第三章平面連桿機(jī)構(gòu)

第五章平面連桿機(jī)構(gòu)西安工業(yè)大學(xué)光電學(xué)院目錄概述鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件和幾個(gè)基本概念平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)常以構(gòu)件數(shù)命名：四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、多桿機(jī)構(gòu)等。一.連桿機(jī)構(gòu)的概念§5—1概述

若干剛性構(gòu)件通過(guò)低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，稱為連桿機(jī)構(gòu)。1.改變位移的性質(zhì)：線位移角位移；2.傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力；3.放大位移，或獲得線性刻度。二.連桿機(jī)構(gòu)的作用三.連桿機(jī)構(gòu)的分類缺點(diǎn)：▲產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。▲設(shè)計(jì)較復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。本章重點(diǎn)介紹四桿機(jī)構(gòu)?！鴺?gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大，運(yùn)動(dòng)精度和效率較低?！捎玫透保娼佑|、承載大、便于潤(rùn)滑、不易磨損形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的制造精度。▲改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。優(yōu)點(diǎn)：四.連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和應(yīng)用全部由轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。

連架桿——與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；機(jī)架——固定不動(dòng)的構(gòu)件；連桿——連接兩連架桿且作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；曲柄——作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；搖桿——作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；連架桿機(jī)架連架桿連桿§5—2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化（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)。雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)（搖桿主動(dòng)）（曲柄主動(dòng)）攪拌機(jī)構(gòu)（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)。慣性篩機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)特征：兩連架桿等長(zhǎng)且平行，連桿作平動(dòng)。AB=CDBC=AD攝影平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)（3）雙搖桿機(jī)構(gòu)特征：兩個(gè)搖桿應(yīng)用舉例：鶴式起重機(jī)，飛機(jī)起落架(1)將轉(zhuǎn)動(dòng)副演化成移動(dòng)副曲柄搖桿機(jī)構(gòu)↓

∞

2.平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)(2)選不同的構(gòu)件為機(jī)架整轉(zhuǎn)副——能作360?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。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)§5—3

平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件和幾個(gè)基本概念一.平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件

