平面連桿機(jī)構(gòu)

1、4.1 概述4.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析4.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化4.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性4.6 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第4章 平面連桿機(jī)構(gòu)4.1 概述 平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干個(gè)構(gòu)件通過(guò)低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，又稱(chēng)為平面低副機(jī)構(gòu)。由四個(gè)構(gòu)件通過(guò)低副聯(lián)接而成的平面連桿機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為四桿機(jī)構(gòu)。如果所有低副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副，這種四桿機(jī)構(gòu)就稱(chēng)為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)由于是低副，為面接觸，所以承受壓強(qiáng)小、便于潤(rùn)滑、磨損較輕，可 承受較大載荷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，構(gòu)件之間的接觸是有構(gòu)件本身的幾何約束來(lái)保 持的，所以構(gòu)件工作可靠可使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)多種形式的運(yùn)動(dòng)，滿足多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求利用

2、平面連桿機(jī)構(gòu)中的連桿可滿足多種運(yùn)動(dòng)軌跡的要求平面連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)根據(jù)從動(dòng)件所需要的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或軌跡來(lái)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，精度不高。運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性難以平衡，不適用于高速場(chǎng)合。4.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析已知機(jī)構(gòu)中主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)，求解機(jī)構(gòu)中其他各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析： 通過(guò)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析可了解機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中構(gòu)件上某些點(diǎn)的位移、速度和加速度以及構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度。本節(jié)主要介紹用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求機(jī)構(gòu)的速度和加速度的方法。4.2.1 同一構(gòu)件上點(diǎn)的速度、加速度分析已知條件：各構(gòu)件的尺寸、位置以及構(gòu)件1的角速度1角加速度1要求：、現(xiàn)在要求出在圖示位置時(shí)構(gòu)件2 上C點(diǎn)、E點(diǎn)的速度，CE加

3、速度 ，CaEa以及構(gòu)件2和構(gòu)件3 的角速度 ，23角加速度 ，234.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析4.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析1.速度分析 （1）求BBlAB1，方向垂直于AB，指向與1的轉(zhuǎn)向一致。 （2）求C B 點(diǎn)與 C 點(diǎn)同為構(gòu)件 2 上的點(diǎn)，根據(jù)理論力學(xué)，做平面運(yùn)動(dòng)的剛體上某一點(diǎn)的速度可以看作是剛體上任選基點(diǎn)的牽連速度和該點(diǎn)繞基點(diǎn)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的合成。因此構(gòu)件 2 上 C 點(diǎn)的速度等于 B 點(diǎn)的速度與 C 點(diǎn)相對(duì) B 點(diǎn)的速度矢量和，即 CBCB大小方向 CDABBClAB1 ？ ？ 4.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析構(gòu)件1與構(gòu)件2在B點(diǎn)組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，所以 2B1B ， 同理 3C2C因此上式中只有兩

4、個(gè)未知數(shù)，可以用矢量多邊形來(lái)求解。 如圖所示，選定速度比例尺為 (m/s/mm) ，任取極點(diǎn)p作矢量，ABpb pb指向同1 的轉(zhuǎn)向一致，長(zhǎng)度Bpb 這樣矢量pb 可以代表B從b點(diǎn)作CB的方向線bcBC 從點(diǎn)作C的方向線pc矢量pc代表C，矢量bc代表CB CpcCBbc，CD并交于c點(diǎn) 4.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析（3） 求23由圖4.1可知 lBCCB2將矢量bc移到機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖中的C點(diǎn)處，則可見(jiàn)2為逆時(shí)針?lè)较?。lCDC3將矢量pc移到機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖中的C點(diǎn)處，則可見(jiàn)3為逆時(shí)針?lè)较颉?（4）求E因?yàn)锽、C、E為同一構(gòu)件上的點(diǎn)，所以可得出下列方程式： BEEBCEC大小lAB1？PC？ 方向ABBECD

