機(jī)械原理-第三章-平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計課件

1第三章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計【教學(xué)目標(biāo)】了解平面連桿機(jī)構(gòu)的組成及其特點(diǎn)；了解平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其演化和應(yīng)用；掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件，并能判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型；掌握平面四桿機(jī)構(gòu)壓力角、傳動角、急回特性、極位夾角、行程速比系數(shù)等基本概念；掌握連桿機(jī)構(gòu)最小傳動角出現(xiàn)的位置及計算方法；掌握死點(diǎn)在什么情況下出現(xiàn)及死點(diǎn)位置在機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用；了解平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本問題；掌握根據(jù)具體設(shè)計條件和實(shí)際需要設(shè)計平面四桿機(jī)構(gòu)的方法?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：曲柄存在的條件及鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷；有關(guān)四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識；平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的一些基本方法。難點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)最小傳動角的確定；用轉(zhuǎn)換機(jī)架法設(shè)計平面四桿機(jī)構(gòu)。1第三章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計【教學(xué)目標(biāo)】【重點(diǎn)難點(diǎn)】2一、連桿機(jī)構(gòu)§3-1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計的基本問題定義：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)，又稱低副機(jī)構(gòu)。2一、連桿機(jī)構(gòu)§3-1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計的基本問題定3φ0

xyADCBabcdβψ0ΦψADM2BφMM1M3連桿曲線連桿二、連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)?

承受載荷大，便于潤滑?

制造方便，易獲得較高的精度?

兩構(gòu)件之間的接觸靠幾何封閉實(shí)現(xiàn)?

實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動規(guī)律和軌跡要求優(yōu)點(diǎn)：3φ0xyADCBabcdβψ0ΦψADM2BφMM1M34缺點(diǎn)：

?

不易精確實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動規(guī)律和軌跡要求；

?

機(jī)械效率較低；

?

產(chǎn)生動態(tài)不平衡。C'aaBB'CrrllBCDA4213m2m3S2S3S1m1m'm"c'm2Bm2C4缺點(diǎn)：C'aaBB'CrrllBCDA4213m2m3S25三、連桿機(jī)構(gòu)的分類1）根據(jù)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動分類平面連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)5三、連桿機(jī)構(gòu)的分類1）根據(jù)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動分類平面連桿機(jī)62）根據(jù)構(gòu)件的數(shù)目分類四桿機(jī)構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)本章主要討論平面四桿機(jī)構(gòu)。廣泛應(yīng)用的是平面四桿機(jī)構(gòu)，而且它是構(gòu)成和研究平面多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。62）根據(jù)構(gòu)件的數(shù)目分類四桿機(jī)構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)本章主要討論7四、平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本問題問題一：實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置（剛體導(dǎo)引）

要求連桿機(jī)構(gòu)能引導(dǎo)某構(gòu)件按規(guī)定順序精確或近似地經(jīng)過給定的若干位置。7四、平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本問題問題一：實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置（剛8問題二：實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動規(guī)律（或函數(shù)生成）

要求主、從動件滿足已知的若干組對應(yīng)位置關(guān)系，包括滿足一定的急回特性要求，或者在主動件運(yùn)動規(guī)律一定時，從動件能精確地或近似地按給定規(guī)律運(yùn)動。8問題二：實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動規(guī)律（或函數(shù)生成）9問題三：實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動軌跡

要求連桿機(jī)構(gòu)中作平面運(yùn)動的構(gòu)件上某一點(diǎn)精確或近似地沿著給定的軌跡運(yùn)動?！镌O(shè)計方法：圖解法、解析法、圖譜法9問題三：實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動軌跡要求連桿機(jī)構(gòu)中作平面運(yùn)動的10一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式－－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)--所有運(yùn)動副均為轉(zhuǎn)動副的平面四桿機(jī)構(gòu)。它是平面四桿機(jī)構(gòu)的最基本的型式，其它型式的平面四桿機(jī)構(gòu)都可看作是在它的基礎(chǔ)上通過演化而成的?！?-2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化10一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式－－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)-11幾個概念：整(周)轉(zhuǎn)副——能使兩構(gòu)件作整周相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動副。擺轉(zhuǎn)副——不能使兩構(gòu)件作整周相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動副。曲柄——與機(jī)架組成整轉(zhuǎn)副的連架桿，如桿1。搖桿——與機(jī)架組成擺動副的連架桿，如桿3。組成：如圖所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)由機(jī)架4、連架桿(與機(jī)架相連的1、3兩桿)和連桿(與機(jī)架不相聯(lián)的中間桿2)組成。連架桿機(jī)架BADC1234連桿整轉(zhuǎn)副擺動副11幾個概念：組成：如圖所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)由機(jī)架4、連架桿(121.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本形式曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)根據(jù)連架桿為曲柄或搖桿的不同，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本型式：(avi)(avi)(avi)121.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本形式曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙13(avi)(avi)(avi)(avi)2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)13(avi)(avi)(avi)(avi)2.鉸鏈四桿機(jī)14(avi)

慣性篩(avi)(avi)雙曲柄機(jī)構(gòu)14(avi)慣性篩(avi)(avi)雙曲柄機(jī)構(gòu)15(avi)夾具雙搖桿機(jī)構(gòu)15(avi)夾具雙搖桿機(jī)構(gòu)16轉(zhuǎn)動副變成移動副e∞改變搖桿相對尺寸改變構(gòu)件相對尺寸e＝01、改變運(yùn)動副的形式（變轉(zhuǎn)動副為移動副）對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化16轉(zhuǎn)動副變成移動副e∞改變搖桿相對尺寸改變構(gòu)件相對尺寸e＝17導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)變轉(zhuǎn)動副為移動副17導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)變轉(zhuǎn)動副180移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)改變構(gòu)件相對尺寸改變運(yùn)動副類型180移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)改變構(gòu)件相對尺寸改變運(yùn)動副類型19改變運(yùn)動副類型改變構(gòu)件相對尺寸ABCθ