結(jié)論：若要連架桿能整周回轉(zhuǎn)(即成為曲柄)，則另一連架桿與連桿不能出現(xiàn)重合或共線。fABCDdabcC″B″∠BCDmin

B′C′∠BCDmax

若要使AB桿成為曲柄，必須有∠BCD存在，cos∠BCD=b2+c2

-f22bcfminfmax亦即0°<∠BCD<180°為使此式成立，須有：0°<∠BCDmin，∠BCDmax<180°ABCDdabcC″B″∠BCDmin

B′C′∠BCDmaxa+d≤b+c(1)b≤fmin+c=d–a+ca+b≤d+c(2)c≤fmin+b=d–a+ba+c≤d+b(3)結(jié)論1：在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄(AB)桿為最短桿。(1)+(2)2a+b+d≤b+d+2ca≤c(1)+(3)2a+c+d≤c+d+2ba≤b(3)+(2)2a+c+b≤c+b+2da≤d結(jié)論2：最短桿加上最長(zhǎng)桿小于或等于其它兩桿桿長(zhǎng)之和。在中有在中有▲連架拘桿之坑一或恰機(jī)架圍為最短懂桿。曲柄朽存在你的條伸件:▲最長(zhǎng)域桿與徹最短文桿的初長(zhǎng)度膊之和≤其他閱兩桿適長(zhǎng)度盯之和稱為桿長(zhǎng)玻條件。此時(shí)呀，鉸佳鏈A、B均為整轉(zhuǎn)屋副。當(dāng)滿鼠足桿爪長(zhǎng)條擇件時(shí)蓋，其膚最短匙桿上那的轉(zhuǎn)陳動(dòng)副蠟都是整轉(zhuǎn)蹤蝶副。條件機(jī)構(gòu)名稱曲柄謙搖桿春機(jī)構(gòu)雙曲渴柄機(jī)妨構(gòu)雙搖枝桿機(jī)辨構(gòu)滿足條件aLmi播n為連凡架桿Lmi醫(yī)n為機(jī)恨架Lmi蒙n為連蘇桿不滿縮慧足條四件a二、糾壓力至角和墓傳動(dòng)瀉角1.定義γαFVFxFy壓力嫩角a:力F的作延用線扶與力蘆作用惕點(diǎn)絕然對(duì)速遠(yuǎn)度V所夾的餓銳角傳動(dòng)火角γ：壓力蔥角的頭余角壓力父角a是衡畫(huà)量機(jī)乖構(gòu)傳庭力性糟能的堡一個(gè)霞重要甜指標(biāo)澇。2.曲柄踏搖桿嬸機(jī)構(gòu)刃的壓剖力角不與傳滴動(dòng)角a：連桿準(zhǔn)對(duì)從翼動(dòng)件鞋力作疲用線擴(kuò)與從來(lái)動(dòng)件站上被宴作用凳點(diǎn)絕剖對(duì)速矛度方脅向線忠所夾機(jī)銳角因?yàn)殇P：γ美=越90°-a所以材：當(dāng)∠BC信D<90°時(shí)，γ=∠BC藍(lán)D當(dāng)∠BC敢D>90°時(shí)，γ=18播0體°-∠BC撲D連桿嘴線與羞從動(dòng)膽桿線連所夾萍銳角3.意義ABCDcdφabVCFnFFtaγ往往珠將γ作為六度量壯連桿禍機(jī)構(gòu)搭傳力犁性能衫的一愉個(gè)重岡要指輕標(biāo)。顯然露：γ≡90°時(shí)最筑好。顯然：a↓→γ↑→Ft↑→傳力性能↑4.γ的大解小由△BC香D：f2=富c2+b2–拼2b繩c·co墻sγ△AB窯D：f2=元a2+d2–墨2a銷d·co臣sjfγFFnFtαγABCDcdabjC1B1maxγ′顯然：φ=0°時(shí)，有γ′minφ=180°時(shí)，有γ′max5.篩γmi赴n的確姨定結(jié)論情：最榨小傳載動(dòng)角冤出現(xiàn)瓜在曲苗柄與足機(jī)架羞共線猾或重勇合處趣。C2B2minγ′DdAFVBaω三.死點(diǎn)1.定義當(dāng)γ=0°(a=90°)時(shí)，，即連桿作用在從動(dòng)件上的力通過(guò)了從動(dòng)件的回轉(zhuǎn)中心，將無(wú)法使從動(dòng)件產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，此時(shí)稱機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置。2.死點(diǎn)偵位置奏的確軟定在四未桿機(jī)日構(gòu)中急當(dāng)從求動(dòng)件走與連逼桿共棗線或捐重合哥時(shí)，薦機(jī)構(gòu)命處于攤死點(diǎn)打位置訓(xùn)。●曲柄頸搖桿員機(jī)構(gòu)漂中曲柄為主鵲動(dòng)件蜂時(shí)結(jié)論持：無(wú)端死點(diǎn)褲位置鴉存在●曲柄引搖桿承機(jī)構(gòu)裕中搖桿為主終動(dòng)件謹(jǐn)時(shí)DABC結(jié)論聽(tīng)：當(dāng)a=蠻90歐°(劇γ=尚0°慢)時(shí)，丈即連卡桿與竭曲柄刃出現(xiàn)展共線朗和重狀合時(shí)兵，機(jī)黑構(gòu)出梁現(xiàn)死敘點(diǎn)位望置。MFCVCaVBFBBC1●雙曲旬柄機(jī)超構(gòu)和眉雙搖丘桿機(jī)碑構(gòu)結(jié)論頌：雙曲待柄機(jī)籮構(gòu)無(wú)論秧哪個(gè)鑒曲柄護(hù)做原擦動(dòng)件蜘，都陪無(wú)死畏點(diǎn)位畢置存懲在；雙搖處桿機(jī)逃構(gòu)無(wú)論成哪個(gè)極搖桿菠做原哲動(dòng)件鈴，都見(jiàn)有死譽(yù)點(diǎn)位營(yíng)置存蔽在.3.死點(diǎn)臉位置府的應(yīng)潤(rùn)用火車輪4.死點(diǎn)脹位置坡危害杜的避炊免1.極限新位置饑與極竹位夾團(tuán)角B2C2B1C1CADB極位愈夾角θ：當(dāng)機(jī)巖構(gòu)處遮于兩望極限啟位置吹時(shí)，輝曲柄視所在彼線所褲夾的敵銳角躁。極限誦位置派：當(dāng)曲甩柄與狼連桿疊共線限時(shí)，急機(jī)構(gòu)牧中搖榨桿所征處的伶位置貸。亦著稱機(jī)億構(gòu)此把時(shí)的嶺位置仔稱為皆機(jī)構(gòu)舒處于念極限憑位置惰。φ四.急回拴特性2.急回煤特性辣及行盼程速姨度變瞎化系漁數(shù)Kα1=完18淺0°+θα2=昆18叫0°-θB2C2B1C1CADBφα1α2ω

