連桿機構(gòu)原理自編

第四章平面連桿機構(gòu)及設(shè)計組成

由低副將若干構(gòu)件聯(lián)接而成-----低副機構(gòu)。分為平面連桿機構(gòu)和空間連桿機構(gòu)分為四桿機構(gòu)、五桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)等；▲特點

1低副機構(gòu)，壓強小，承載能力大，耐沖擊。

挖掘機

破碎機

2運動副多為平面或圓柱面，制造比較容易，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。

3可以實現(xiàn)不同的運動規(guī)律和特定軌跡要求。

4－1平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化一、平面四桿機構(gòu)的基本型式及應(yīng)用基本型式－鉸鏈四桿機構(gòu)，其它四桿機構(gòu)都是由它演變得到的曲柄—作整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；連桿—作平面運動的構(gòu)件；連架桿—與機架相聯(lián)的構(gòu)件；搖桿—作定軸擺動的構(gòu)件；周轉(zhuǎn)副—能作3600相對回轉(zhuǎn)的運動副；擺轉(zhuǎn)副—作有限角度擺動的運動副。曲柄連桿搖桿▲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。如雷達天線。1鉸鏈四桿機構(gòu)1)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)縫紉機31242143ABDC1243雷達天線腳踏砂輪機機構(gòu)

偏心輪AB12BA21特征：兩個曲柄作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人倩蜃兯倩剞D(zhuǎn)。如慣性篩等。2)雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)播種機料斗機構(gòu)耕地料斗DCABABDC1234E6實例：火車輪慣性篩機構(gòu)特例：平行四邊形機構(gòu)AB=CDBC=ADABCD31B’C’ABDC、攝影平臺ADBC反平行四邊形機構(gòu)--車門開閉機構(gòu)反向A’E’D’G’B’F’C’ABEFDCG平行四邊形機構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運動不確定。采用兩組機構(gòu)錯開排列。特征：兩個搖桿應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機構(gòu)特例：等腰梯形機構(gòu)－汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機構(gòu)3)雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)

鑄造翻箱機構(gòu)風(fēng)扇搖頭機構(gòu)電機ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿C’B’ABDCABDCE2含一個移動副的四桿機構(gòu)手搖唧筒(移動導(dǎo)桿機構(gòu))自卸卡車舉升機構(gòu)(搖塊機構(gòu))φ應(yīng)用實例A1C234BABC3214自動送料機構(gòu)牛頭刨床的主運動機構(gòu)牛頭刨床的主運動機構(gòu)利用了擺動導(dǎo)桿機構(gòu),。小型刨床牛頭刨床應(yīng)用實例ABDCE123456ABDC1243C2C1雙滑塊機構(gòu)的應(yīng)用橢圓儀機構(gòu)3含兩個移動副的四桿機構(gòu)正弦機構(gòu)32141234實例二、平面四桿機構(gòu)的演化1改變相對桿長，轉(zhuǎn)動副演化為移動副偏心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu)

正弦機構(gòu)φss=lsin

φ2改變轉(zhuǎn)動副半徑，演化為偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)3選不同構(gòu)件為機架

可得到不同的機構(gòu)。稱為機構(gòu)的倒置。搖塊機構(gòu)314A2BC導(dǎo)桿機構(gòu)314A2BC314A2BC曲柄滑塊機構(gòu)314A2BC直動滑桿機構(gòu)手搖唧筒BC3214AABC3214ACB1234應(yīng)用實例B234C1A自卸卡車舉升機構(gòu)應(yīng)用實例B34C1A2應(yīng)用實例4A1B23C應(yīng)用實例13C4AB2φ應(yīng)用實例A1C234Bφ搖塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu)的應(yīng)用橢圓儀機構(gòu)例：選擇雙滑塊機構(gòu)中的不同構(gòu)件作為機架可得不同的機構(gòu)正弦機構(gòu)321412344低副的可逆性將低副兩運動副元素的包容關(guān)系進行逆換，不影響兩構(gòu)件之間的相對運動。導(dǎo)桿機構(gòu)搖塊機構(gòu)43213214一鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件設(shè)a<d,連架桿若能整周回轉(zhuǎn)，必有兩次與機架共線b≤(d-a)+c將以上三式兩兩相加得：

