章-平面連桿機(jī)構(gòu)

§2—1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及應(yīng)用第二章平面連桿機(jī)構(gòu)§2—2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性§2—3平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

本章要點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)：若干構(gòu)件+低副平面四桿機(jī)構(gòu)：4個(gè)構(gòu)件+低副鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：4個(gè)構(gòu)件+轉(zhuǎn)動(dòng)副§2—1

平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特性一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：

4個(gè)構(gòu)件+轉(zhuǎn)動(dòng)副2-1圖鉸鏈四桿機(jī)構(gòu).avi連架桿

機(jī)架連桿連架桿

曲柄搖桿不同的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)1整圈轉(zhuǎn)動(dòng)（曲柄）3往復(fù)擺動(dòng)（搖桿）應(yīng)用例2：2-3圖雷達(dá)調(diào)整機(jī)構(gòu)（曲柄搖桿）.avi應(yīng)用例1：2-2圖牛頭刨床（曲柄搖桿）.avi應(yīng)用例4：2-5圖攪拌器（曲柄搖桿）.avi應(yīng)用例3：2-4圖剪斷鉗（曲柄搖桿）.avi應(yīng)用例5：2-6圖電影抓片（曲柄搖桿）.avi2、雙曲柄機(jī)構(gòu)2整圈轉(zhuǎn)動(dòng)（曲柄）4整圈轉(zhuǎn)動(dòng)（曲柄）應(yīng)用例1：2-7圖機(jī)車車輪（雙曲柄）.avi應(yīng)用例2：2-8圖慣性篩（雙曲柄）.avi轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，通常二轉(zhuǎn)速不相等雙曲柄機(jī)構(gòu)的特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)

——運(yùn)動(dòng)不確定問題應(yīng)用例2：2-10圖汽車前輪轉(zhuǎn)向（雙搖桿）.avi應(yīng)用例1：2-9圖飛機(jī)起落架（雙搖桿）.avi應(yīng)用例4：2-12圖起重機(jī)（雙搖桿）.avi應(yīng)用例3：2-11圖升降機(jī)（雙搖桿）.avi2往復(fù)擺動(dòng)（搖桿）4往復(fù)擺動(dòng)（搖桿）3、雙搖桿機(jī)構(gòu)二、含有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)：1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1B24AC3偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1B24AC3e應(yīng)用例1：2-13內(nèi)燃機(jī)（曲柄滑塊）.avi應(yīng)用例2：2-14開門機(jī)構(gòu)（曲柄滑塊）.avi曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、搖塊機(jī)構(gòu)、定塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)變更機(jī)架搖塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)C234A41B2C3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)１作機(jī)架A41B2C3導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)lBC>lABC234C234C234C234AB123C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C4lBC<lAB擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)32C4AB1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)A41曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2作機(jī)架A41A41A41A41A41A41A41A41A41A41A41A413B2C搖塊機(jī)構(gòu)車箱舉升機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)2B12B12B11BA21BA2A41B2C3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)CA43定塊機(jī)構(gòu)C41BA21BA21BA23手動(dòng)唧筒機(jī)構(gòu)2-16圖手動(dòng)嘰桶.avi3作機(jī)架1B2定塊機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)了解三、含有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)：四、具有偏心輪的四桿機(jī)構(gòu)對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)1B24AC32LAB4C231BAB副擴(kuò)大B副擴(kuò)大前的AB桿B副擴(kuò)大后的AB桿偏心輪機(jī)構(gòu)形成動(dòng)畫一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件整轉(zhuǎn)副：兩構(gòu)件能相對轉(zhuǎn)動(dòng)360°的轉(zhuǎn)動(dòng)副。§2—2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性假設(shè)機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（A是整轉(zhuǎn)副，D非整轉(zhuǎn)副）有整轉(zhuǎn)副的條件推導(dǎo)：l1Al4l2l3CBDl1Al4l2l3CBDB'C'B"C"該機(jī)構(gòu)存在兩個(gè)特殊位置：在ΔAC"D中有：l4≤（l2-l1）+l3l3≤（l2-l1）+l4l1+l4≤l2+l3(1)l1+l3≤l2+l4

(2)l1+l2≤l4+l3

(3)在ΔAC'D中有：搖桿在左和右極限位置，即將（1）-（3）式兩兩相加：l1≤l2，l1≤l3，l1≤l4(4)且A、B為整轉(zhuǎn)副l1+l4≤l2+l3(1)l1+l3≤l2+l4(2)l1+l2≤l4+l3(3)l1≤l2，l1≤l3，l1≤l4(4)曲柄為最短桿最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和

該結(jié)論是在假設(shè)機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件下推出的，可以作為具有整轉(zhuǎn)副的條件。判斷流程Lmin+Lmax<L(其余兩桿長度之和)?