正弦機(jī)構(gòu)s=lsinsl∞C19改變運(yùn)動副類型改變構(gòu)件相對尺寸ABCθ正弦機(jī)構(gòu)s=20ACDB2、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副ABCD偏心輪機(jī)構(gòu)BAACDB如圖所示，當(dāng)將回轉(zhuǎn)副B的軸頸的半徑不斷擴(kuò)大，直到超過曲柄長度lAB時，曲柄可做成一偏心輪。20ACDB2、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副ABCD偏心輪機(jī)構(gòu)BAACDB如圖213、取不同構(gòu)件為機(jī)架（倒置）(avi)曲柄滑塊(avi)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿(avi)曲柄搖塊(avi)移動導(dǎo)桿213、取不同構(gòu)件為機(jī)架（倒置）(avi)曲柄滑塊(avi)22§3-3平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性一、某一轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件

不失一般性，現(xiàn)以轉(zhuǎn)動副A為例證明。要使A成為整轉(zhuǎn)副，則AB桿應(yīng)能占據(jù)與AD桿拉直和重疊共線的兩個特殊位置。BCABCDdabcCBBCD成立

a+db+c

（1）BCD成立

|b-c||d-a|或-|d-a|b-c|d-a|（2）22§3-3平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性一、某一轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)23由此式易知：a=min。由上式又知：d=min。若a<d，則|d-a|=d-a，由式（2）及式（1）可得。若a>d，則|d－a|=a－d，由式（2）及式（1）可得（3）（4）23由此式易知：a=min。由上式又知：d=min。若a24結(jié)論：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，某一轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件是：（1）最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿的長度之和（桿長之和條件）；（2）組成該轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件中必有一個構(gòu)件為最短桿。推論1：如果四個構(gòu)件的長度不滿足桿長之和條件，則四個轉(zhuǎn)動副均為擺動副，則無論取哪個構(gòu)件為機(jī)架，均得雙搖桿機(jī)構(gòu)。推論2：如果鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中四個構(gòu)件的長度滿足桿長之和條件，且其中一個構(gòu)件為最短構(gòu)件，則該最短構(gòu)件所聯(lián)接的兩個轉(zhuǎn)動副均為整轉(zhuǎn)副，另兩個轉(zhuǎn)動副均為擺動副。24結(jié)論：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，某一轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件是251）若以最短構(gòu)件的鄰邊為機(jī)架ABCD3214——曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2）若以最短桿為機(jī)架——雙曲柄機(jī)構(gòu)（含平行四邊形機(jī)構(gòu)）ABCD32143）若以最短構(gòu)件的對邊為機(jī)架——雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCD3214假設(shè)構(gòu)件1為最短構(gòu)件，且滿足桿長之和條件。251）若以最短構(gòu)件的鄰邊為機(jī)架ABCD3214——曲柄搖桿26注意：在一個鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，任一桿的長度必須小于其余三桿的長度之和。（2）連架桿和機(jī)架中必有一構(gòu)件為最短桿。（1）滿足桿長之和條件；推論3：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件26注意：在一個鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，任一桿的長度必須小于其余三桿27

例1：判斷圖示兩個鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型解：對圖(a)，有：∵30+70>40+55∴該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。對圖(b)，有：∵20+80<40+70，且機(jī)架為最短桿的相鄰桿，∴該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。3070405520804070(a)(b)27例1：判斷圖示兩個鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型解：對圖(a)，有28

例2：若要求該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，問AB桿尺寸應(yīng)為多少？

B1107060ACD解：1.設(shè)AB為最短桿即LAB+110≤60+70LAB≤20

2.設(shè)AB為最長桿即LAB+60≤110+70LAB≤120

3.設(shè)AB為中間桿即110+60≤LAB+70100≤LAB所以AB桿的取值范圍為：0<LAB≤20，100≤LAB≤120

60110LAB28例2：若要求該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，問AB桿尺寸應(yīng)為多291、推廣到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)D∞

D∞

BACab對心式D∞

D∞

ABCeba偏置式2）對心式a+LAD∞≤b+LCD∞a≤b1）偏置式a+LAD∞≤b+LCD∞而：LAD∞=LCD∞+e所以：a+e≤b二、推廣到其他機(jī)構(gòu)291、推廣到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)DDBACab對心式DDABCeb302、推廣到導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)因LAD∞=LCD∞

，所以:1）當(dāng)a>b時，擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。BACabD∞

D∞

2）當(dāng)a<b時，轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。BACab302、推廣到導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)因LAD∞=LCD∞，所以:1）當(dāng)a31曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

=C1DC2

稱為搖桿的擺角。ABCDB1C1B2C2AD1三、★極位夾角和急回特性1.極位夾角

：機(jī)構(gòu)從動件處于兩極限位置時，對應(yīng)曲柄的一位置與另一位置的反向所夾角度，即=C1AC2

。2.急回特性：在曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，從動件往復(fù)運(yùn)動的平均速度并不相等，這種現(xiàn)象稱為機(jī)構(gòu)的急回特性。[0o，180o)31曲柄搖桿機(jī)構(gòu)=C1DC2稱為搖桿的擺角。ABCD32

曲柄搖桿所需時間C點(diǎn)平均角速度AB1→AB2轉(zhuǎn)角1=180o+C1D→C2D

轉(zhuǎn)角ψt1＝1/13'

＝ψ/t1AB2→AB1轉(zhuǎn)角2=180o-C2D→C1D

轉(zhuǎn)角ψ3''

＝ψ/t2∵t1>t2∴3'<3''工作行程t2＝2/1B1C1B2C2AD180o180o工作行程空回行程ABCD1空回行程32曲柄搖桿33常用行程速比系數(shù)K

來表示機(jī)構(gòu)急回特性的相對程度。3.行程速度變化系數(shù)（行程速比系數(shù)）設(shè)計時往往先給定K值，再計算，即

可見：

→

K

→急回特性

；=0→K=1→無急回特性33常用行程速比系數(shù)K來表示機(jī)構(gòu)急回特性的相對程度。3.34●擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)思考：

對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是否具有急回特性？4、推廣到其他機(jī)構(gòu)●偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABCB1C1C2B2