B2→B1C2→C1B1→B2C1→C2t1t2顯然t1>t2V2>藥V1即該曉機(jī)構(gòu)涂具有急回遇特性從動(dòng)禁件作沾往復(fù)院運(yùn)動(dòng)仔的平買面連留桿機(jī)歷構(gòu)中死，若鈔從動(dòng)日件工殖作行數(shù)程的礙平均越速度宗小于桐回程嫂的平恢均速董度，猴則稱占該機(jī)撲構(gòu)具鎮(zhèn)有急回大特性。而且θ越大奇，K值越冤大，馳機(jī)構(gòu)虜?shù)募笔盎匦远d質(zhì)越盞明顯煉。只要鴨極位職夾角θ≠0，就有K>料1。因此鞭，可柄通過(guò)杠分析窗機(jī)構(gòu)障中是青否存曉在θ及其轎大小朽，來(lái)為判斷核機(jī)構(gòu)莫是否圍具有傾急回?zé)掃\(yùn)動(dòng)套，以螞及急懸回的和程度兆。為能蔥定量傭描述之急回絞運(yùn)動(dòng)巴，將選回程陜平均霸速度V2與工右作行壓程平肅均速相度V1之比定義攀為行程暗速度踩變化攝系數(shù)K3.推廣推廣幕到曲棄柄滑眨塊機(jī)見(jiàn)構(gòu)●對(duì)心箱式曲柄柄滑萄塊機(jī)流構(gòu)B1C1BACθ=秤0結(jié)論梁：對(duì)押心式衛(wèi)曲柄奔滑塊絮機(jī)構(gòu)無(wú)急回竄特性聲。●偏置讓式曲爽柄滑眼塊機(jī)湖構(gòu)ABCB1C1C2B2θ≠0結(jié)論廣：偏閘置式楚曲柄弟滑塊時(shí)機(jī)構(gòu)有急回鴉特性材。B2C2(2全)推廣碎到導(dǎo)線桿機(jī)皮構(gòu)C1C2BACθφ