a≤b,a≤c,a≤dabdcC’B’ADB”C”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：a+d≤b+cc≤(d-a)+b即:a+b≤d+c即:a+c≤d+b最長桿與最短桿的長度之和≤其他兩桿長度之和cbd-a▲4--2平面四桿機構(gòu)的特性1)最短桿與最長桿的長度和≦其他兩桿長度和2)最短桿為連架桿或機架1條件2.型式判定準(zhǔn)則1)最短桿與最長桿長度和≦其他兩桿長度和a.取最短桿為機架-----雙曲柄機構(gòu)；b.取最短桿相鄰桿為機架-----曲柄搖桿機構(gòu)c.取最短桿對邊桿為機架-----雙搖桿機構(gòu)。2)最短桿與最長桿長度和﹥其他兩桿長度和，不論選哪一

構(gòu)件為機架，均是雙搖桿機構(gòu)。注意:四構(gòu)件組成封閉多邊形的條件，即最長桿的長度應(yīng)小于其他三桿長度之和。

曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件ababemn構(gòu)件a能通過m點的條件是：構(gòu)件a能通過n點的條件是：曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件ABCD二、急回運動和行程速比系數(shù)1極位--曲柄與連桿兩次共線時，搖桿位于兩個極限位置。當(dāng)曲柄以ω逆時針轉(zhuǎn)過180°+θ時，搖桿從C1D位置擺到C2D。所花時間為t1,平均速度為V1,有：B1C1AD2

極位夾角--極位時兩處曲柄之間的夾角(θ)

。C2B2θ180°＋θω當(dāng)曲柄以ω繼續(xù)轉(zhuǎn)過180°-θ時，搖桿從C2D,置擺到C1D，180°-θB1C1ADC2B2θ180°＋θω所花時間為t2,平均速度為V2,有：

因曲柄轉(zhuǎn)角不同，故搖桿來回擺動的時間不一樣，平均速度也不等。并且：t1>t2V2>V1搖桿的這種特性稱為急回運動。用以下比值表示急回程度：從動件回程的平均速度K=—————————————從動件工作行程的平均速度3行程速比系數(shù)K只要θ

≠0，就有K>1且θ越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。所以可通過分析機構(gòu)中是否存在θ以及θ的大小來判斷機構(gòu)是否有急回運動或運動的程度。曲柄滑塊機構(gòu)的急回特性應(yīng)用：空行程節(jié)省運動時間，如牛頭刨、往復(fù)式輸送機等。θ180°＋θ180°-θ導(dǎo)桿機構(gòu)的急回特性θ180°＋θ180°-θ思考題：

對心曲柄滑塊機構(gòu)的急回特性如何？對于需要有急回運動的機構(gòu)，常常是根據(jù)需要的行程速比系數(shù)K,先求出θ，然后在設(shè)計各構(gòu)件的尺寸。g三、壓力角與傳動角1壓力角壓力角----從動件力的方向與受力點速度方向所夾的銳角.用α表示。Ft=Fcosα,Fn=Fsinαα愈小愈好，理想情況是α＝0°2傳動角---與壓力角互為余角.γ愈大愈好，理想情況是γ＝90°vcABCDαγδFFtFn在其它條件不變的情況下壓力角α越小，作功W越大壓力角是機構(gòu)傳力性能的一個重要指標(biāo)，它是力的利用率大小的衡量指標(biāo)。FVagagddg=dg=

1800-dgga滑塊主動曲柄主動ABCDabcdFFtFn余弦定律1)當(dāng)

≤90°時，γmin

＝

2)當(dāng)

>90°時，γmin

＝180°--

位置:曲柄與機架兩處共線之一當(dāng)

最小或最大時，都有可能出現(xiàn)γmin一般:γmin≥400ABCDabcdFFtFnababemn曲柄滑塊機構(gòu)的壓力角曲柄滑塊機構(gòu)γmin的位置導(dǎo)桿機構(gòu)γmin的位置P四機構(gòu)的死點1搖桿為主動件，2連桿與曲柄兩次共線時，有：此時機構(gòu)不能運動.避免措施：兩組機構(gòu)錯開排列，如火車輪機構(gòu);P稱此位置為：“死點”γ＝0靠飛輪的慣性（如內(nèi)然機、縫紉機等）。A’E’D’G’B’F’C’ABEFDCG縫紉機踏板機構(gòu)