0結(jié)論：偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有急回特性。C1C2ABC

結(jié)論：有急回特性，且極位夾角等于擺桿擺角，即=。34●擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)思考：4、推廣到其他機(jī)構(gòu)●偏置式曲柄滑35四、壓力角和傳動角傳動角

——壓力角的余角。1、定義壓力角a：當(dāng)不考慮運(yùn)動副中的摩擦力、構(gòu)件的重力和慣性力等時，作用于輸出從動件上的驅(qū)動力F與該力作用點(diǎn)絕對速度方向之間所夾的銳角。有效分力：Ft

FcosFsin

徑向壓力：Fn

Fsin=Fcos

角越大，F(xiàn)t越大，F(xiàn)n越小，對機(jī)構(gòu)的傳動越有利。

FABDCFt

Fn

vc123連桿機(jī)構(gòu)中，常用的大小來衡量機(jī)構(gòu)傳力性能的好壞。35四、壓力角和傳動角傳動角——壓力角的余角。1、定36vcABC12FFvB3B123AC例：標(biāo)出機(jī)構(gòu)在圖示位置的壓力角與傳動角FBVB1C234ABDabcd=90FBVBC1234ABDFvB136vcABC12FFvB3B123AC例：標(biāo)出機(jī)構(gòu)在圖示372、最小傳動角出現(xiàn)的位置在三角形ABD中：BD2=a2+d2-2adcos(1)在三角形BCD中：BD2=b2+c2-2bccos(2)當(dāng)

為銳角時，傳動角

=當(dāng)為鈍角時，傳動角

=180o-

ABCDcbdFVC372、最小傳動角出現(xiàn)的位置在三角形ABD中：BD2=a2+38由（1）=（2）得：1）當(dāng)

=0o時，即曲柄與機(jī)架重疊共線，cos=+1，取最小值。

2）當(dāng)

=180o時，即曲柄與機(jī)架拉直共線，cos=-1，取最大值。38由（1）=（2）得：1）當(dāng)=0o時，即曲柄與機(jī)架重39即：

=0o時，1min

=min

min=min{180o－max，min}C1B1abcdDAmin2minB2C2=180o

時，2min=180o－maxmax為了保證機(jī)構(gòu)傳動良好，設(shè)計時通常要求min40o；對于高速和大功率傳動機(jī)械，min50o。1min結(jié)論：對于以曲柄為原動件的平面四桿機(jī)構(gòu)，最小傳動角min一定發(fā)生在曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一。39即：=0o時，1min=minmin=mi40曲柄滑塊機(jī)構(gòu)min何時出現(xiàn)？C1A23B4max40曲柄滑塊機(jī)構(gòu)min何時出現(xiàn)？C1A23B4max41導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)min?結(jié)論：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)傳動角

衡等于90°，即壓力角a衡等于0°。41導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)min?結(jié)論：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)傳動角衡等于90°42F

=0F

=0三、死點(diǎn)(Deadpoint)位置注意：機(jī)構(gòu)有無死點(diǎn)與原動件的選取有關(guān)，常出現(xiàn)在以往復(fù)運(yùn)動的構(gòu)件為原動件的情形下。

若以搖桿CD為主動件，則當(dāng)連桿與從動曲柄共線時，機(jī)構(gòu)傳動角為零，這時CD通過連桿作用于從動件AB上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，出現(xiàn)不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動而“頂死”的現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)。機(jī)構(gòu)中傳動角=0的位置，稱為死點(diǎn)位置。42F=0F=0三、死點(diǎn)(Deadpoint)431、死點(diǎn)位置的判斷

●曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置：431、死點(diǎn)位置的判斷●曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置：44●導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（曲柄為主動件）●導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（導(dǎo)桿為主動件）VB3FB3A

BD1234B30，

90°B1=90°，

=0FB1A

BD1234VB1無死點(diǎn)存在有死點(diǎn)存在44●導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（曲柄為主動件）●導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（導(dǎo)桿為主動件）VB452、避免死點(diǎn)的措施

對于傳動機(jī)構(gòu)來講，死點(diǎn)是不利的，應(yīng)采取措施使機(jī)構(gòu)能順利通過死點(diǎn)位置。B2C2踏板腳AB1C1D縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)措施一：加裝飛輪利用慣性使機(jī)構(gòu)通過死點(diǎn)位置452、避免死點(diǎn)的措施

對于傳動機(jī)構(gòu)來講，死點(diǎn)是不利的，應(yīng)46措施二：使各組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)相互錯開排列機(jī)車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)46措施二：使各組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)相互錯開排列機(jī)車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)47ABDC飛機(jī)起落架工件PABCD1234工件ABCD1234工件P

T

0ABCDF

03、死點(diǎn)的利用工程實(shí)踐中，常利用死點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)某些特定的工作要求。

工件夾緊機(jī)構(gòu)F47ABDC飛機(jī)起落架工件PABCD1234工件ABCD12481、按連桿預(yù)定的位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)（剛體導(dǎo)引）（1）連桿位置用動鉸鏈中心B、C兩點(diǎn)表示。即：已知活動鉸鏈中心B、C→A、D（找圓心法）ABCDdabc§3-4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計481、按連桿預(yù)定的位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)（剛體導(dǎo)引）（1）連桿位49c12設(shè)計步驟：b12DAB1C1C2B2a）連B1B2，作垂直平分線b12鉸鏈Ab）連C1C2，作垂直平分線c12鉸鏈D有無窮多解ⅰ.已知連桿在運(yùn)動過程中的兩個位置B1C1、B2C2。49c12設(shè)計步驟：b12DAB1C1C2B2a）連B1B250c23b23ⅱ.已知連桿在運(yùn)動過程中的三個位置B1C1、B2C2

