ch05 平面連桿機(jī)構(gòu)

第5章平面連桿機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)§5-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型§5-3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本工作特性§5-4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)§5-2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化主要內(nèi)容基本要求了解平面連桿機(jī)構(gòu)的組成及其優(yōu)缺點(diǎn)了解平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式—平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，了解其演化和應(yīng)用對(duì)曲柄存在條件、壓力角、傳動(dòng)角、死點(diǎn)、急回運(yùn)動(dòng)、行程速比系數(shù)、運(yùn)動(dòng)連續(xù)性等有明確的概念了解平面四桿機(jī)構(gòu)綜合的基本命題，掌握按簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)條件綜合平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本方法連桿機(jī)構(gòu)(Linkages)是由若干剛性構(gòu)件用低副(轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、球面副、球銷副或螺旋副等)聯(lián)接組成的機(jī)構(gòu),又稱為低副機(jī)構(gòu)。§5-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型應(yīng)用實(shí)例：內(nèi)燃機(jī)、鶴式吊、火車輪、、牛頭刨床、橢圓儀、機(jī)械手爪、開窗、車門、折疊傘、折疊床、等。連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用十分廣泛。連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)?實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡要求?承受載荷大，便于潤(rùn)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)缺點(diǎn)：①給定的運(yùn)動(dòng)要求較多或較復(fù)雜時(shí)，需要的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大、運(yùn)動(dòng)精度低、效率低。②作平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件產(chǎn)生的動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。③設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。常以構(gòu)件數(shù)命名：四桿機(jī)構(gòu)、平面六桿機(jī)構(gòu)、多桿機(jī)構(gòu)。本章重點(diǎn)內(nèi)容是介紹四桿機(jī)構(gòu)?；拘褪剑q鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。12345678ABCDEF平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式:名詞解釋：連桿—作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；連架桿—與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；搖桿—作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；整轉(zhuǎn)副—能作3600相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；擺轉(zhuǎn)副—只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。曲柄連桿搖桿曲柄—作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本型式：（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特征：曲柄＋搖桿作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。設(shè)計(jì)：潘存云ABC1243DABDC1243雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)曲柄主動(dòng)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)2143搖桿主動(dòng)3124攪拌機(jī)構(gòu)曲柄主動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)曲柄主動(dòng)牛頭刨床橫向自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)

曲柄主動(dòng)（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)特征：兩個(gè)曲柄作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人倩蜃兯倩剞D(zhuǎn)。應(yīng)用實(shí)例：如葉片泵、慣性篩等。ADCB1234ADCB123ABDC1234E6慣性篩機(jī)構(gòu)31ABCD耕地料斗DCAB耕地料斗DCAB實(shí)例：火車輪特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)AB=CD特征：兩連架桿等長(zhǎng)且平行，連桿作平動(dòng)BC=ADABDC攝影平臺(tái)ADBCB’C’天平播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)——車門開閉機(jī)構(gòu)反向F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列。ABDCE（3）雙搖桿機(jī)構(gòu)特征：兩個(gè)搖桿應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)特例：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)B’C’ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機(jī)ABDCEABDCE電機(jī)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機(jī)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿ABDC

ABCD1234如果兩搖桿長(zhǎng)度相等，則稱為等腰梯形機(jī)構(gòu)。汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的四桿機(jī)構(gòu)ABCD即為等腰梯形機(jī)構(gòu)。汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，兩前輪軸線的交點(diǎn)應(yīng)始終落在后軸線上，即：兩前輪的轉(zhuǎn)角是不等的ABCD1234飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)(1)改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸§5-2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)

正弦機(jī)構(gòu)s=lsinφ↓∞

→∞φl(shuí)(2)改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架偏心輪機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC牛頭刨床應(yīng)用實(shí)例:ABDC1243C2C1小型刨床ABDCE123456應(yīng)用實(shí)例B234C1A自卸卡車舉升機(jī)構(gòu)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架ACB1234應(yīng)用實(shí)例B34C1A2應(yīng)用實(shí)例4A1B23C應(yīng)用實(shí)例13C4AB2應(yīng)用實(shí)例A1C234Bφ導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)314A2BC(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架314A2BC直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)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)的方法稱為：機(jī)構(gòu)的倒置BC3214A導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)314A2BCABC3214例：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)橢圓儀機(jī)構(gòu)1234正弦機(jī)構(gòu)3214(4)運(yùn)動(dòng)副元素逆換AB12C34AB12C34§5-3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本工作特性了解平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性和傳力特性的意義指導(dǎo)正確選擇平面連桿機(jī)構(gòu)的類型，進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)特性—傳遞和變換運(yùn)動(dòng)。傳力特性—實(shí)現(xiàn)力的傳遞和變換。曲柄存在的條件急回運(yùn)動(dòng)壓力角與傳動(dòng)角死點(diǎn)位置平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副→可能存在曲柄。桿1為曲柄，作整周回轉(zhuǎn)，必有兩次與機(jī)架共線一、曲柄存在的條件l1l2l4l3C’B’ADl2≤(l4–l1)+l3則由△B’C’D可得：三角形任意兩邊之和大于第三邊則由△B”C”D可得：l1+l4≤l2+l3l3≤(l4–l1)+l2AB為最短桿→

