機(jī)械原理第三章白

1、3-1 3-1 概述概述( (特點(diǎn)與基本設(shè)計(jì)問題特點(diǎn)與基本設(shè)計(jì)問題) )（1）由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接而成的）由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)稱為連桿機(jī)構(gòu)稱為連桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu). . 一、定義與分類一、定義與分類（2）連桿機(jī)構(gòu)可分為）連桿機(jī)構(gòu)可分為 空間連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)和和 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)二、連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)二、連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 承受載荷大，便于潤(rùn)滑承受載荷大，便于潤(rùn)滑 制造方便，易獲得較高的精度制造方便，易獲得較高的精度 兩構(gòu)件之間的接觸靠幾何封閉實(shí)現(xiàn)兩構(gòu)件之間的接觸靠幾何封閉實(shí)現(xiàn) 實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡要求實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌

2、跡要求 缺點(diǎn)缺點(diǎn): : 慣性力不易平衡慣性力不易平衡 不易精確實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌不易精確實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡要求跡要求三、設(shè)計(jì)基本問題三、設(shè)計(jì)基本問題 實(shí)現(xiàn)給定位置的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)給定位置的設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)常用設(shè)計(jì)方法：常用設(shè)計(jì)方法： 圖解法；解析法；圖譜法和模型實(shí)驗(yàn)法圖解法；解析法；圖譜法和模型實(shí)驗(yàn)法3-2 3-2 平面連桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其演化平面連桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其演化一、基本類型（鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)）及應(yīng)用一、基本類型（鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)）及應(yīng)用 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu) 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu) 曲

3、柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)機(jī)架機(jī)架連架桿曲連架桿曲柄柄連架桿搖連架桿搖桿桿連桿連桿周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副 周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副(圓周副圓周副)擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副命名命名: :以連架桿命名以連架桿命名二、平面連桿機(jī)構(gòu)的演化二、平面連桿機(jī)構(gòu)的演化人們認(rèn)為所有的四桿機(jī)構(gòu)都是由四桿機(jī)構(gòu)的基本形式演化來得。人們認(rèn)為所有的四桿機(jī)構(gòu)都是由四桿機(jī)構(gòu)的基本形式演化來得。1 1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化改變運(yùn)動(dòng)副類型改變運(yùn)動(dòng)副類型轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副e改變構(gòu)件改變構(gòu)件相對(duì)尺寸相對(duì)尺寸改變構(gòu)件相對(duì)尺寸改變構(gòu)件相對(duì)尺寸e0曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2 2、雙曲柄機(jī)構(gòu)的演化、雙曲柄機(jī)構(gòu)的演化改變運(yùn)動(dòng)副類型改變運(yùn)

4、動(dòng)副類型轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動(dòng)副類型改變運(yùn)動(dòng)副類型轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副雙轉(zhuǎn)塊桿機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊桿機(jī)構(gòu)改變構(gòu)件改變構(gòu)件相對(duì)尺寸相對(duì)尺寸0改變構(gòu)件改變構(gòu)件相對(duì)尺寸相對(duì)尺寸3 3、雙搖桿機(jī)構(gòu)的演化、雙搖桿機(jī)構(gòu)的演化改變運(yùn)動(dòng)副類型改變運(yùn)動(dòng)副類型轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動(dòng)副類型改變運(yùn)動(dòng)副類型轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)0改變構(gòu)件改變構(gòu)件相對(duì)尺寸相對(duì)尺寸00改變構(gòu)件改變構(gòu)件相對(duì)尺寸相對(duì)尺寸4 4、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化改變運(yùn)動(dòng)副類型改變運(yùn)動(dòng)副類型轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副改變

5、構(gòu)件改變構(gòu)件相對(duì)尺寸相對(duì)尺寸正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)改變機(jī)架改變機(jī)架定為機(jī)架定為機(jī)架雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的演化方式平面四桿機(jī)構(gòu)的演化方式(2) 改變相對(duì)桿長(zhǎng)改變相對(duì)桿長(zhǎng)(3) 選不同構(gòu)件作機(jī)架選不同構(gòu)件作機(jī)架 (1)(1) 改變運(yùn)動(dòng)副類型改變運(yùn)動(dòng)副類型 轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副 移動(dòng)副移動(dòng)副 3-3 3-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性一、一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件（整轉(zhuǎn)副條件）平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件（整轉(zhuǎn)副條件）1、四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件、四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件aabcbcd黑色三角形黑色三角形(曲柄與機(jī)架延伸共線曲柄與機(jī)架延伸共線)成立成立bdaccdabcbda紅色三角形紅色三角

6、形(重疊共線重疊共線)成立成立ba-dcca-dbcba-dda 比較比較bdaccdabcbdaba-dcca-dbcba-dcbdaa-dcbdacdaca-dbca-dbbdaba-dcba-dccbdaca-dbba-dcca ba da a最短最短abcd該機(jī)構(gòu)中構(gòu)件該機(jī)構(gòu)中構(gòu)件a最短，最短，構(gòu)件構(gòu)件a能否整周回轉(zhuǎn)？能否整周回轉(zhuǎn)？最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于等于其它兩桿長(zhǎng)度之和最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于等于其它兩桿長(zhǎng)度之和最短桿是連架桿或機(jī)架最短桿是連架桿或機(jī)架cbdaca-dbba-dcca ba da a最短最短cbdacdbabdca最短桿與最長(zhǎng)桿之和最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于等于其它兩桿長(zhǎng)