、B3C3。b12c12AB1C1C2B2B3C3D唯一解50c23b23ⅱ.已知連桿在運(yùn)動過程中的三個位置B1C1、51C2B2B2C21212AB1C1DAB1C1D1212AD設(shè)計方法——轉(zhuǎn)換機(jī)架法轉(zhuǎn)換機(jī)架法——其原理與取不同構(gòu)件為機(jī)架的演化方法，即機(jī)構(gòu)倒置原理是一樣的。通過取不同構(gòu)件為機(jī)架，將活動鉸鏈位置的求解問題轉(zhuǎn)化為固定鉸鏈的求解來設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)的方法。（2）連桿位置用連桿平面上任意兩點(diǎn)表示。即：已知固定鉸鏈中心A、D→B、C以連桿為相對機(jī)架的情況51C2B2B2C21212AB1C1DAB1C1D52B2C2E2F2以連桿上任一線為相對機(jī)架的情況所得結(jié)果與以連桿為相對機(jī)架時相同，故設(shè)計時可以連桿上任一線為相對機(jī)架進(jìn)行，結(jié)果相同。AB1C1DE1F1AD52B2C2E2F2以連桿上任一線為相對機(jī)架的情況所得結(jié)果與531212C1B1ADE1F1E2F2AD有無窮多解ⅰ.已知連桿平面上EF的兩個位置E1F1

、

E2F2

531212C1B1ADE1F1E2F2AD有無窮多54ADE1F1ⅱ.已知連桿平面上EF的三個位置E1F1、E2F2、E3F3

E2F2E3F3A2D2A3D3C1B1唯一解54ADE1F1ⅱ.已知連桿平面上EF的三個位置E1F1、E55已知連桿平面上EF的三個預(yù)訂位置及固定鉸鏈A、D的位置。設(shè)計步驟：◆連接E2A、F2D和E3A、F3D；◆剛化AE2F2D和AE3F3D，并將E2F2和E3F3分別重合于E1F1，得到A2'、D2'、A3'和D3'點(diǎn)；◆連接AB1、DC1、B1C1、B1E1和C1F1得所需機(jī)構(gòu)?！舾鶕?jù)圖中線長，乘以比例尺得到各構(gòu)件尺寸?！暨B接AA2'、A2'A3'、DD2'和D2'D3'，并分別作其垂直平分線，得交點(diǎn)B1和C1；E1ADE2F1F2F3A2′D2′A3′D3′E3B1C1a23′a12′d12′d23′55已知連桿平面上EF的三個預(yù)訂位置及固定鉸鏈A、D的位置。56轉(zhuǎn)換機(jī)架法的具體作圖方法——為了不改變反轉(zhuǎn)前后機(jī)構(gòu)的相對運(yùn)動，作圖時：將原機(jī)構(gòu)每一位置的各構(gòu)件之間的相對位置視為剛性體；用作全等四邊形或全等三角形的方法，求出轉(zhuǎn)化后機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件的相對位置。這一方法又稱為“剛化——反轉(zhuǎn)法”。反轉(zhuǎn)作圖法只限于求解兩位置或三位置的設(shè)計問題

56轉(zhuǎn)換機(jī)架法的具體作圖方法——為了不改變反轉(zhuǎn)前后機(jī)構(gòu)的相對572、按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)（函數(shù)生成）設(shè)計方法——轉(zhuǎn)換機(jī)架法(或反轉(zhuǎn)法)B2C2AB1C1D1212以連架桿為相對機(jī)架按兩連架桿兩個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿三個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計問題：12B2A2572、按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)（函數(shù)生成）設(shè)計581）按兩連架桿兩個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)已知：機(jī)架長度lAD=d

，一連架桿長度lAB及兩連架桿對應(yīng)轉(zhuǎn)角12、12

。設(shè)計：四桿機(jī)構(gòu)12ld12121221B1B2C1B212ADd有無窮多解581）按兩連架桿兩個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)已知：機(jī)架長度l592）按兩連架桿三個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)C1B3_B2ADC1C2C3請求出B1討論：1、哪個構(gòu)件應(yīng)成為相對機(jī)架？2

、反轉(zhuǎn)角為哪個？_E3E2B1ADB2B3E1已知：機(jī)架長度lAD、一連架桿長度lAB及其起始位置、兩連架桿對應(yīng)轉(zhuǎn)角12、12

、13、13

。設(shè)計：四桿機(jī)構(gòu)（以DE1為機(jī)架）以所求點(diǎn)所在的構(gòu)件作為機(jī)架592）按兩連架桿三個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)C1B3_B2603、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)◆曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計要求：已知搖桿的長度CD、擺角及行程速比系數(shù)K。

設(shè)計過程：計算極位夾角：選定機(jī)構(gòu)比例尺，作出搖桿的兩極限位置；603、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)◆曲柄搖桿機(jī)構(gòu)計算61GF(除弧FG以外)IMN90o-C1C2DPB1B2A連接C1C2，過C2

作C2M

C1C2

；另過C1作C2C1N=90-

的射線C1N，交C2M于P點(diǎn)；以C1P

為直徑作圓I，則該圓上任一點(diǎn)均可作為A鉸鏈，有無窮多解。設(shè)曲柄長度為a，連桿長度為b，則:61GF(除弧FG以外)IMN90o-C1C2DPB62AA點(diǎn)所在圓設(shè)計步驟●由K計算出；●連接C1、C2，過C1、C2兩點(diǎn)作與C1C2

