機械原理NO1.12-8-3-平面四桿機構(gòu)的基本知識-2

第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計§8-1連桿機構(gòu)及其傳動特點§8-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用二、平面四桿機構(gòu)的演化方法：（1）改變構(gòu)件的形狀和相對尺寸；（2）改變運動副的尺寸；（3）選不同的構(gòu)件為機架；（4）運動副元素的逆換。

一、平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件：一、平面四桿機構(gòu)的基本型式：鉸鏈四桿機構(gòu)，它包含：曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)§8-3平面四桿機構(gòu)的基本知識二、急回運動及行程速度變化系數(shù)：機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計三、鉸鏈四桿機構(gòu)的傳動角和死點

Transmissionangleanddeadpointoffour-barlinkages1。壓力角和傳動角(pressureangleand

Transmissionangle)原動件AB經(jīng)連桿BC傳給從動件CD的力（不考慮摩擦和慣性力）P:Pt=Pcos

=Psin(有效分力）

Pn=Psin(正壓力）機構(gòu)的壓力角：

在不計摩擦?xí)r，從動件的受力方向與受力點的速度方向所夾的銳角。機構(gòu)的傳動角：壓力角的余角。

=90-在機構(gòu)運動過程中，、是變化的，設(shè)計時min[]機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計2.死點（DeadPoint）

當(dāng)機構(gòu)的主動件通過連桿作用于從動件上的力P恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，而不能使從動件轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)頂死現(xiàn)象。機構(gòu)的這種位置稱謂死點。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計工程上也常利用死點來工作。夾具機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計四、鉸鏈四桿機構(gòu)的連桿曲線Coupler-curveoffour-barlinkages

在四桿機構(gòu)運動時，其連桿平面上的每一點均描繪出一條曲線，稱為連桿曲線(couplercurves)B型水滴型三角型單直線型面包型瘦長型偽橢圓型機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計五、鉸鏈四桿機構(gòu)運動的連續(xù)性

Kinematiccontinuityoffour-barlinkages運動的連續(xù)性：當(dāng)主動件連續(xù)運動時，從動件也能連續(xù)地占據(jù)預(yù)定的各個位置，稱為機構(gòu)具有運動的連續(xù)性。

3、3‘為可行域；

3

、3‘為不可行域。錯位不連續(xù)：

錯序不連續(xù)：設(shè)計連桿機構(gòu)時，要檢查其運動的連續(xù)性。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計作業(yè)8-68-78-8機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計§8-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計

DesignoftheplanarFour-Barlinkage平面連桿機構(gòu)的功能及應(yīng)用：

1。剛體導(dǎo)引功能機構(gòu)能引導(dǎo)剛體（如連桿）通過一系列給定位置。具有這種功能的連桿機構(gòu)稱為剛體導(dǎo)引機構(gòu)。(Bodyguidancemechanism)2。函數(shù)生成功能能精確地或近似地實現(xiàn)輸出構(gòu)件相對輸入構(gòu)件的某種函數(shù)關(guān)系。具有這種功能的機構(gòu)稱為函數(shù)生成機構(gòu)。

(Functiongenerationmechanism)3。軌跡生成功能是指連桿上某點能通過某一預(yù)先給定軌跡的功能。具有這種功能的機構(gòu)稱為軌跡生成機構(gòu)。

(Pathgenerationmechanism)一、連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計

機構(gòu)尺寸：

各運動副之間的相對位置尺寸（或角度）以及描繪連桿上某點（該點實現(xiàn)給定運動軌跡）的位置參數(shù)等。

1。要求從動件滿足預(yù)定的運動規(guī)律要求（函數(shù)生成問題）；

2。滿足預(yù)定的連桿位置要求（剛體導(dǎo)引問題）；

3。滿足預(yù)定的軌跡要求（軌跡生成問題）。連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題：

根據(jù)給定的要求選定機構(gòu)的型式，確定各構(gòu)件的尺寸，同時還要滿足結(jié)構(gòu)條件（如要求存在曲柄、桿長比恰當(dāng)?shù)龋?、動力條件（如適當(dāng)?shù)膫鲃咏牵┖瓦\動連續(xù)條件等。平面連桿機構(gòu)設(shè)計的基本要求：機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計平面連桿機構(gòu)的設(shè)計方法:

實驗法、作圖法、解析法

1。實驗法：用作圖試湊或利用圖譜、表格及模型試驗等來求得機構(gòu)的尺寸參數(shù)。此種方法直觀簡單，但精度較低，適用于精度要求不高或參數(shù)預(yù)選。

2。作圖法：根據(jù)幾何學(xué)原理，用幾何作圖法求解機構(gòu)尺寸參數(shù)的方法。此種方法直觀易懂，求解速度較快，但精度不高。適合簡單問題或?qū)纫蟛桓叩膯栴}的求解。

3。解析法：建立機構(gòu)尺寸參數(shù)與運動要求的解析方程式，根據(jù)已知條件求解未知參數(shù)。此種方法求解精度高，能解決復(fù)雜問題，便于計算機輔助設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計二、作圖法設(shè)計四桿機構(gòu)3按行程速比系數(shù)k設(shè)計四桿機構(gòu)2按兩連架桿預(yù)定位置設(shè)計四桿機構(gòu)1按連桿預(yù)定位置設(shè)計四桿機構(gòu)1。按連桿預(yù)定位置設(shè)計四桿機構(gòu)2）已知連桿三個預(yù)定位置(1)假設(shè)活動鉸鏈B、C已知，求固定鉸鏈A、D1）已知連桿兩個預(yù)定位置3）已知連桿四個預(yù)定位置機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計1。按連桿預(yù)定位置設(shè)計四桿機構(gòu)（2）假設(shè)固定鉸鏈A、D已知，求活動鉸鏈B、C1）已知連桿兩個預(yù)定位置(1)假設(shè)活動鉸鏈B、C已知，求固定鉸鏈A、D機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計2）已知連桿三個預(yù)定位置1）已知連桿二個預(yù)定位置(1)假設(shè)活動鉸鏈B、C已知，求固定鉸鏈A、D（2）假設(shè)固定鉸鏈A、D已知，求活動鉸鏈B、C1。按連桿預(yù)定位置設(shè)計四桿機構(gòu)機構(gòu)倒置：轉(zhuǎn)換機架法機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計2.按兩連架桿預(yù)定位置設(shè)計四桿機構(gòu)（1）按兩連架桿兩組對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)基本方法:反轉(zhuǎn)法？已知機架長度、兩連架桿兩組對應(yīng)轉(zhuǎn)角，若AB的長度已知，CD的長度未知，設(shè)計此四桿機構(gòu)。取CD為新機架（以C1D為機架），AB為新連桿，將此設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為已知連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)問題。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計2.按兩連架桿預(yù)定位置設(shè)計四桿機構(gòu)（1）按兩連架桿兩組對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)1）已知機架長度、兩連架桿兩組對應(yīng)轉(zhuǎn)角，設(shè)計四桿機構(gòu)(以C1D為新機架)。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計2）已知機架長度、兩連架桿兩組對應(yīng)轉(zhuǎn)角，設(shè)計四桿機構(gòu)(以C2D為新機架)。2.按兩連架桿預(yù)定位置設(shè)計四桿機構(gòu)（1）按兩連架桿兩組對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)1）已知機架長度、兩連架桿兩組對應(yīng)轉(zhuǎn)角，設(shè)計四桿機構(gòu)(以C1D為新機架)。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計3）已知機架長度、兩連架桿兩組對應(yīng)轉(zhuǎn)角，設(shè)計四桿機構(gòu)（以AB2為新機架）1）已知機架長度、兩連架桿兩組對應(yīng)轉(zhuǎn)角，設(shè)計四桿機構(gòu)(以C1D為新機架)。2）已知機架長度、兩連架桿兩組對應(yīng)轉(zhuǎn)角，設(shè)計四桿機構(gòu)(以C2D為新機架)。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計4）已知機架長度、兩連架桿兩組對應(yīng)轉(zhuǎn)角，設(shè)計四桿機構(gòu)（以AB1為新機架）。1）已知機架長度、兩連架桿兩組對應(yīng)轉(zhuǎn)角，設(shè)計四桿機構(gòu)(以C1D為新機架)。2）已知機架長度、兩連架桿兩組對應(yīng)轉(zhuǎn)角，設(shè)計四桿機構(gòu)(以C2D為新機架)。3）已知機架長度、兩連架桿兩組對應(yīng)轉(zhuǎn)角，設(shè)計四桿機構(gòu)（以AB2為新機架）。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計（2）按兩連架桿三組對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)已知機架長度、兩連架桿三組對應(yīng)轉(zhuǎn)角，設(shè)計四桿機構(gòu)（以C1D為新機架）。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計3.按行程速度變化系數(shù)k設(shè)計四桿機構(gòu)（1）已知搖桿擺角和j