5、EC？4.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析后一個(gè)方程只有兩個(gè)未知數(shù)，可用圖解法求解 如圖4.1b所示，過(guò)b點(diǎn)作EB 的方向線BEbe ，過(guò)c點(diǎn)作EC 的方向線CEce ，兩線交于e點(diǎn) 矢量pe 代表E其大小為Epe4.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析2.加速度分析nBnBlAB1（1）求B由已知條件可知：lAB21方向?yàn)锽 A 方向垂直于AB，指向與1 方向一致。 式中有兩個(gè)未知數(shù)，可用矢量圖解法求解（2）求C根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，可建立如下方程式 anCatCanBatBanCBatCB大小lCD23？lAB21lAB1lAB22？方向 4.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析ABbp/ ，其大小為anBabp 任取一點(diǎn)P為極點(diǎn)

6、，作矢量)/(2mmsm如圖C所示，選定加速度比例尺a，指向?yàn)锽A，這樣矢量bp 可以代表接著從b作矢量ABbb ，長(zhǎng)度為atBabb ，指向與1方向一致，則矢量bb 代表；再作BCcb/ ，指向?yàn)镃B，長(zhǎng)度為anCBacb ，矢量cb tBa代表了nCBaBCcc 作為tCBa的方向線；從p作作CDcp/ ，方向?yàn)镃D，長(zhǎng)度為ancacp ，矢量cp 代表nCa過(guò)c 作CDcc ，作為tCa的方向線，與cc 線相交于c4.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析cp 代表了C點(diǎn)的加速度aC、cb 代表aCB，大小分別為cpaaCcbaaCB（3）求a2、a3由圖4.1c可知，cc 代表tCBacc ，代表tC

7、a將它們平移到機(jī)構(gòu)圖中的C點(diǎn)處，可得BCalcca 2逆時(shí)針?lè)较駽Dalcca 3逆時(shí)針?lè)较?.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析（4）求aE 因?yàn)锽、C、E是同一構(gòu)件上的三點(diǎn)，可列出下列方程式EatECaBanEBatEBaCanECa大小方向？bpabpEBl22EB？EBcpacpECl22CE ？EC如圖4.1c所示，過(guò)b點(diǎn)作EBeb/ ，方向從EB，長(zhǎng)度為anEBaeb 再過(guò)e點(diǎn)作tEBa的方向線ee ；同樣過(guò)c點(diǎn)作ec 代表nEBa，再作e 作tECa的方向線ee ，與tEBa的方向線相交于e點(diǎn)。這樣矢量ep 代表aE，矢量eb 代表Aec，大小分別為epaaEebaaEBecaaEC4.2

8、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析4.2.2 組成移動(dòng)副的兩構(gòu)件瞬時(shí)重合點(diǎn)的速度、加速度分析已知條件：要求：機(jī)構(gòu)的位置各構(gòu)件的長(zhǎng)度1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)件1以等角速度試求導(dǎo)桿3的角速度3角加速度34.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析1.速度分析（1）求2Bv構(gòu)件1和構(gòu)件2在B點(diǎn)組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，所以，ABBBlvv112方向垂直于AB，指向與1的方向相同。（2）求3Bv構(gòu)件2和構(gòu)件3組成移動(dòng)副，B2與B3為瞬時(shí)重合點(diǎn)。由理論力學(xué)可知，B3點(diǎn)的絕對(duì)速度等于與其重合的牽連點(diǎn)B2的絕對(duì)速度和B3相對(duì)于B2的相對(duì)速度的合成，即2Bv3Bv23BBv大小方向 ？ABABl1AB ？/BC該式只有兩個(gè)未知數(shù)，可用圖解法求解。如圖4.2b所示，

9、選定速度比例尺mms/mv4.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析任取極點(diǎn)p，作ABpb 2vvBpb22,，則2pb代表2Bv；作BCbb/32，代表23BBv的方向線，作BCpb 3，代表3Bv的方向線，二者相交于b3點(diǎn)，3pb代表3Bv，矢量32bb代表23BBv則矢量（注意其矢量的指向與相對(duì)應(yīng)速度下標(biāo)的順序相反）。速度的大小分別為,33pbvvB3223bbvvBB4.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析2.加速度分析2Ba（1）求2Ba1Ba，其大小為ABBla212，方向?yàn)锽A。（2）求3Ba由理論力學(xué)可知，B3點(diǎn)的絕對(duì)加速度3Ba等于牽連加速度2Ba哥氏加速度kBBa23和相對(duì)加速度rBBa23的合成，其中