的夾角均為900-的兩射線C1N、C2M，交于O點(diǎn)；●以O(shè)為圓心，OC1為半徑作圓，為鉸鏈中心A點(diǎn)所在圓—無窮解；●利用另外條件獲取唯一解；B1B2M●用作圖法(或公式計算)得曲柄和連桿尺寸。方法二：90°-NOFG(除弧FG以外)DC2C162AA點(diǎn)所在圓設(shè)計步驟B1B2M●用作圖法(或公式計63C2B2C1B1IGFC1C2DB1B2A——錯位不連續(xù)問題不連通域∵A點(diǎn)愈靠近FG點(diǎn)，最小傳動角將愈小?！郃點(diǎn)不能選在FG和C1C2兩弧段內(nèi)。否則運(yùn)動將不連續(xù)63C2B2C1B1IGFC1C2DB1B2A——6490o-PAE2aIIXIC1C2D(1)給定機(jī)架長度d的解：(2)給定曲柄長度a的解：作圖步驟：證明：欲得確定解，則需附加條件：(1)給定機(jī)架長度d；(2)給定曲柄長度a；(3)給定連桿長度b。6490o-PAE2aIIXIC1C2D(1)給定機(jī)65(3)給定連桿長度b的解：I90o-PIIIE2bAC1C2DY作圖步驟：證明：65(3)給定連桿長度b的解：I90o-PIIIE2b66◆曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（方法一）IMN90o-PB1B2AC1C2有唯一解設(shè)曲柄長度為a，連桿長度為b，則:e設(shè)計過程：已知條件：滑塊行程H、偏距e和行程速比系數(shù)K。66◆曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（方法一）IMN90o-PB1B2A67A曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（方法二）OA點(diǎn)所在圓IJB2B190°-解：1.計算=1800(K-1)/(K+1)；2.選取比例尺ml，作C1C2

＝H；NPHC1C2e3.過C1、C2分別作射線C1N、C2P，使∠C1C2P=∠C2C1N=900-，得交點(diǎn)O；4.以O(shè)點(diǎn)為圓心，以O(shè)C1為半徑，畫輔助圓——A點(diǎn)所在圓；ml

=m/mm2A6.以A為圓心，AC1為半徑作弧交AC2于I，并作線段IC2的中垂線交IC2與J，得：lAB=IC2/2lBC=AC2－IC2/25.作C1C2的平行線偏距為e，與A點(diǎn)所在圓交于兩點(diǎn)A或A；67A曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（方法二）OA點(diǎn)所在圓IJB2B19068◆擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)對于擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，由于其導(dǎo)桿的擺角剛好等于其極位夾角，因此，只要給定曲柄長度lAB

(或給定機(jī)架長度lAD)和行程速比系數(shù)K就可以求得機(jī)構(gòu)。分析：由于與導(dǎo)桿擺角相等，設(shè)計此機(jī)構(gòu)時，僅需要確定曲柄a。1）計算=180(K-1)/(K+1)；2）任選D作mDn==；4）在角平分線上量取AD=d，得點(diǎn)A，則：a=dsin(/2)已知：機(jī)架長度d，K，設(shè)計此機(jī)構(gòu)。=mndAD=BADB3）過D點(diǎn)作mDn的角平分線；68◆擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)對于擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，由于其導(dǎo)桿的擺角剛好69本章結(jié)束習(xí)題：p513-516：3-3，3-4，3-7，3-969本章結(jié)束習(xí)題：p513-516：3-3，3-4，3-7，70第三章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計【教學(xué)目標(biāo)】了解平面連桿機(jī)構(gòu)的組成及其特點(diǎn)；了解平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其演化和應(yīng)用；掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件，并能判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型；掌握平面四桿機(jī)構(gòu)壓力角、傳動角、急回特性、極位夾角、行程速比系數(shù)等基本概念；掌握連桿機(jī)構(gòu)最小傳動角出現(xiàn)的位置及計算方法；掌握死點(diǎn)在什么情況下出現(xiàn)及死點(diǎn)位置在機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用；了解平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本問題；掌握根據(jù)具體設(shè)計條件和實(shí)際需要設(shè)計平面四桿機(jī)構(gòu)的方法?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：曲柄存在的條件及鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷；有關(guān)四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識；平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的一些基本方法。難點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)最小傳動角的確定；用轉(zhuǎn)換機(jī)架法設(shè)計平面四桿機(jī)構(gòu)。1第三章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計【教學(xué)目標(biāo)】【重點(diǎn)難點(diǎn)】71一、連桿機(jī)構(gòu)§3-1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計的基本問題定義：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)，又稱低副機(jī)構(gòu)。2一、連桿機(jī)構(gòu)§3-1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計的基本問題定72φ0

xyADCBabcdβψ0ΦψADM2BφMM1M3連桿曲線連桿二、連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)?

承受載荷大，便于潤滑?

制造方便，易獲得較高的精度?

兩構(gòu)件之間的接觸靠幾何封閉實(shí)現(xiàn)?

實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動規(guī)律和軌跡要求優(yōu)點(diǎn)：3φ0xyADCBabcdβψ0ΦψADM2BφMM1M373缺點(diǎn)：

?

不易精確實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動規(guī)律和軌跡要求；

?

機(jī)械效率較低；

?

產(chǎn)生動態(tài)不平衡。C'aaBB'CrrllBCDA4213m2m3S2S3S1m1m'm"c'm2Bm2C4缺點(diǎn)：C'aaBB'CrrllBCDA4213m2m3S274三、連桿機(jī)構(gòu)的分類1）根據(jù)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動分類平面連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)5三、連桿機(jī)構(gòu)的分類1）根據(jù)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動分類平面連桿機(jī)752）根據(jù)構(gòu)件的數(shù)目分類四桿機(jī)構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)本章主要討論平面四桿機(jī)構(gòu)。廣泛應(yīng)用的是平面四桿機(jī)構(gòu)，而且它是構(gòu)成和研究平面多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。62）根據(jù)構(gòu)件的數(shù)目分類四桿機(jī)構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)本章主要討論76四、平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本問題問題一：實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置（剛體導(dǎo)引）

要求連桿機(jī)構(gòu)能引導(dǎo)某構(gòu)件按規(guī)定順序精確或近似地經(jīng)過給定的若干位置。7四、平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本問題問題一：實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置（剛77問題二：實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動規(guī)律（或函數(shù)生成）

要求主、從動件滿足已知的若干組對應(yīng)位置關(guān)系，包括滿足一定的急回特性要求，或者在主動件運(yùn)動規(guī)律一定時，從動件能精確地或近似地按給定規(guī)律運(yùn)動。8問題二：實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動規(guī)律（或函數(shù)生成）78問題三：實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動軌跡

