖桿曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)平面連桿

2、機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副2.1.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化取不同構(gòu)件作機(jī)架低副可逆性ABCD曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副取不同構(gòu)件作機(jī)架2.1.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化曲柄搖塊機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副取不同構(gòu)件作機(jī)架變換構(gòu)件的形態(tài)2.1.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化 擴(kuò)大運(yùn)動副尺寸轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副取不同構(gòu)件作機(jī)架變換構(gòu)件的形態(tài)擴(kuò)大運(yùn)動副尺寸2.1.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 平面連桿機(jī)構(gòu)的工作特性2.2.1 運(yùn)動特性 具有整轉(zhuǎn)副的條件 AB整周轉(zhuǎn)動

3、B1C1D和B2C2D成立整轉(zhuǎn)副存在條件：四桿長度滿足桿長條件：最短桿與最長桿長度之和 小于或等于 其他兩桿之和。構(gòu)成整轉(zhuǎn)副的構(gòu)件中必有一個是最短桿。滿足桿長條件時，最短桿兩端分別是兩個整轉(zhuǎn)副。此時，若以最短桿或其相鄰桿作機(jī)架，機(jī)構(gòu)都存 在曲柄。不滿足桿長條件則沒有整轉(zhuǎn)副，獲得雙搖桿機(jī)構(gòu)。以最短桿AB為機(jī)架雙曲柄機(jī)構(gòu)以最短桿AB相鄰構(gòu)件AD為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以最短桿AB相鄰構(gòu)件BC為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以最短桿AB對面構(gòu)件CD為機(jī)架雙搖桿機(jī)構(gòu)桿長條件不成立時雙搖桿機(jī)構(gòu)Grashoff 定理a + e b 急回特性：表示回程所用時間小于工作行程所用時間 極位夾角 q（銳角） 行程速比系數(shù) K 運(yùn)動連

4、續(xù)性 運(yùn)動連續(xù)性：表示主動件連續(xù)運(yùn)動時，從動件也能連 續(xù)占據(jù)各個預(yù)期的位置。 從動件只能在某一可行域內(nèi)運(yùn)動，而不能相互跨越。2.2.2 傳力特性壓力角 a ：受力方向和運(yùn)動方向所夾的銳角傳動角 g ：壓力角的余角 死點(diǎn)：有效分力等于零g= 0 a = 90 利用構(gòu)件慣性 多套機(jī)構(gòu)交錯排列 利用死點(diǎn)夾緊工件 飛機(jī)起落架F = 0 死點(diǎn) 自鎖 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及功能 運(yùn)動副形狀簡單、易制造 面接觸，可以承受沖擊力 構(gòu)件運(yùn)動形式多樣 慣性力不易平衡 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動 實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動軌跡 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析運(yùn)動分析內(nèi)容：位移、速度、加速度分析方法：圖解法 解析法 瞬心法 相對運(yùn)動圖解法（矢量合成法）

5、 桿組法B計算流程圖免試題目（1）：2.13 or 2.14 第六周交求解步驟流程圖程序（語言不限）結(jié)果曲線（一個周期內(nèi)位移、速度、加速度曲線）結(jié)果分析：有無問題？如何解決？動態(tài)仿真將一個復(fù)雜問題分解為一些簡單問題將復(fù)雜問題轉(zhuǎn)化為計算機(jī)可以解決的問題 平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計分析（Analysis）設(shè)計（Design）綜合（synthesis） 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本問題問題一：剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)設(shè)計 引導(dǎo)一個剛體實(shí)現(xiàn)一系列給定位置問題二：函數(shù)生成機(jī)構(gòu)設(shè)計 主、從動連架桿運(yùn)動規(guī)律具有給定的函數(shù)關(guān)系問題三：軌跡生成機(jī)構(gòu)設(shè)計 機(jī)構(gòu)中某點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動軌跡 圖解法 解析法 實(shí)驗法平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計方法： 剛體

6、導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計要求：設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)，使得連桿通過 I、II、III三個位置第 1 步：選定 B、C 點(diǎn)位置第 2 步：找 A、D 點(diǎn)位置剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計第 3 步：聯(lián)接 A、B1、C1、D，獲得四桿機(jī)構(gòu)三點(diǎn)唯一確定一個圓，B、C確定后，A、D是確定的；B、C的位置可以根據(jù)實(shí)際情況確定，滿足設(shè)計要求的四桿機(jī)構(gòu)有無窮多個。 函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計 已知固定鉸鏈點(diǎn)A、D，設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)，使得兩個連架桿可以實(shí)現(xiàn)三組對應(yīng)關(guān)系函數(shù)生成機(jī)構(gòu) 剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)？d剛化反轉(zhuǎn)法 以CD桿為機(jī)架時看到的四桿機(jī)構(gòu)ABCD的位置相當(dāng)于把以AD為機(jī)架時觀察到的ABCD的位置剛化，以D軸為中心轉(zhuǎn)過 得到的。低副可逆性；機(jī)構(gòu)在某一瞬時

7、，各構(gòu)件相對位置固定不變，相當(dāng)于一個剛體，其形狀不會隨著參考坐標(biāo)系不同而改變。函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計第 1 步：選B點(diǎn)，以 I 位置為參考位置，DF1 為機(jī)架第 2 步：用剛化反轉(zhuǎn)法求出 B2、B3 的轉(zhuǎn)位點(diǎn)第 3 步：做中垂線，找C1 點(diǎn)第 4 步：聯(lián)接AB1C1D函數(shù)生成機(jī)構(gòu)設(shè)計 解析法 急回機(jī)構(gòu)的設(shè)計 已知行程速比系數(shù) K，以及從動件兩個極限位置，設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)急回機(jī)構(gòu)的設(shè)計思考：A點(diǎn)可以在FG弧上選取嗎？第 1 步：確定D、C1、C2點(diǎn)，計算 q 第 2 步：找 A 點(diǎn)第 3 步：找 B 點(diǎn) 軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計 設(shè)計一個四桿機(jī)構(gòu)，使得機(jī)構(gòu)上 M 點(diǎn)實(shí)現(xiàn)給定軌跡軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計 解析法M（x

8、，y）a, c, d, e, f, gg, h, j0連桿機(jī)構(gòu)自由度少、約束多設(shè)計靈活度受到限制減少約束 增加自由度 軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計 實(shí)驗法平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計小結(jié)一、剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)設(shè)計：實(shí)現(xiàn)連桿幾個預(yù)定位置二、函數(shù)生成機(jī)構(gòu)設(shè)計：實(shí)現(xiàn)連架桿對應(yīng)運(yùn)動規(guī)律作圖法：剛化反轉(zhuǎn)法解析法：可以精確實(shí)現(xiàn)5組對應(yīng)關(guān)系三、急回機(jī)構(gòu)設(shè)計：實(shí)現(xiàn)具有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)問題關(guān)鍵：A 點(diǎn)的確定方法四、軌跡生成機(jī)構(gòu)設(shè)計：實(shí)現(xiàn)預(yù)期軌跡解析法：9個精確點(diǎn)位置實(shí)驗法：增加自由度或者減少約束，增加設(shè)計靈活度如何將工程實(shí)際問題歸結(jié)為設(shè)計命題設(shè)計結(jié)果分析難 點(diǎn)：掌握各種設(shè)計思路：反推；轉(zhuǎn)化尋找問題的本質(zhì)原因善于總結(jié)，舉一反三重 點(diǎn)：連桿機(jī)構(gòu)中構(gòu)件并非一條線，而是代表一個面剛化反轉(zhuǎn)法一定要理解，熟練使