l1+l2≤l3+l4C”l1l2l4l3ADl4-

l1將以上三式兩兩相加得：

l1≤l2,l1≤l3,l1≤l4

→

l1+l3≤l2+l42.連架桿或機(jī)架之一為最短桿?？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)副都是整轉(zhuǎn)副。曲柄存在的條件：1.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，此時(shí)，鉸鏈A為整轉(zhuǎn)副。若取BC為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈B也是整轉(zhuǎn)副。稱為桿長(zhǎng)條件。ABCDl1l2l3l4說明當(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：

曲柄搖桿、

雙曲柄、雙搖桿機(jī)構(gòu)。討論：1.有兩桿長(zhǎng)度相等且為最短，2.有兩桿長(zhǎng)度相等且為最長(zhǎng)，有幾個(gè)整轉(zhuǎn)副？若另兩桿長(zhǎng)度不等，有幾個(gè)整轉(zhuǎn)副？若另兩桿長(zhǎng)度相等，有幾個(gè)整轉(zhuǎn)副？提示：兩最短桿相鄰或相對(duì)有什么不同？

⑴AD桿為最短桿(0AD

20)

例1已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD，其中AB20mm，BC50mm，CD40mm,AD為機(jī)架。改變AD桿長(zhǎng)，分析機(jī)構(gòu)的類型變化。aBbADdCc機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：AD502040AD10mm最長(zhǎng)桿整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副最短桿DCaBbAdc雙曲柄機(jī)構(gòu)

⑵AD桿長(zhǎng)介于最短桿與最長(zhǎng)桿之間(20AD50)機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：2050

AD40AD30mmaBbADdCc最短桿最長(zhǎng)桿整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副曲柄搖桿機(jī)構(gòu)aBbADdCc

⑶AD桿為最長(zhǎng)桿(50

AD110)機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：AD204050最長(zhǎng)桿最短桿AD70mmaBbADdCc整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

當(dāng)10AD30和70AD110時(shí)，由于不滿足桿長(zhǎng)條件，機(jī)構(gòu)無整轉(zhuǎn)副，為雙搖桿機(jī)構(gòu)。思考帶導(dǎo)桿的四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件aBbADdCcABCDB1C1AD二、急回運(yùn)動(dòng)在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，搖桿位于兩個(gè)極限位置，簡(jiǎn)稱極位。當(dāng)曲柄以ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)過180°+θ時(shí)，搖桿從C1D位置擺到C2D。所花時(shí)間為t1,平均速度為V1,那么有：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)此兩處曲柄之間的夾角θ

稱為極位夾角。θ180°＋θωC2B2B1C1ADC2當(dāng)曲柄以ω繼續(xù)轉(zhuǎn)過180°-θ時(shí)，搖桿從C2D,置擺到C1D，所花時(shí)間為t2

,平均速度為V2

,那么有：

180°-θ因曲柄轉(zhuǎn)角不同，故搖桿來回?cái)[動(dòng)的時(shí)間不一樣，平均速度也不等。顯然：t1>t2V2>V1搖桿的這種特性稱為急回運(yùn)動(dòng)。用以下比值表示急回程度稱K為行程速比系數(shù)。且θ越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。

只要

θ≠0

，就有K>1所以可通過分析機(jī)構(gòu)中是否存在θ以及θ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。設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定K值，于是:

常用行程速比系數(shù)K來衡量急回運(yùn)動(dòng)的相對(duì)程度。θθ極位夾角的范圍極位夾角可能小于90°，也可能大于90°,對(duì)于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),一般范圍是[0°，180°）ADC1B1C2B2ADC1B1C2B2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是否一定有急回運(yùn)動(dòng)？AB=C1C2/2.ADC1B1C2B2180o180o曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極位夾角180o180o擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

慢行程快行程慢行程快行程思考對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極位夾角曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極位夾角范圍?擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角范圍?補(bǔ)充:運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，不能要求從動(dòng)搖桿在兩個(gè)不連通的可行域內(nèi)運(yùn)動(dòng)。搖桿在哪個(gè)可行域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，取決于機(jī)構(gòu)的初始位置。C1C2C1C2C’CADB搖桿運(yùn)動(dòng)可行域搖桿運(yùn)動(dòng)可行域搖桿運(yùn)動(dòng)非可行域搖桿運(yùn)動(dòng)非可行域αFγF’F”三、壓力角和傳動(dòng)角壓力角：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。ABCD切向分力:

