機(jī)械原理之平面連桿機(jī)構(gòu)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)主要內(nèi)容工程材料螺紋聯(lián)接平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度平面連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)齒輪系帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng)軸/軸承/聯(lián)軸器Unit4平面連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本組成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

思考題與作業(yè)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成平面連桿機(jī)構(gòu)(planarlink)—所有構(gòu)件均作平行于某一平面的運(yùn)動(dòng)，且構(gòu)件之間只有低副連接。1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成1234機(jī)架——固定不動(dòng)構(gòu)件連桿——不直接與機(jī)架相連的桿連架桿——與機(jī)架以運(yùn)動(dòng)副相連的桿曲柄——能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)搖桿——擺動(dòng)一定角度

（曲柄搖桿、雙曲柄、雙搖桿）2、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（crank-rocker)（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)（double-crank)（3）雙搖桿機(jī)構(gòu)（double-rocker)二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化1、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副（自由度個(gè)數(shù)不變）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)例曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)例曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)例2、兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副自由度個(gè)數(shù)仍然不變曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實(shí)例正弦機(jī)構(gòu)的應(yīng)用運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的演化1234213413421234曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化（1）取不同構(gòu)件為機(jī)架，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄、雙搖桿可以相互演化雙曲柄曲柄搖桿雙搖桿（2)曲柄存在的條件(GRASHOF)(a)最短桿+最長(zhǎng)桿≤其他兩桿長(zhǎng)度之和——格拉肖夫判別式以最短桿為機(jī)架時(shí)——必為雙曲柄機(jī)構(gòu)以最短桿的相鄰桿為機(jī)架時(shí)——必為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以最短桿的對(duì)面桿為機(jī)架時(shí)——必為雙搖桿機(jī)構(gòu)(b)不滿足格拉肖夫判別式時(shí)，以任何桿為機(jī)架，皆為

雙搖桿機(jī)構(gòu)123412341234例題例：AB=30,BC=50,CD=40,AD=45,取不同桿為機(jī)架

時(shí)，分別為何種機(jī)構(gòu)1234BCDA曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化-改變機(jī)架（3）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化-改變參數(shù)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)實(shí)例4、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化取不同構(gòu)件為機(jī)架曲柄滑塊曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）導(dǎo)桿曲柄搖塊定塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實(shí)例擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實(shí)例2134曲柄搖塊與定塊機(jī)構(gòu)實(shí)例曲柄搖塊定塊機(jī)構(gòu)5、曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)演化曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)例擺動(dòng)導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)與雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)實(shí)例擺動(dòng)導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)三、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性1、急回特性—速度與效率行程速度變化系數(shù)KC點(diǎn)平均速度：極位夾角θ極位夾角θ：輸出件位于兩極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)輸入件曲柄兩位置之間的夾角（銳角）。連桿機(jī)構(gòu)具有急回特性的條件：1)輸入件整周轉(zhuǎn)動(dòng)；

2）輸出件往返運(yùn)動(dòng)；

3）極位夾角θ>0。機(jī)構(gòu)急回特性的判斷2、壓力角與傳動(dòng)角—力與效率機(jī)構(gòu)壓力角α：不計(jì)摩擦、慣性和重力時(shí)，從動(dòng)件上某點(diǎn)所受作用力的方向與該點(diǎn)速度方向之間所夾的銳角。機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角γ：壓力角的余角，γ=900-α。（度量方便，γ愈大愈好，一般γ>400，大功率γ>500

）壓力角α，愈小愈好最小傳動(dòng)角位置的判斷3、死點(diǎn)死點(diǎn)：α=900位置。1）此時(shí)無(wú)論驅(qū)動(dòng)力多大，不能驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件，應(yīng)予以避免。2）死點(diǎn)分析（1）曲柄為主動(dòng)件時(shí)，無(wú)死點(diǎn)位置；（2）搖桿為主動(dòng)件時(shí)，曲柄與連桿共線的兩個(gè)位置是死點(diǎn)位置（圖中虛線位置）兩曲柄之一為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)均無(wú)死點(diǎn)位置兩搖桿中任一桿為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)都有一個(gè)死點(diǎn)位置（如圖中虛線位置之一）雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)幾種基本四桿機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置的分析名稱機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置分析死點(diǎn)分析（1）曲柄為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)無(wú)死點(diǎn)位置；（2）滑塊為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)有兩個(gè)死點(diǎn)位置（圖中虛線位置）

曲柄或?qū)U為為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)均無(wú)死點(diǎn)位置；（1）曲柄為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)無(wú)死點(diǎn)位置；（2）導(dǎo)桿為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)有兩個(gè)死點(diǎn)位置（圖中虛線位置）偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3）死點(diǎn)利用鉆床夾具折疊式靠椅之死點(diǎn)位置四、平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（幾何法）1、給定連桿位置時(shí)，四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2、給定K時(shí)四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)例：已知搖桿長(zhǎng)度LCD，搖桿擺角ψ及行程速度變化系數(shù)K，設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

（1）LCD=1.5m，ψ=300，K=1.5；（2）LCD=150mm，K=1。3、給定運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)連桿曲線是一條高次方的代數(shù)曲線，一般借助連桿曲線圖譜來(lái)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)連桿曲線圖譜—放映機(jī)(1)連桿曲線圖譜—放映機(jī)(2)連桿曲線圖譜—機(jī)器人連桿曲線圖譜應(yīng)用實(shí)例4、四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題車(chē)輛前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)車(chē)門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)港口起重機(jī)思考題四/1格拉肖夫判別式是指：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最常桿長(zhǎng)度之和

其他兩桿長(zhǎng)度之和。機(jī)構(gòu)的壓力角指：從動(dòng)件上某點(diǎn)所受

的方向與該點(diǎn)

的方向所夾銳角，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)注意控制最大壓力角αmax

許用壓力角。機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角γ指：壓力角的

，γ值愈

愈好，理想情況γ=

。機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，機(jī)構(gòu)的壓力角α=

度。在桿長(zhǎng)不等的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若L1=L2=L3<L4，且四邊長(zhǎng)順序鉸接，則以L4為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)是

機(jī)構(gòu)。思考題四/2在桿長(zhǎng)不等的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若L1=L2=L3>L4，且四邊長(zhǎng)順序鉸接，則：以L4為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)是

機(jī)構(gòu)；以L3為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)是

機(jī)構(gòu)；以L2為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)是

機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄為主動(dòng)件。當(dāng)從動(dòng)件處于兩極限位置時(shí)，

（A，搖桿，B，曲柄，C，連桿）在該兩位置時(shí)所夾的銳角為極位夾角。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)

（A，曲柄，B，搖桿）為主動(dòng)件，在曲柄與

（A，機(jī)架，B，連桿）共線時(shí)，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置。此時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角=900。思考題四/3四桿機(jī)構(gòu)中，已知各桿長(zhǎng)度，LAB=40mm，LBC=90mm，LCD=60mm，LAD=80mm。試問(wèn)：固定

桿，為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；固定

桿，為雙曲柄機(jī)構(gòu)；固定

桿，為雙搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)行程速比系數(shù)K=

（A，〈1，B，=1，