10、哥氏加232322BBkBBva，方向由相對(duì)速度23BBv速度的大小的指向順著牽連角速度2轉(zhuǎn)過(guò)90而得，即nBa3tBa32BakBBa23rBBa23大小方向BCl23CB ？BCABl21BA 232322BBkBBvaBC？/BC4.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析選定加速度比例尺為mmsma2/，作加速度多邊形（如圖4.2c所示），其中2bp 代表,2Bakb 2代表,23kBBa3bk 代表,23rBBa3bp 代表3Ba3bp 代表,3nBa33bb 代表tBa3所以33bpaaB，方向由p指向3b（3）求a3將33bb 移至B點(diǎn)，得BCtBlaa33，方向?yàn)槟鏁r(shí)針。由于構(gòu)件2、構(gòu)件3組成移

11、動(dòng)副，所以 。324.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析平面機(jī)構(gòu)力分析的主要目的：根據(jù)作用在平面機(jī)構(gòu)上的已知外力和慣性力，確定各運(yùn)動(dòng)副中的反力，進(jìn)而確定為維持機(jī)構(gòu)按給定規(guī)律運(yùn)動(dòng)所需的平衡力或平衡力矩。 力分析通常用于計(jì)算機(jī)構(gòu)各零件的強(qiáng)度、確定機(jī)械效率以及機(jī)械工作時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩等。 4.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析4.3.1 運(yùn)動(dòng)副的摩擦 1.移動(dòng)副中的摩擦力滑塊1和平面2組成移動(dòng)副，滑塊受力F作用沿水平相左移動(dòng)。力F與接觸面法線的夾角為 可以將F分解成切向力Ft和法向力FnnFF1tan根據(jù)摩擦定律， Ff=f FN， 由圖4.3可知 fFFNftan由上述兩式可得tantantantanFFFFfNnt4.3

12、平面機(jī)構(gòu)的力分析由上式可知：（1）當(dāng)外力F的作用線在摩擦角所包圍的區(qū)域之外，此時(shí)FtFf，滑塊作加速運(yùn)動(dòng)；（2）當(dāng)外力F的作用線在摩擦角所包圍的區(qū)域的面上，此時(shí)Ft=Ff，滑塊作等速運(yùn)動(dòng)。若滑塊原來(lái)是靜止的，則保持靜止不動(dòng)；（3）當(dāng)外力F的作用線在摩擦角所包圍的區(qū)域的里面，此時(shí)FtFf，滑塊作減速運(yùn)動(dòng)，直到靜止。若滑塊原來(lái)靜不動(dòng)，則不論用多大的外力都無(wú)法推動(dòng)滑動(dòng)使其運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為自鎖。4.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析兩個(gè)構(gòu)件組成非平面移動(dòng)副時(shí)的情況，如圖所示。 根據(jù)平衡條件得 在z方向2122NffFFF在xy平面內(nèi)sin221NrFF sin2/rffFF rvrFffFFsin/4.3 平面機(jī)

13、構(gòu)的力分析2.轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦力 圖示為轉(zhuǎn)動(dòng)副中摩擦力的情況。軸頸1與軸承2組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，F(xiàn)f為作用在軸頸上的徑向載荷。無(wú)論FR21的方向如何，與軸心的距離始終等于 總反力的作用線始終與摩擦圓相切 軸頸在力矩M的作用下相對(duì)軸承以角速度12傳動(dòng)。當(dāng)軸頸作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由圖可見(jiàn) ，21RfFM由軸頸半徑r和當(dāng)量摩擦系數(shù)f0決定。0rf的值4.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析推力軸承的軸頸與軸承也構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，其接觸面可以是任意旋轉(zhuǎn)體的表面 如圖4.8所示。Fa為軸向載荷，r和R分別為圓環(huán)面的內(nèi)、外半徑，f為滑動(dòng)摩擦系數(shù)，則摩擦力矩Mf為frFMaf對(duì)于非跑合軸頸223332rRrRr對(duì)于跑合軸頸)(21rRr4.3