結(jié)論辜：有急前回特嬸性，意且極魯位夾蕉角等犬于擺銳桿擺片角，撤即θ=φ§5—4平面斑四桿那機(jī)構(gòu)次的設(shè)鐮計(jì)一、叉平面票四桿勻機(jī)構(gòu)伴的設(shè)棚計(jì)*設(shè)計(jì)坡方法薪：圖解作法、準(zhǔn)解析忠法、破實(shí)驗(yàn)齡法*設(shè)計(jì)耗中的旗已知筑條件挖：運(yùn)動(dòng)田條件(如行浴程速嶺度變園化系首數(shù))、幾映何條攔件及技傳力侄條件(如最莊小傳乓動(dòng)角)。*基本枯問(wèn)題珍：◆要旨求滿騎足預(yù)暈定的側(cè)位置姑或運(yùn)哭動(dòng)規(guī)桑律(速度失、加顛速度冶等）◆要求灰滿足芝給定容的軌攻跡根據(jù)叔給定挺的條材件，霜確定媽機(jī)構(gòu)廉運(yùn)動(dòng)脂簡(jiǎn)圖庫(kù)的尺展寸參學(xué)數(shù)(一)按給盞定的敏行程象速度預(yù)變化胡系數(shù)K設(shè)計(jì)堆四桿精機(jī)構(gòu)(1勝)曲柄接搖桿庭機(jī)構(gòu)已知侍條件洞：搖桿音長(zhǎng)LCD、擺轉(zhuǎn)角j及行享程速跨度變傷化系鴿數(shù)Ka.分析B2C2B1C1CADBj二、連圖解而法Ab.尋找A點(diǎn)的瞧位置90°-θθθADC2C1jA點(diǎn)所軍在圓c.設(shè)計(jì)驅(qū)步驟●已知心條件身線條沉化；●由K計(jì)算駕出θ；●過(guò)C1(或C2)點(diǎn)作C1C2連線態(tài)的垂花線，拳過(guò)C2作∠C1C2M=略90°-令θ與垂棚線交浙于N點(diǎn)；●作△C1C2N外接艷圓——曲柄寫(xiě)回轉(zhuǎn)崇中心A點(diǎn)所餅在圓——無(wú)窮需解；●利用氧另外錢條件量獲取盤唯一秩解；EFNB1B2連桿長(zhǎng)連桿長(zhǎng)M●用作周圖法(或公扁式計(jì)禽算)得曲曠柄和痛連桿蓄尺寸A(2禮)曲柄沒(méi)滑塊螞機(jī)構(gòu)已知搖條件右：滑塊快行程H，偏宮距e及行左程速尾比系岡數(shù)KNA點(diǎn)所榮在圓IJB2B190°-θ2θ解：1.計(jì)算2.將已笛知條伍件線頓條化靈；OPHC1C2e3.過(guò)C1、C2分別肯作射肥線C1O、C2P，使∠C1C2P榮=∠C2C1O雄=90撿°-θ，得交梅點(diǎn)N；4.以N點(diǎn)為兔圓心殃，以NC1為半襲徑，咐畫(huà)圓——波A點(diǎn)所薪在圓喊，并饑與A點(diǎn)所借在線獨(dú)交于溪兩點(diǎn)峽；……(二)已知雀連桿往位置莊及活聞動(dòng)鉸粉鏈找結(jié)固定轟鉸鏈a.分析ABCDc12b12幾何江特點(diǎn)槍：活動(dòng)派鉸鏈攏軌跡卡圓上匙任意辟兩點(diǎn)糕連線棟的垂粥直平掌分線測(cè)必過(guò)讓回轉(zhuǎn)升中心(固定底鉸鏈閣點(diǎn))b.設(shè)計(jì)C1C2B1B2b12c12A點(diǎn)所壯在線D點(diǎn)所貢在線ADB1B2C1C2★已知換連桿講兩位欲置——無(wú)窮棄解。墨要唯猛一解悔需另勁加條分件★霉已知警連桿此三位摟置B2ADC2C3B3b23c23C1B1b12c23——唯一夏解(三)已知耕連架她桿對(duì)促應(yīng)位橫置已知胖條件構(gòu)：一連噴架桿律桿長(zhǎng)LAB、機(jī)素架長(zhǎng)LAD連架百桿對(duì)很應(yīng)位念置，平即φ1、φ2、φ3；a1、a2、a3。求昂活動(dòng)抖鉸鏈編點(diǎn)C。φ1φ3φ2B3DE2AB1B2E1E3a3a1a2C3C2C1分析B2C1E2E1C2DAB1A′B2′C2′(2表)跨設(shè)計(jì)卻步驟剛化啦△E2B2D，腹并使健其繞球D點(diǎn)伏反轉(zhuǎn)毀到E2D重況合于筍E1D璃，得奇B2′點(diǎn)。b.炊作贊連線跡的垂虛直平階分線虹，即深得活攤動(dòng)鉸搏鏈點(diǎn)堤所在鍵直線晝——疊無(wú)窮隊(duì)解三、究解析兔法各桿湖長(zhǎng)度插分別易為：a、b、c、d主動(dòng)桿的轉(zhuǎn)角為：從動(dòng)桿的轉(zhuǎn)角為：則：ABCDcdabE從動(dòng)桿的角速度為：傳動(dòng)耀比為冤：近似塵線性印四桿械機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角留誤差洞：ABCDabcdE主動(dòng)詳桿：從動(dòng)展桿：例：設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，要求其誤差。已知：傳動(dòng)比，主動(dòng)桿AB工作擺角，根據(jù)結(jié)構(gòu)條件，選，。解：另從動(dòng)逼桿的者擺動(dòng)梁范圍器：計(jì)算掏各桿為長(zhǎng)度槍：計(jì)算警極限棗位置作的從濱動(dòng)桿絞擺角校核逼誤差傳動(dòng)閱特性典型束連桿描機(jī)構(gòu)（一披）曲呀柄滑惑塊機(jī)押構(gòu)FMNGHTB′則：傳動(dòng)情系數(shù)鏟：傳動(dòng)甲特性即是非擠線性急的以相亦對(duì)量命來(lái)表而示傳否動(dòng)特省性：則相對(duì)聰位移輝：相對(duì)聞傳動(dòng)拔比：1若確肝定，湖則得ia-圖譜曲柄五滑塊駱機(jī)構(gòu)界的曲菌線1ia－近似島線形推曲柄秧滑塊躬機(jī)構(gòu)跟設(shè)計(jì)座：初始角終止角已知：曲柄的工作轉(zhuǎn)角和滑塊的最大位移非線性度誤差滑塊的實(shí)際位移量根據(jù)冒線性錢特性戴，滑隆塊應(yīng)瀉用的晨位移別量一、污傳動(dòng)見(jiàn)特性正弦脆機(jī)構(gòu)榆：推臨桿的敲工作蒙面為灑平面正，擺遣桿的般工作回面為太球面正切押機(jī)構(gòu)豆：推蜘桿的圈工作潛面為女球面劣，擺押桿的裙工作雪面為狗平面（一啟）正帝弦機(jī)裳構(gòu)（二游）正饑切機(jī)絲式構(gòu)（二挖）正鹿弦機(jī)抖構(gòu)和洗正切外機(jī)構(gòu)應(yīng)用附舉例奧氏教測(cè)微稀儀簡(jiǎn)躲圖立式輩光學(xué)憶比較兔儀簡(jiǎn)宋圖三、乏原理透誤差采用刺機(jī)構(gòu)榜的傳社動(dòng)特聞性與垂要求制的傳投動(dòng)特詞性不鬧相符挪而引枯起的丹誤差憶。1.正弦留機(jī)構(gòu)規(guī)的原料理誤殺差機(jī)構(gòu)特性：刻度