有整轉(zhuǎn)副

無整轉(zhuǎn)副雙搖桿機(jī)構(gòu)

最短桿為機(jī)架

最短桿相鄰桿為機(jī)架最短桿相對桿為機(jī)架否是雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)LminAl4Lmaxl3CBD

最短桿為機(jī)架

最短桿相鄰桿為機(jī)架最短桿相對桿為機(jī)架雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)2、急回特性

當(dāng)回程所用時(shí)間小于工作行程所用時(shí)間時(shí)，稱該機(jī)構(gòu)具有急回特性。K=1,無急回特性q↑K↑急回特征越顯著1jB2C212v2v1B1C14ABCD231極位夾角行程速比系數(shù)K1=1t1=1800+2=1t2=1800-擺角急回特性的應(yīng)用——牛頭刨床（采用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）急回特性的應(yīng)用——牛頭刨床（采用擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）3、壓力角和傳動(dòng)角ABCDαFv壓力角α=<F、V>

在不計(jì)摩擦力、慣性力和重力的條件下:γ傳動(dòng)角γ=90°-α

在連桿設(shè)計(jì)中，習(xí)慣用傳動(dòng)角γ。γ越大，機(jī)構(gòu)傳力性能越好。

機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)角γ是變化的，為保證機(jī)構(gòu)正常工作：γmin≥[γ]（[γ]=30°∽60°）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角：出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線（＝0o

或＝180o

）的位置。四、死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置:傳動(dòng)角為零g=0(連桿與從動(dòng)件共線)的位置。B1C1B2C24ABCD231=00=00=00C2B2=00BACB1C１克服死點(diǎn)的措施

*利用構(gòu)件慣性力實(shí)例:家用縫紉機(jī)*采用多套機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列實(shí)例:蒸汽機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)死點(diǎn)的利用實(shí)例1：2-15圖夾具.rm實(shí)例2：飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)=00AA原設(shè)計(jì)改進(jìn)設(shè)計(jì)實(shí)例3：折疊家具機(jī)構(gòu)1、平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)全低副（面接觸），承受沖擊力，易潤滑，不易磨損運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)簡單，易加工運(yùn)動(dòng)規(guī)律多樣化、點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡多樣化運(yùn)動(dòng)副累積誤差大，效率低慣性力難以平衡，不宜用于高速不能精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)計(jì)算較復(fù)雜123ABC4A1B2C3D44A12B3C56DE2-3

平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2、平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用1）實(shí)現(xiàn)有軌跡、位置或運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的運(yùn)動(dòng)2）實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式及運(yùn)動(dòng)特性的改變3）實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)或操縱4）實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件行程的調(diào)節(jié)、擴(kuò)大5）實(shí)現(xiàn)機(jī)械增益的增大（輸出力(矩)與輸入力(矩)之比）1）實(shí)現(xiàn)有軌跡、位置或運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的運(yùn)動(dòng)

圓軌跡復(fù)制機(jī)構(gòu)AMF保齡球置瓶機(jī)掃瓶機(jī)構(gòu)CDABM2）實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式及運(yùn)動(dòng)特性的改變步進(jìn)式工件傳送機(jī)構(gòu)3）實(shí)現(xiàn)較運(yùn)距離的傳動(dòng)或操縱自行車手閘4）調(diào)節(jié)、擴(kuò)大從動(dòng)件行程可變行程滑塊機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：調(diào)節(jié)可改變滑塊D的行程汽車用空氣泵機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：曲輛CD短，滑塊行程大ABCDABCDEF5）獲得較大的機(jī)械增益:輸出力(矩)與輸入力(矩)之比肘節(jié)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：機(jī)械增益大剪切機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：機(jī)械增益大EABCD3、平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過程：已知條件→構(gòu)件尺寸

兩類基本問題：實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)軌跡；

設(shè)計(jì)方法：圖解法解析法實(shí)驗(yàn)法

簡明易懂，精確性差。精確度好，計(jì)算繁雜。形象直觀，過程復(fù)雜。1）給定行程速比變化系數(shù)2）給定連架桿對應(yīng)位置

本課程介紹用圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)一、給定行程速比系數(shù)二、給定連桿對應(yīng)位置

1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)搖桿長度L3

行程速比系數(shù)K擺角φ一、給定行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)θφC2ADB1B2C1L1L4L3L2求:L1,L2,L4已知:則∠C1PC2=θ1)求出θ（∠C1AC2）分析:2）如果三點(diǎn)位于同一圓上：θ是圓周角如何作此圓？因A點(diǎn)未知3）連OC2交圓于P點(diǎn)POθθφC2ADB1B2C1下面具體求解解(1)任選D點(diǎn),作搖桿兩極位C1D和C2DOθθAB1B2φC2DC1(2)過C1作C1C2垂線C1M(3)過C1、C2、P作圓(4)AC1=L2－L1,AC2=L2+L1(5)以L1為半徑作圓,交

B1,B2點(diǎn)(曲柄兩位置)MN在圓上任選一點(diǎn)AC1M與C2N交于P點(diǎn)作∠C1C2N=90－θP→L1=(AC2－AC1)/2于是L1,L2,L4求出（解不唯一）2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)已知:機(jī)架長L4,KCmnφAB1B2θ解:求:L1(1)任選固定鉸鏈中心C→

作導(dǎo)桿兩極位Cm和Cn

φ=θ(2)作擺角φ的平分線AC,

確定A點(diǎn)（AC=L4）(3)過A作導(dǎo)桿極位垂線

AB1(AB2)CmnφAB1B2則L1=AB1（唯一解）1.給定連桿BC長L2及連桿兩個(gè)位置B1C1,B2C2求：L1、L3、

L24二、按給定連桿位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)

ABCDL2L1L3L4●DB1C1B2C2A●分析：A必在B1B2垂直平分線上

D必在C1C2垂直平分線上1）連接B1B2,C1C2并作其垂直平分線b12,c122）在b12線上任取一點(diǎn)A,在C12任取一點(diǎn)D解:b12c12則