14、平面機(jī)構(gòu)的力分析4.3.2 機(jī)構(gòu)受力分析1.運(yùn)動(dòng)副中作用力的特點(diǎn) （1）轉(zhuǎn)動(dòng)副 約束反力的大小與方向未知。當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r，離作用線通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)中心；當(dāng)計(jì)及摩擦?xí)r，約束反力逆相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)動(dòng)中心偏離一個(gè)摩擦圓半徑的距離。 （2）移動(dòng)副 約束反力的大小與作用點(diǎn)未知。當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r，力的方向垂直于相對(duì)移動(dòng)方向；當(dāng)計(jì)及摩擦?xí)r，約束反力逆相對(duì)移動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)一個(gè)摩擦角。 （3）平面高副 約束反力的大小未知。當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r，約束反力過(guò)接觸點(diǎn)的公法線；當(dāng)計(jì)及摩擦?xí)r，約束反力過(guò)接觸點(diǎn)，并相對(duì)于公法線逆相對(duì)滑動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)一個(gè)摩擦角。 4.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析2.計(jì)及摩擦力時(shí)的靜力分析（不考慮慣性力）構(gòu)件力平衡的特點(diǎn)為：1.不

15、含力偶的二力桿，兩個(gè)力等值、共線、反向。2.含力偶的二力桿，兩個(gè)力值、反向、不共線，相距 h = M/F。3.不含力偶的三力桿，三個(gè)力匯交于一點(diǎn)。4.確定摩擦總反力FRik的方位時(shí)，首先粗略判斷FRik的指向，然后確定相對(duì)角速度 的轉(zhuǎn)向，使FRik與摩擦圓相切，并對(duì)鉸鏈中心所形成的力矩方向與 的方向相反。kiki4.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析4.3.3 機(jī)械效率及自鎖1機(jī)械效率的計(jì)算 機(jī)械在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)周期內(nèi)，驅(qū)動(dòng)力所作的功Wd等于工作阻力所作的功Wr和有害阻力所作的功Wf之和，即 WWWfrd通常用來(lái)表示機(jī)械對(duì)能量的利用程度 11WWWWWWWdfdfddr用功率表示的機(jī)械效率 PPPPdfdr

16、14.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析機(jī)械效率也可以用力或力矩的表達(dá)式表示 圖為一機(jī)械傳動(dòng)示意圖。設(shè)Fd為驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)r為生產(chǎn)阻力， 分別為在Fd和Fr的作用點(diǎn)處沿其作用線方向上的速度 d和rvFvFPPddrrdr 假設(shè)機(jī)械中不存在摩擦（即理想機(jī)械），設(shè)理想驅(qū)動(dòng)力用Fd0表示，此時(shí)輸入功率與輸出功率相等，即 vFvFddrr0（4.12）將上式帶入式（4.12）得FFvFvFPPdddddddr004.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析2機(jī)械的自鎖 由于機(jī)械中總存在著損失功，所以機(jī)械效率 1。若機(jī)械的輸入功全部消耗于摩擦，結(jié)果就沒(méi)有有用功輸出，則 =0。若機(jī)械的輸入功不足克服摩擦阻力消耗的功，則 0。在這種情況下不管驅(qū)

17、動(dòng)力多大都不能使機(jī)械運(yùn)動(dòng)，機(jī)械發(fā)生自鎖。因此機(jī)械自鎖的條件是 0，其中 =0為自鎖狀態(tài)，并不可靠。4.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析4.3.4 螺旋機(jī)構(gòu)的效率 圖a 所示為矩形螺旋，設(shè)其螺母上承受一軸向載荷Fr，根據(jù)螺紋形成原理，可將其沿中徑d2展開(kāi)成一升角為的斜面，如圖b所示。 4.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析 當(dāng)以力矩Md擰緊螺母時(shí)，相當(dāng)于滑塊在驅(qū)動(dòng)力Fd作用下克服阻力Fr沿斜面等速上升，如圖a所示。Fd為作用在螺母中徑d2上的圓周力，設(shè)此時(shí)斜面對(duì)滑塊的全反力為FR21， 則根據(jù)滑塊的力平衡方程可得 Fd + Fr + FR21 = 0 作力多邊形（如圖b所示），由圖可得)tan(rdFF4.3 平面機(jī)構(gòu)的