、長度l，行程速度變化系數(shù)k，設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu)。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計（2）已知曲柄滑塊機構(gòu)滑塊的行程H、行程速度變化系數(shù)k、偏距e，設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計(3)已知導(dǎo)桿機構(gòu)的機架長d，行程速比系數(shù)k，設(shè)計導(dǎo)桿機構(gòu)。a=0

機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計1.按預(yù)定的連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)（剛體導(dǎo)引綜合）連桿的某個位置可用連桿上某點M的坐標(biāo)(xM，yM）和連桿的方位角表示。

已知：預(yù)定的連桿位置為Mi(xMi

，yMi

）和。

設(shè)計四桿機構(gòu)的尺寸。將四桿機構(gòu)分為左、右側(cè)，建立側(cè)矢量方程組：將此矢量方程組向X、Y軸投影，得到標(biāo)量方程組（非線性方程組），將已知參數(shù)代入，求出未知參數(shù)。最多能解五個精確位置，多于五個位置只能近似求解，少于五個位置可有無窮解。三、解析法設(shè)計四桿機構(gòu)機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計取桿長的相對變量a/a=1,b/a=l,c/a=m,d/a=n為設(shè)計參數(shù)，不影響各構(gòu)件的相對轉(zhuǎn)角關(guān)系，故桿長的設(shè)計變量為ｌ、ｍ、ｎ，再加上、共５個設(shè)計變量。將q1i、q3i的對應(yīng)值代入此方程，求解。當(dāng)k=5，可得一組精確解；當(dāng)k>5,只能得近似解；當(dāng)k<5,可預(yù)選參數(shù)5-k個，有無窮解。2。按預(yù)定的運動規(guī)律設(shè)計四桿機構(gòu)（函數(shù)綜合）1）按預(yù)定的兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)：要求:，i=1、2、…、k（已知條件）建立坐標(biāo)系，得各桿矢量的標(biāo)量方程：

機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計（２）按期望函數(shù)設(shè)計要求四桿機構(gòu)兩連架桿之間的轉(zhuǎn)角滿足：ｙ＝ｆ（ｘ）所設(shè)計出的四桿機構(gòu)能實現(xiàn)：ｙ＝Ｆ（ｘ）用函數(shù)逼近理論求解四桿機構(gòu)的參數(shù)。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計3。按預(yù)定的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)（軌跡綜合）要求四桿機構(gòu)連桿上某一描點M(x，y)所繪制的連桿曲線與預(yù)定的軌跡相符。即M(x，y)已知，求四桿機構(gòu)的尺寸。將四桿機構(gòu)分為左、右側(cè)，建立方程組：左側(cè)：右側(cè)：解此非線性方程組，可得四桿機構(gòu)尺寸。此非線性方程組有九個獨立的待定參數(shù)，最多能按九個預(yù)定點位進行精確設(shè)計，多于九個點時，只能近似求解。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計作業(yè)