飛機起落架死點鉆床夾具的死點曲柄滑塊機構(gòu)（曲柄為主動件）的死點ee無死點存在曲柄滑塊機構(gòu)（滑塊為主動件）的死點有死點存在4－3平面四桿機構(gòu)設(shè)計

一設(shè)計的基本問題與方法確定各構(gòu)件的尺寸參數(shù)。設(shè)計要求：1)滿足預(yù)定的運動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如起落架等。2)滿足預(yù)定的軌跡，如鶴式起重機、攪拌機等。3)滿足預(yù)定的連桿位置，如鑄造翻箱機構(gòu)。γ設(shè)計方法：解析法、圖解法飛機起落架函數(shù)機構(gòu)ADCBB’C’要求兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù)y=logxxy=logxABCD鶴式起重機攪拌機構(gòu)要求連桿上E點的軌跡為一條卵形曲線要求連桿上E點的軌跡為一條水平直線QABCDEQCBADE連桿曲線圖譜按預(yù)定的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)MNEABCD鑄造翻箱機構(gòu)C’B’ABDC二作圖法設(shè)計四桿機構(gòu)1按連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)a)給定連桿兩組位置有唯一解。B1C1B2C2ADb)給定連桿三組位置有無窮多組解。A’D’B1C1B2C2B3C3AD2按行程速比系數(shù)K設(shè)計1)曲柄搖桿機構(gòu)已知：CD桿長，擺角φ及K，設(shè)計此機構(gòu)。步驟如下：①計算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任取一點D，作等腰三角形腰長為CD，夾角為φ;③連接C1和C2，過C1作直線，使與c1c2成90°－θ

，過C2作直線，使與c1c2成90°－θ設(shè)交于O點。(4）以O(shè)為圓心、oc2長度為半徑畫圓⑤選定A，設(shè)曲柄為a，連桿為b，則AC1=b-a,AC2=a+b，故有：a=(AC2－AC1)/2b=(AC1+AC2)/

2C2DC1y900-

q2qOAEBCAC1=BC-ABAC2=BC+ABAB=—————AC2-AC12BC=—————AC2+AC12曲柄搖桿機構(gòu)ABCD為所求.②設(shè)計.以mL

=…作圖.LAB=

mLAB

=、LBC=

mLBC=.……q=——

1800=K-1K+1…2θ2aC1C2e2)曲柄滑塊機構(gòu)H90°-θoAE已知K，滑塊行程H，偏距e，設(shè)計此機構(gòu)。①計算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。作射線C2O使∠C1C2O=90°－θ。90°-θ⑤作偏距線e，交圓弧于A，即為所求。AC1=b-aAC2=a+b，a=(AC1－AC2)/2b=(AC1+AC2)/

2mnADφ=θD3)導(dǎo)桿機構(gòu)由于θ=φ，設(shè)計此機構(gòu)時，僅需確定曲柄a。①計算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任選D作∠mDn＝φ＝θ，③取A點，使得AD=d,θφ=θAd作角分線;設(shè)已知：機架長度d，K，設(shè)計此機構(gòu)。4）過A點，作導(dǎo)桿極位的垂線AB1與AB2，交點即為B點

a=dsin(φ/2)曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件1）a為最短桿2)a+e≤b.C”abABCB’’B’eC’4、偏置導(dǎo)桿機構(gòu)有曲柄的條件有曲柄，該機構(gòu)是擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。有曲柄，該機構(gòu)是擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。3、導(dǎo)桿機構(gòu)有曲柄的條件有曲柄，該機構(gòu)是擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。有曲柄，該機構(gòu)是轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)。有曲柄，該機構(gòu)是轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機構(gòu)。結(jié)論導(dǎo)桿機構(gòu)總是有曲柄的gg傳動不利，設(shè)計時規(guī)定4050通常，機構(gòu)在運動過程中傳動角是變化的，最小值在哪？導(dǎo)桿機構(gòu)最小傳動角

機構(gòu)的傳動角一般在運動鏈最終一個從動件上度量。車門vγC2B2γ1C1B1abcdγ25.鉸鏈四桿機構(gòu)的運動連續(xù)性指連桿機構(gòu)能否連續(xù)實現(xiàn)給定的各個位置?？尚杏颍簱u桿的運動范圍。不可行域：搖桿不能達到的區(qū)域。設(shè)計時不能要求從一個可行域跳過不可行域進入另一個可