18、力分析則擰緊螺母的力矩為)tan(2222dFdFMrdd若不考慮摩擦力 0則由上式的理想驅(qū)動(dòng)力矩為 tan220dFMrd則，其效率為)tan(/0ddMM4.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析 當(dāng)擰松螺母時(shí)相當(dāng)于滑塊在力Fr作用下下滑（見(jiàn)圖c），此時(shí)力多邊形如圖d所示。設(shè)為維持滑塊等速下滑的支持力為，則)tan(rdFF則支持阻力矩為 )tan(22dFMrd若不考慮摩擦力 0則由上式的理想驅(qū)動(dòng)力矩為tan220dFMrd此時(shí)效率為tan/ )tan(/0ddMM4.3 平面機(jī)構(gòu)的力分析 如果要求螺母在力 Fr作用下不會(huì)自動(dòng)松脫，即要求機(jī)構(gòu)自鎖，必須使 ，故螺紋自鎖的條件為0 所以三角螺紋的摩擦阻力大、

19、效率低，易發(fā)生自鎖，常用作聯(lián)接螺紋。矩形螺紋效率高，常用作傳動(dòng)螺紋。 由于1cosa，則v 與矩形螺紋類(lèi)似，三角螺紋相當(dāng)于楔形滑塊在楔形槽面內(nèi)滑動(dòng)，只需將上述的摩擦角改稱(chēng)當(dāng)量摩擦角v即可 。 )cos/arctan(arctanaffvv 1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在兩連架桿中，一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿。應(yīng)用舉例：牛頭刨床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、攪面機(jī)、衛(wèi)星天線、飛剪縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)、自行車(chē)、走步機(jī)、送料機(jī)構(gòu) 一般曲柄主動(dòng)，將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為搖桿的擺動(dòng)，也可搖桿主動(dòng)，曲柄從動(dòng)。運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：根據(jù)連架桿運(yùn)動(dòng)形式的不同，可分為三種基本形式4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化4.4.1 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例攪

20、面機(jī)4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例衛(wèi)星接收裝置4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例自行車(chē)4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例跑步機(jī)4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)兩連桿架均為曲柄的四桿機(jī)構(gòu)4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化應(yīng)用舉例：慣性篩、插床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：從動(dòng)曲柄變速回轉(zhuǎn)4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化慣性篩雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化插床機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用

21、實(shí)例4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化3.雙搖桿機(jī)構(gòu)兩連桿架均為搖桿的四桿機(jī)構(gòu)港口起重機(jī)、飛機(jī)起落架、車(chē)輛的前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例：4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例港口起重機(jī)選擇連桿上合適的點(diǎn)，軌跡為近似的水平直線4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例飛機(jī)起落架4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化車(chē)輛的前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化風(fēng)扇搖頭雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化4.4.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化1.擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副，使轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化曲柄滑快機(jī)構(gòu)演化2.取不同的構(gòu)件為機(jī)架4.4

22、 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化當(dāng)構(gòu)件2和構(gòu)件4均能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，小型刨床就是應(yīng)用實(shí)例4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化 當(dāng)桿2的長(zhǎng)度小于機(jī)架長(zhǎng)度時(shí)，導(dǎo)稈4只能作來(lái)回?cái)[動(dòng)，又稱(chēng)為擺動(dòng)導(dǎo)稈機(jī)構(gòu)，牛頭刨中的主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是他的應(yīng)用實(shí)例4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化當(dāng)以構(gòu)件3為機(jī)架時(shí)，可演化成移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，圖示壓水機(jī)就是實(shí)例4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化 如果兩個(gè)移動(dòng)副代替鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，便可得到三種不同形式的四桿機(jī)構(gòu)曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例縫紉機(jī)針運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化4.4 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)4.4 四桿機(jī)