8-148-168-23機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計主要內(nèi)容1．連桿機構(gòu)：具有連桿的低副機構(gòu)。連桿：不直接與機架相聯(lián)的中間構(gòu)件。2．平面四桿機構(gòu)的基本型式：鉸鏈四桿機構(gòu)，它包含：曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)3．平面四桿機構(gòu)的演化方法：（1）改變構(gòu)件的形狀和相對尺寸；（2）改變運動副的尺寸；（3）選不同的構(gòu)件為機架；（4）運動副元素的逆換。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計4．平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件：（1）各桿長滿足桿長條件：最短桿與最長桿的長度之和應(yīng)小于或等于其余兩桿長度之和；（2）最短桿為連架桿或機架。5．急回運動及行程速度變化系數(shù)：（1）

急回運動：當(dāng)連機構(gòu)的主動件為等速回轉(zhuǎn)時，從動件空回行程的平均速度v2大于從動件工作行程的平均速度v1，這種運動性質(zhì)稱謂急回運動。急回運動的程度用行程速度變化系數(shù)K來衡量。（2）

行程速度變化系數(shù)：是從動件空回行程的平均速度v2與從動件工作行程的平均速度v1的比值。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計(3)極位夾角：當(dāng)機構(gòu)從動件處于兩極限位置時，主動件曲柄在相應(yīng)兩位置所夾的角。(4)判斷機構(gòu)是否有急回運動：根據(jù)機構(gòu)是否有極位夾角，若極位夾角不等于零，表明機構(gòu)有急回運動，且角愈大，機構(gòu)的急回運動愈顯著。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計6．

機構(gòu)的傳動角與死點：（1）

壓力角：在不計摩擦?xí)r，主動件通過連桿作用于從動件上的力P的作用線與其作用點速度方向所夾的銳角，稱謂機構(gòu)在此位置的壓力角。（2）

傳動角：機構(gòu)壓力角的余角，稱謂機構(gòu)在此位置的傳動角。傳動角常用來衡量機構(gòu)的傳動性能：機構(gòu)傳動角愈大，壓力角愈小，力P的有效分力Pt愈大，機構(gòu)的傳動效率愈高。多數(shù)機構(gòu)運動中傳動角是變化的，為了使機構(gòu)傳動質(zhì)量良好，一般規(guī)定機構(gòu)的最小傳動角（3）

當(dāng)機構(gòu)以曲柄為主動件時，機構(gòu)的最小傳動角出現(xiàn)曲柄與機架共線的兩位置之一。

(4)死點：當(dāng)機構(gòu)出現(xiàn)傳動角時，主動件通過連桿作用于從動件上的力P恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，而不能使從動件轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)頂死現(xiàn)象。機構(gòu)的這種位置稱謂死點。機構(gòu)必須克服死點才能正常運轉(zhuǎn)?？朔傈c可借助構(gòu)件慣性或采取相同機構(gòu)錯位排列的方法。工程上也常利用死點來工作。機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計7．運動連續(xù)性：是指機構(gòu)在運動過程中能否連續(xù)實現(xiàn)給定的各個位置。機構(gòu)有錯位不連續(xù)和錯序不連續(xù)問題。在設(shè)計新機構(gòu)時，應(yīng)檢驗機構(gòu)是否有運動不連續(xù)問題。8．平面四桿機構(gòu)的設(shè)計：（1）連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題:

實現(xiàn)預(yù)定的運動規(guī)律要求----函數(shù)綜合問題實現(xiàn)預(yù)定的連桿位置要求----剛體導(dǎo)引問題實現(xiàn)預(yù)定的軌跡要求--------軌跡綜合問題(2)

連桿機構(gòu)設(shè)計的基本方法:

圖解法解析法實驗法

機械原理第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計(3)

用圖解法設(shè)計連桿機構(gòu):1)按連桿預(yù)定位置設(shè)計四桿機構(gòu)假設(shè)活動鉸鏈已知,求固定鉸鏈(已知兩個、三個位置)；假設(shè)固定鉸鏈已知,求活動鉸鏈(已知兩個、三個位置)。

2)按兩連架桿預(yù)定位置設(shè)計四桿機構(gòu)（已知兩組、三組、四組位置）

3)按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)