要求連桿機(jī)構(gòu)中作平面運(yùn)動的構(gòu)件上某一點(diǎn)精確或近似地沿著給定的軌跡運(yùn)動?！镌O(shè)計方法：圖解法、解析法、圖譜法9問題三：實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動軌跡要求連桿機(jī)構(gòu)中作平面運(yùn)動的79一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式－－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)--所有運(yùn)動副均為轉(zhuǎn)動副的平面四桿機(jī)構(gòu)。它是平面四桿機(jī)構(gòu)的最基本的型式，其它型式的平面四桿機(jī)構(gòu)都可看作是在它的基礎(chǔ)上通過演化而成的?！?-2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化10一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式－－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)-80幾個概念：整(周)轉(zhuǎn)副——能使兩構(gòu)件作整周相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動副。擺轉(zhuǎn)副——不能使兩構(gòu)件作整周相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動副。曲柄——與機(jī)架組成整轉(zhuǎn)副的連架桿，如桿1。搖桿——與機(jī)架組成擺動副的連架桿，如桿3。組成：如圖所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)由機(jī)架4、連架桿(與機(jī)架相連的1、3兩桿)和連桿(與機(jī)架不相聯(lián)的中間桿2)組成。連架桿機(jī)架BADC1234連桿整轉(zhuǎn)副擺動副11幾個概念：組成：如圖所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)由機(jī)架4、連架桿(811.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本形式曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)根據(jù)連架桿為曲柄或搖桿的不同，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本型式：(avi)(avi)(avi)121.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本形式曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙82(avi)(avi)(avi)(avi)2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)13(avi)(avi)(avi)(avi)2.鉸鏈四桿機(jī)83(avi)

慣性篩(avi)(avi)雙曲柄機(jī)構(gòu)14(avi)慣性篩(avi)(avi)雙曲柄機(jī)構(gòu)84(avi)夾具雙搖桿機(jī)構(gòu)15(avi)夾具雙搖桿機(jī)構(gòu)85轉(zhuǎn)動副變成移動副e∞改變搖桿相對尺寸改變構(gòu)件相對尺寸e＝01、改變運(yùn)動副的形式（變轉(zhuǎn)動副為移動副）對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化16轉(zhuǎn)動副變成移動副e∞改變搖桿相對尺寸改變構(gòu)件相對尺寸e＝86導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)變轉(zhuǎn)動副為移動副17導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)變轉(zhuǎn)動副870移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)改變構(gòu)件相對尺寸改變運(yùn)動副類型180移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)改變構(gòu)件相對尺寸改變運(yùn)動副類型88改變運(yùn)動副類型改變構(gòu)件相對尺寸ABCθ

正弦機(jī)構(gòu)s=lsinsl∞C19改變運(yùn)動副類型改變構(gòu)件相對尺寸ABCθ正弦機(jī)構(gòu)s=89ACDB2、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副ABCD偏心輪機(jī)構(gòu)BAACDB如圖所示，當(dāng)將回轉(zhuǎn)副B的軸頸的半徑不斷擴(kuò)大，直到超過曲柄長度lAB時，曲柄可做成一偏心輪。20ACDB2、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副ABCD偏心輪機(jī)構(gòu)BAACDB如圖903、取不同構(gòu)件為機(jī)架（倒置）(avi)曲柄滑塊(avi)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿(avi)曲柄搖塊(avi)移動導(dǎo)桿213、取不同構(gòu)件為機(jī)架（倒置）(avi)曲柄滑塊(avi)91§3-3平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性一、某一轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件

不失一般性，現(xiàn)以轉(zhuǎn)動副A為例證明。要使A成為整轉(zhuǎn)副，則AB桿應(yīng)能占據(jù)與AD桿拉直和重疊共線的兩個特殊位置。BCABCDdabcCBBCD成立

a+db+c

（1）BCD成立

|b-c||d-a|或-|d-a|b-c|d-a|（2）22§3-3平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性一、某一轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)92由此式易知：a=min。由上式又知：d=min。若a<d，則|d-a|=d-a，由式（2）及式（1）可得。若a>d，則|d－a|=a－d，由式（2）及式（1）可得（3）（4）23由此式易知：a=min。由上式又知：d=min。若a93結(jié)論：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，某一轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件是：（1）最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿的長度之和（桿長之和條件）；（2）組成該轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件中必有一個構(gòu)件為最短桿。推論1：如果四個構(gòu)件的長度不滿足桿長之和條件，則四個轉(zhuǎn)動副均為擺動副，則無論取哪個構(gòu)件為機(jī)架，均得雙搖桿機(jī)構(gòu)。推論2：如果鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中四個構(gòu)件的長度滿足桿長之和條件，且其中一個構(gòu)件為最短構(gòu)件，則該最短構(gòu)件所聯(lián)接的兩個轉(zhuǎn)動副均為整轉(zhuǎn)副，另兩個轉(zhuǎn)動副均為擺動副。24結(jié)論：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，某一轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件是941）若以最短構(gòu)件的鄰邊為機(jī)架ABCD3214——曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2）若以最短桿為機(jī)架——雙曲柄機(jī)構(gòu)（含平行四邊形機(jī)構(gòu)）ABCD32143）若以最短構(gòu)件的對邊為機(jī)架——雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCD3214假設(shè)構(gòu)件1為最短構(gòu)件，且滿足桿長之和條件。251）若以最短構(gòu)件的鄰邊為機(jī)架ABCD3214——曲柄搖桿95注意：在一個鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，任一桿的長度必須小于其余三桿的長度之和。（2）連架桿和機(jī)架中必有一構(gòu)件為最短桿。（1）滿足桿長之和條件；推論3：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件26注意：在一個鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，任一桿的長度必須小于其余三桿96

例1：判斷圖示兩個鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型解：對圖(a)，有：∵30+70>40+55∴該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。對圖(b)，有：∵20+80<40+70，且機(jī)架為最短桿的相鄰桿，∴該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。3070405520804070(a)(b)27例1：判斷圖示兩個鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型解：對圖(a)，有97