F’=Fcosα法向分力:

F”=Fcosγγ↑→F’↑→對(duì)傳動(dòng)有利。=Fsinγ稱γ為傳動(dòng)角。CDBAFγ可用γ的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞,F”F’當(dāng)∠BCD≤90°時(shí)，

設(shè)計(jì)時(shí)要求:

一般機(jī)械γmin≥40°

大功率機(jī)械γmin≥50°γmin出現(xiàn)的位置：當(dāng)∠BCD>90°時(shí)，

γ＝180°-∠BCD此位置一定是：主動(dòng)件與機(jī)架共線兩處之一。當(dāng)∠BCD最小或最大時(shí)，都有可能出現(xiàn)γmin為了保證機(jī)構(gòu)良好的傳力性能αFγF’F”ABCDCDBAFγF”F’γ＝∠BCD由余弦定律有：∠B1C1D＝arccos[l22+l32-(l4-l1)2]/2l2l3

∠B2C2D＝arccos[l22+l32-(l4+l1)2]/2l2l3若∠B1C1D≤90°,則若∠B2C2D>90°,則γ1＝∠B1C1Dγ2＝180°-∠B2C2Dγ1γmin＝[∠B1C1D,180°-∠B2C2D]minγ2C1B1l1l2l3l4DAC2B2F四、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲柄兩次共線時(shí)，有傳動(dòng)角：此時(shí)機(jī)構(gòu)卡死或出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象。不利于傳動(dòng)γ＝0γ＝0Fγ＝0

不管在主動(dòng)件上作用多大的驅(qū)動(dòng)力，都不能在從動(dòng)件上產(chǎn)生有效分力的機(jī)構(gòu)位置，稱為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。設(shè)計(jì)：潘存云避免措施：兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列，如火車輪機(jī)構(gòu);靠飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云工件ABCD1234PABCD1234工件P鉆孔夾具γ=0TABDC飛機(jī)起落架ABCDγ=0F也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作：飛機(jī)起落架、鉆夾具等。機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)與自鎖有何異同？死點(diǎn)是指機(jī)構(gòu)處于壓力角等于90°,傳動(dòng)角等于0°的位置。而自鎖是指機(jī)械中存在摩擦，在一定條件下，即使把驅(qū)動(dòng)力增大到無窮大，也無法使機(jī)械運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，其從動(dòng)件將出現(xiàn)卡死或發(fā)生運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象。例2已知擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿的擺角60，機(jī)架AD300mm，求作該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其行程速度變化系數(shù)K之值。

解

1)在圖紙上選擇合適的位置作導(dǎo)桿擺角∠CDC=，得導(dǎo)桿擺動(dòng)中心鉸鏈位置D。DCC

2)過D作CDC的角平分線Da，選擇適當(dāng)?shù)膌，在角平分線上作DA(dl)mm，得曲柄AB的轉(zhuǎn)動(dòng)中心鉸鏈位置A和曲柄長(zhǎng)度ABAB?l150mm。導(dǎo)桿長(zhǎng)度應(yīng)大于300150450mm。作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。aBBA

3)極位夾角

60，行程速度變化系數(shù)

K=2。B2C2例3已知偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏距為e，曲柄與連桿長(zhǎng)度分別為AB、BC，求作該機(jī)構(gòu)的極位夾角和滑塊行程H。解

1)在圖紙上合適的位置確定曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置A，選擇適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度比例尺l作與A的距離為el的導(dǎo)軌直線dd

。

HθeAdd

2)以A為圓心，以(BCAB)l和(BCAB)l為半徑畫圓弧，與直線dd分別交于C1點(diǎn)和C2點(diǎn)。作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

C1AC2

H=C1C2·lC1B1§5-4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題機(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；尺度綜合－確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長(zhǎng)度尺寸)。同時(shí)要滿足其他輔助條件：a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長(zhǎng)比恰當(dāng)、運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)合理等）;b)動(dòng)力條件（如γmin）;c)運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件等。γ設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云ADCB飛機(jī)起落架B’C’三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)關(guān)系，如:

飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。函數(shù)機(jī)構(gòu)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù)y=logxxy=logxABCD設(shè)計(jì)：潘存云三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)關(guān)系，如:

飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。要求連桿在兩個(gè)位置垂直地面且相差180?