23、構(gòu)的基本形式及其演化 雙滑塊機(jī)構(gòu) 設(shè)ad，則當(dāng)AB 桿能繞軸A 相對(duì)于AD 桿作整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，AB 桿必須占據(jù)與AD 桿共線的兩個(gè)位置a d ， a b ， a c 在BCD中b (d-a)+c在BCD中即 a+bd+c c(d-a)+b即 a+cd+b a+db+c 將式3-1、3-2、3-3兩兩相加，可得即AB桿為最短桿4.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性4.5.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有一個(gè)曲柄的條件：(1) 最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和；(2) 最短桿為連架桿。選任一桿為機(jī)架，都能實(shí)現(xiàn)完全相同的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，這稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)的可逆性。在一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)中，選取不同的構(gòu)件作

24、機(jī)架，以獲得輸出構(gòu)件與輸入構(gòu)件間不同的運(yùn)動(dòng)特性。這一方法稱(chēng)為連桿機(jī)構(gòu)的倒置。4.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性4.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性可用以下方法來(lái)判別鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類(lèi)型：2.若機(jī)構(gòu)滿足桿長(zhǎng)之和條件，則(1) 以最短桿的鄰邊為機(jī)架時(shí)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(2) 以最短桿為機(jī)架時(shí)為雙曲柄機(jī)構(gòu)(3) 以最短桿的對(duì)邊為機(jī)架時(shí)為雙搖桿機(jī)構(gòu)1.若機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)之和條件則只能成為雙搖桿機(jī)構(gòu)4.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性4.5.2 壓力角和傳動(dòng)角1.壓力角壓力角：從動(dòng)件所受的力F與受力點(diǎn)速度Vc所夾的銳角。有效分力：Ft=Fcos有害分力：Fr=Fsin愈小，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能愈好。2.傳動(dòng)角g傳動(dòng)角： 連桿與從動(dòng)

25、件所夾的銳角g g。 g g=900- g越大，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能越好，設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)使gmin40，對(duì)于高速大功率機(jī)械應(yīng)使gmin50。3.最小傳動(dòng)角的位置鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在曲柄與機(jī)架共線的兩位置出現(xiàn)最小傳動(dòng)角。4.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性對(duì)于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動(dòng)件為曲柄時(shí)，最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架垂直的位置。對(duì)于擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)由于在任何位置時(shí)主動(dòng)曲柄通過(guò)滑塊傳給從動(dòng)桿的力的方向，與從動(dòng)桿上受力點(diǎn)的速度方向始終一致，所以傳動(dòng)角等于90度。4.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性4.5.3 急回特性急回特性機(jī)構(gòu)工作件返回行程速度大于工作行程的特性。工作行程時(shí)：V1=C1C2/t1 返回行程時(shí)：V2=C1C2/t

26、2行程速比系數(shù)K為了表示工作件往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的急回程度，用V2和V1的比值K來(lái)描述。由上式可得：111800kk00112122121121180180/tttcctccVVk急回特性的作用四桿機(jī)構(gòu)的急回特性可以節(jié)省空間，提高生產(chǎn)率。4.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性4.5.4 死點(diǎn)死點(diǎn)的位置在從動(dòng)曲柄與連桿共線的連個(gè)位置之一時(shí)，出現(xiàn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角g=0，壓力角=90的情況，這時(shí)連桿對(duì)從動(dòng)曲柄的作用里恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，不能推動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的這種位置稱(chēng)為死點(diǎn)位置。死點(diǎn)的利弊利：工程上利用死點(diǎn)進(jìn)行工作。 弊：機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)，從動(dòng)件將出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)方向不確定現(xiàn)象，對(duì)傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)不利度過(guò)死點(diǎn)的方法增大從動(dòng)件的質(zhì)量、利用慣性度過(guò)死點(diǎn)位置。采用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列的方法4.6 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程：已知條件構(gòu)件尺寸 兩類(lèi)基本問(wèn)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； 三種設(shè)計(jì)方法： 圖解法 解析法 實(shí)驗(yàn)法 已知條件：運(yùn)動(dòng)條件、幾何條件、動(dòng)力條件。簡(jiǎn)明易懂，精確性差