例2：若要求該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，問AB桿尺寸應(yīng)為多少？

B1107060ACD解：1.設(shè)AB為最短桿即LAB+110≤60+70LAB≤20

2.設(shè)AB為最長桿即LAB+60≤110+70LAB≤120

3.設(shè)AB為中間桿即110+60≤LAB+70100≤LAB所以AB桿的取值范圍為：0<LAB≤20，100≤LAB≤120

60110LAB28例2：若要求該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，問AB桿尺寸應(yīng)為多981、推廣到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)D∞

D∞

BACab對心式D∞

D∞

ABCeba偏置式2）對心式a+LAD∞≤b+LCD∞a≤b1）偏置式a+LAD∞≤b+LCD∞而：LAD∞=LCD∞+e所以：a+e≤b二、推廣到其他機(jī)構(gòu)291、推廣到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)DDBACab對心式DDABCeb992、推廣到導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)因LAD∞=LCD∞

，所以:1）當(dāng)a>b時，擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。BACabD∞

D∞

2）當(dāng)a<b時，轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。BACab302、推廣到導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)因LAD∞=LCD∞，所以:1）當(dāng)a100曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

=C1DC2

稱為搖桿的擺角。ABCDB1C1B2C2AD1三、★極位夾角和急回特性1.極位夾角

：機(jī)構(gòu)從動件處于兩極限位置時，對應(yīng)曲柄的一位置與另一位置的反向所夾角度，即=C1AC2

。2.急回特性：在曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，從動件往復(fù)運(yùn)動的平均速度并不相等，這種現(xiàn)象稱為機(jī)構(gòu)的急回特性。[0o，180o)31曲柄搖桿機(jī)構(gòu)=C1DC2稱為搖桿的擺角。ABCD101

曲柄搖桿所需時間C點(diǎn)平均角速度AB1→AB2轉(zhuǎn)角1=180o+C1D→C2D

轉(zhuǎn)角ψt1＝1/13'

＝ψ/t1AB2→AB1轉(zhuǎn)角2=180o-C2D→C1D

轉(zhuǎn)角ψ3''

＝ψ/t2∵t1>t2∴3'<3''工作行程t2＝2/1B1C1B2C2AD180o180o工作行程空回行程ABCD1空回行程32曲柄搖桿102常用行程速比系數(shù)K

來表示機(jī)構(gòu)急回特性的相對程度。3.行程速度變化系數(shù)（行程速比系數(shù)）設(shè)計時往往先給定K值，再計算，即

可見：

→

K

→急回特性

；=0→K=1→無急回特性33常用行程速比系數(shù)K來表示機(jī)構(gòu)急回特性的相對程度。3.103●擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)思考：

對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是否具有急回特性？4、推廣到其他機(jī)構(gòu)●偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABCB1C1C2B2

0結(jié)論：偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有急回特性。C1C2ABC

結(jié)論：有急回特性，且極位夾角等于擺桿擺角，即=。34●擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)思考：4、推廣到其他機(jī)構(gòu)●偏置式曲柄滑104四、壓力角和傳動角傳動角

——壓力角的余角。1、定義壓力角a：當(dāng)不考慮運(yùn)動副中的摩擦力、構(gòu)件的重力和慣性力等時，作用于輸出從動件上的驅(qū)動力F與該力作用點(diǎn)絕對速度方向之間所夾的銳角。有效分力：Ft

FcosFsin

徑向壓力：Fn

Fsin=Fcos

角越大，F(xiàn)t越大，F(xiàn)n越小，對機(jī)構(gòu)的傳動越有利。

FABDCFt

Fn

vc123連桿機(jī)構(gòu)中，常用的大小來衡量機(jī)構(gòu)傳力性能的好壞。35四、壓力角和傳動角傳動角——壓力角的余角。1、定105vcABC12FFvB3B123AC例：標(biāo)出機(jī)構(gòu)在圖示位置的壓力角與傳動角FBVB1C234ABDabcd=90FBVBC1234ABDFvB136vcABC12FFvB3B123AC例：標(biāo)出機(jī)構(gòu)在圖示1062、最小傳動角出現(xiàn)的位置在三角形ABD中：BD2=a2+d2-2adcos(1)在三角形BCD中：BD2=b2+c2-2bccos(2)當(dāng)

為銳角時，傳動角

=當(dāng)為鈍角時，傳動角

=180o-

ABCDcbdFVC372、最小傳動角出現(xiàn)的位置在三角形ABD中：BD2=a2+107由（1）=（2）得：1）當(dāng)

=0o時，即曲柄與機(jī)架重疊共線，cos=+1，取最小值。

2）當(dāng)

=180o時，即曲柄與機(jī)架拉直共線，cos=-1，取最大值。38由（1）=（2）得：1）當(dāng)=0o時，即曲柄與機(jī)架重108即：

=0o時，1min

=min

min=min{180o－max，min}C1B1abcdDAmin2minB2C2=180o

時，2min=180o－maxmax為了保證機(jī)構(gòu)傳動良好，設(shè)計時通常要求min40o；對于高速和大功率傳動機(jī)械，min50o。1min結(jié)論：對于以曲柄為原動件的平面四桿機(jī)構(gòu)，最小傳動角min一定發(fā)生在曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一。39即：=0o時，1min=minmin=mi109曲柄滑塊機(jī)構(gòu)min何時出現(xiàn)？C1A23B4max40曲柄滑塊機(jī)構(gòu)min何時出現(xiàn)？C1A23B4max110導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)min?結(jié)論：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)傳動角

衡等于90°，即壓力角a衡等于0°。41導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)min?結(jié)論：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)傳動角衡等于90°111F

=0F

=0三、死點(diǎn)(Deadpoint)位置注意：機(jī)構(gòu)有無死點(diǎn)與原動件的選取有關(guān)，常出現(xiàn)在以往復(fù)運(yùn)動的構(gòu)件為原動件的情形下。

若以搖桿CD為主動件，則當(dāng)連桿與從動曲柄共線時，機(jī)構(gòu)傳動角為零，這時CD通過連桿作用于從動件AB上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，出現(xiàn)不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動而“頂死”的現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)。機(jī)構(gòu)中傳動角=0的位置，稱為死點(diǎn)位置。42F=0F=0三、死點(diǎn)(Deadpoint)1121、死點(diǎn)位置的判斷

●曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置：431、死點(diǎn)位置的判斷●曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置：113●導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（曲柄為主動件）●導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（導(dǎo)桿為主動件）VB3FB3A

BD1234B30，

90°B1=90°，

=0FB1A

BD1234VB1無死點(diǎn)存在有死點(diǎn)存在44●導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（曲柄為主動件）●導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（導(dǎo)桿為主動件）VB1142、避免死點(diǎn)的措施

對于傳動機(jī)構(gòu)來講，死點(diǎn)是不利的，應(yīng)采取措施使機(jī)構(gòu)能順利通過死點(diǎn)位置。B2C2踏板腳AB1C1D縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)措施一：加裝飛輪利用慣性使機(jī)構(gòu)通過死點(diǎn)位置452、避免死點(diǎn)的措施

對于傳動機(jī)構(gòu)來講，死點(diǎn)是不利的，應(yīng)115措施二：使各組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)相互錯開排列機(jī)車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)46措施二：使各組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)相互錯開排列機(jī)車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)116ABDC飛機(jī)起落架工件PABCD1234工件ABCD1234工件P

T

0ABCDF

03、死點(diǎn)的利用工程實(shí)踐中，常利用死點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)某些特定的工作要求。

工件夾緊機(jī)構(gòu)F47ABDC飛機(jī)起落架工件PABCD1234工件ABCD121171、按連桿預(yù)定的位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)（剛體導(dǎo)引）（1）連桿位置用動鉸鏈中心B、C兩點(diǎn)表示。即：已知活動鉸鏈中心B、C→A、D（找圓心法）ABCDdabc§3-4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計481、按連桿預(yù)定的位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)（剛體導(dǎo)引）（1）連桿位118c12設(shè)計步驟：b12DAB1C1C2B2a）連B1B2，作垂直平分線b12鉸鏈Ab）連C1C2，作垂直平分線c12鉸鏈D有無窮多解ⅰ.已知連桿在運(yùn)動過程中的兩個位置B1C1、B2C2。49c12設(shè)計步驟：b12DAB1C1C2B2a）連B1B2119c23b23ⅱ.已知連桿在運(yùn)動過程中的三個位置B1C1、B2C2

、B3C3。b12c12AB1C1C2B2B3C3D唯一解50c23b23ⅱ.已知連桿在運(yùn)動過程中的三個位置B1C1、120C2B2B2C21212AB1C1DAB1C1D1212AD設(shè)計方法——轉(zhuǎn)換機(jī)架法轉(zhuǎn)換機(jī)架法——其原理與取不同構(gòu)件為機(jī)架的演化方法，即機(jī)構(gòu)倒置原理是一樣的。通過取不同構(gòu)件為機(jī)架，將活動鉸鏈位置的求解問題轉(zhuǎn)化為固定鉸鏈的求解來設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)的方法。（2）連桿位置用連桿平面上任意兩點(diǎn)表示。即：已知固定鉸鏈中心A、D→B、C以連桿為相對機(jī)架的情況51C2B2B2C21212AB1C1DAB1C1D121B2C2E2F2以連桿上任一線為相對機(jī)架的情況所得結(jié)果與以連桿為相對機(jī)架時相同，故設(shè)計時可以連桿上任一線為相對機(jī)架進(jìn)行，結(jié)果相同。AB1C1DE1F1AD52B2C2E2F2以連桿上任一線為相對機(jī)架的情況所得結(jié)果與1221212C1B1ADE1F1E2F2AD有無窮多解ⅰ.已知連桿平面上EF的兩個位置E1F1

、

E2F2

531212C1B1ADE1F1E2F2AD有無窮多123ADE1F1ⅱ.已知連桿平面上EF的三個位置E1F1、E2F2、E3F3

E2F2E3F3A2D2A3D3C1B1唯一解54ADE1F1ⅱ.已知連桿平面上EF的三個位置E1F1、E124已知連桿平面上EF的三個預(yù)訂位置及固定鉸鏈A、D的位置。設(shè)計步驟：◆連接E2A、F2D和E3A、F3D；◆剛化AE2F2D和AE3F3D，并將E2F2和E3F3分別重合于E1F1，得到A2'、D2'、A3'和D3'點(diǎn)；◆連接AB1、DC1、B1C1、B1E1和C1F1得所需機(jī)構(gòu)?！舾鶕?jù)圖中線長，乘以比例尺得到各構(gòu)件尺寸?！暨B接AA2'、A2'A3'、DD2'和D2'D3'，并分別作其垂直平分線，得交點(diǎn)B1和C1；E1ADE2F1F2F3A2′D2′A3′D3′E3B1C1a23′a12′d12′d23′55已知連桿平面上EF的三個預(yù)訂位置及固定鉸鏈A、D的位置。125轉(zhuǎn)換機(jī)架法的具體作圖方法——為了不改變反轉(zhuǎn)前后機(jī)構(gòu)的相對運(yùn)動，作圖時：將原機(jī)構(gòu)每一位置的各構(gòu)件之間的相對位置視為剛性體；用作全等四邊形或全等三角形的方法，求出轉(zhuǎn)化后機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件的相對位置。這一方法又稱為“剛化——反轉(zhuǎn)法”。反轉(zhuǎn)作圖法只限于求解兩位置或三位置的設(shè)計問題

56轉(zhuǎn)換機(jī)架法的具體作圖方法——為了不改變反轉(zhuǎn)前后機(jī)構(gòu)的相對1262、按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)（函數(shù)生成）設(shè)計方法——轉(zhuǎn)換機(jī)架法(或反轉(zhuǎn)法)B2C2AB1C1D1212以連架桿為相對機(jī)架按兩連架桿兩個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿三個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計問題：12B2A2572、按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)（函數(shù)生成）設(shè)計1271）按兩連架桿兩個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)已知：機(jī)架長度lAD=d

，一連架桿長度lAB及兩連架桿對應(yīng)轉(zhuǎn)角12、12

。設(shè)計：四桿機(jī)構(gòu)12ld12121221B1B