C’B’ABDCQABCDE鶴式起重機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)要求連桿上E點(diǎn)的軌跡為一條卵形曲線要求連桿上E點(diǎn)的軌跡為一條水平直線QCBADE三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)關(guān)系，如:

飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。3)滿足預(yù)定的軌跡要求，如:鶴式起重機(jī)、攪拌機(jī)等。給定的設(shè)計(jì)條件：1)幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）2)運(yùn)動(dòng)條件（給定K）3)動(dòng)力條件（給定γmin）設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法Eφθθ一、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)已知：CD桿長(zhǎng)，擺角φ及K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。

90°-θPC1C2D（1）已知搖桿CD桿長(zhǎng)，擺角φ，任選一點(diǎn)D，可得搖桿的兩極限位置C1D和C2D（2）已知K，可得極位夾角θ＝180°(K-1)/(K+1);

分析：此時(shí)曲柄與連桿共線若作一三角形C1C2A，使C1C2所對(duì)的角∠C1AC2=θ則C1A、C2A分別為連桿與曲柄的和與差A(yù)Eφθθ一、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);已知：CD桿長(zhǎng)，擺角φ及K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。②任取一點(diǎn)D，作等腰三角形腰長(zhǎng)為CD，夾角為φ;③作C2P⊥C1C2，作C1P使④作△PC1C2的外接圓，則A點(diǎn)必在此圓上。⑤選定A，設(shè)曲柄為l1

，連桿為l2

，則:⑥以A為圓心，AC2為半徑作弧交于E,得：

l1=EC1/2

l2=AC1－EC1/2,AC2=l2-l1=>l1=(AC1－AC2)/2

∠C2C1P=90°－θ,交于P;

90°-θPAC1=l1+l2C1C2步驟如下：DAFGADmnφ=θD2)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析：

由于θ與導(dǎo)桿擺角φ相等，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄

a。①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任選D作∠mDn＝φ＝θ，③取A點(diǎn)，使得AD=d,則:

a=dsin(φ/2)。θφ=θAd作角分線;已知：機(jī)架長(zhǎng)度d，K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。E2θ2l1

e3)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)H已知K，滑塊行程H，偏距e，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。①計(jì)算:

θ＝180°(K-1)/(K+1);②作C1C2＝H③作射線C1O使∠C2C1O=90°－θ,④以O(shè)為圓心，C1O為半徑作圓。⑥以A為圓心，AC1為半徑作弧交于E,得：作射線C2O使∠C1C2O=90°－θ。

⑤作偏距線e，交圓弧于A，即為所求。C1C290°-θo90°-θAl1=EC2/2l2=AC2－EC2/2二、按預(yù)定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)a)給定連桿兩組位置有唯一解。B2C2AD將鉸鏈A、D分別選在B1B2，C1C2連線的垂直平分線上任意位置都能滿足設(shè)計(jì)要求。b)給定連桿上鉸鏈BC的三組位置有無窮多組解。A’D’B2C2B3C3ADB1C1B1C1C’B’ABCDC’B’ABDC例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)xyABCD1234三、給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)給定連架桿對(duì)應(yīng)位置：構(gòu)件3和構(gòu)件1滿足以下位置關(guān)系：δφψ

l1l2l3l4建立坐標(biāo)系,設(shè)構(gòu)件長(zhǎng)度為：l1

、l2、l3、l4在x,y軸上投影可得：l1+l2=l3+l4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.

l1

cos

φ

+

l2

cos

δ

=

l3

cos

ψ

+

l4

l1

sinφ

+

l2

sin

δ

=

l3

sin

ψ

ψi＝f(φi)

i=1,2,3…n設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)(求各構(gòu)件長(zhǎng)度)。令：

l1=1消去δ整理得：cosφ

＝

l3

cosψ

－

cos(ψ-φ)

＋l3l4l42+l32+1-l222l4P2代入移項(xiàng)得：

l2

cosδ

=l4

＋

l3

cos

ψ

－cos

φ則化簡(jiǎn)為：cosφ＝P0

cosψ

＋

P1

cos(ψ－

φ

)

＋

P2代入兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角參數(shù)，得方程組：l2

sinδ

=l3

sin

ψ

－sin

φ令:

P0P1cosφ1＝P0cosψ1

＋

P1

cos(ψ1－

φ1

)

＋P2cosφ2＝P0

cosψ2

＋

P1

cos(ψ2－

φ2

)

＋P2cosφ3＝P0

cosψ3

＋

P1

cos(ψ3－

φ3

)

＋

P2可求系數(shù):P0、P1、P2以及:

l2、

l3、

l4將相對(duì)桿長(zhǎng)乘以任意比例系數(shù)，所得機(jī)構(gòu)都能滿足轉(zhuǎn)角要求。若給定兩組對(duì)應(yīng)位置，則有無窮多組解。舉例：設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)滿足連架桿三組對(duì)應(yīng)位置：φ1ψ1

φ2ψ2

φ3ψ3

45°50°90°80°135°110°φ1ψ1φ3ψ3代入方程得：

cos90°=P0cos80°+P1cos(80°-90°)+P2

cos135°=P0cos110°+P1cos(110°-135°)