7、小于等于其它兩桿長(zhǎng)度之和度之和最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于等于其它兩桿長(zhǎng)度之和最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于等于其它兩桿長(zhǎng)度之和這是鉸鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈有周轉(zhuǎn)副的幾何條件這是鉸鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈有周轉(zhuǎn)副的幾何條件abcddcba當(dāng)最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于等于其它兩桿長(zhǎng)度之和即當(dāng)最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于等于其它兩桿長(zhǎng)度之和即該式表明鉸鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈有兩個(gè)周轉(zhuǎn)動(dòng)副該式表明鉸鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈有兩個(gè)周轉(zhuǎn)動(dòng)副, ,并且這兩個(gè)周轉(zhuǎn)副在最短桿的兩端。并且這兩個(gè)周轉(zhuǎn)副在最短桿的兩端。最短桿是連架桿或機(jī)架最短桿是連架桿或機(jī)架abcd周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副最短桿最短桿a a是機(jī)架時(shí)，連架桿是機(jī)架時(shí)，連架桿b,db,d都是曲

8、柄都是曲柄最短桿最短桿a a是連架桿時(shí)，是連架桿時(shí)，b b或者或者d d是機(jī)架，是機(jī)架，a a是曲柄是曲柄c c是機(jī)架時(shí)，無(wú)曲柄是機(jī)架時(shí)，無(wú)曲柄雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)2*、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件ababemn構(gòu)件構(gòu)件a能通過能通過m點(diǎn)的條件是：點(diǎn)的條件是：bea構(gòu)件構(gòu)件a能通過能通過n點(diǎn)的條件是：點(diǎn)的條件是：bea曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件bea3*、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件dadadada 有曲柄，該機(jī)有曲柄，該機(jī)構(gòu)是擺動(dòng)導(dǎo)桿構(gòu)是擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。da 有曲柄，該機(jī)有曲柄，該機(jī)構(gòu)是

9、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿構(gòu)是轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。da 有曲柄，該機(jī)有曲柄，該機(jī)構(gòu)是轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)是轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。構(gòu)。結(jié)論結(jié)論導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)總導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)總是有曲柄的是有曲柄的4*、偏置導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件、偏置導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件daedaee-da e-da 有曲柄，該機(jī)有曲柄，該機(jī)構(gòu)是擺動(dòng)導(dǎo)桿構(gòu)是擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。有曲柄，該機(jī)有曲柄，該機(jī)構(gòu)是擺動(dòng)導(dǎo)桿構(gòu)是擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。daeedae-dedadae沒有曲柄。沒有曲柄。有曲柄，該機(jī)有曲柄，該機(jī)構(gòu)是轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿構(gòu)是轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。結(jié)論結(jié)論偏置導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)有偏置導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件是曲柄的條件是edae,da二、急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù)二、急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù)1. 極位夾角

10、極位夾角 當(dāng)機(jī)構(gòu)從動(dòng)件處于兩極限位置時(shí)，主動(dòng)件曲柄在兩相應(yīng)位當(dāng)機(jī)構(gòu)從動(dòng)件處于兩極限位置時(shí)，主動(dòng)件曲柄在兩相應(yīng)位置所夾的角置所夾的角CADabdBBCC曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角eABBCC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極位夾角曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極位夾角dABBD擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角2. 2. 急回運(yùn)動(dòng)急回運(yùn)動(dòng) 當(dāng)曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，通常把從動(dòng)件往復(fù)當(dāng)曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，通常把從動(dòng)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度快慢不同的運(yùn)動(dòng)稱為急回運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)速度快慢不同的運(yùn)動(dòng)稱為急回運(yùn)動(dòng)。Dabd1B2B1C2Cccab12A主動(dòng)件主動(dòng)件a a21ABAB 時(shí)間：時(shí)間：1t轉(zhuǎn)角：轉(zhuǎn)角：1運(yùn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)：從

11、動(dòng)件從動(dòng)件c c21DCDC 1t12ABAB 時(shí)間：時(shí)間：2t轉(zhuǎn)角：轉(zhuǎn)角：2運(yùn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)：12DCDC 2t從動(dòng)件從動(dòng)件c c的的平均角速度：平均角速度：:DCDC2113t:DCDC1223t 1111180t1122-180t21tt 33 通常把從動(dòng)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)平均速度的比通常把從動(dòng)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)平均速度的比值值(大于大于1)稱為行程速比系數(shù)，用稱為行程速比系數(shù)，用K表示。表示。11180KK180180K3. 行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K33K 度從動(dòng)件慢速行程平均速度從動(dòng)件快速行程平均速13t23t 1111180t1122-180t三、壓力角和傳動(dòng)角三、壓力角和傳動(dòng)角FVScosSFW壓力

12、角：壓力角：力力F F的作用線與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度的作用線與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度V V所夾的銳角所夾的銳角稱為壓力角。稱為壓力角。傳動(dòng)角：傳動(dòng)角：壓力角的余角壓力角的余角稱為傳動(dòng)角稱為傳動(dòng)角cosSFW在其它條件不變的情況下壓力角在其它條件不變的情況下壓力角越小，作功越小，作功W W越大越大壓力角是機(jī)構(gòu)傳力性能的一個(gè)重要指標(biāo)，它是力的利用率大小壓力角是機(jī)構(gòu)傳力性能的一個(gè)重要指標(biāo)，它是力的利用率大小的衡量指標(biāo)。的衡量指標(biāo)。bccos2cbBDadcos2daBD222222ABCDabcdFFtFncVminmax2bc2adcosda-cbcos222290曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角9

13、0180ABCDabcdFFtFncVminmaxababemnmaxmin曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的壓力角曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的壓力角四、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置四、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置所謂死點(diǎn)位置就是指從動(dòng)件的傳動(dòng)角等于零或者壓力角等于所謂死點(diǎn)位置就是指從動(dòng)件的傳動(dòng)角等于零或者壓力角等于9090 時(shí)機(jī)構(gòu)所處的位置。時(shí)機(jī)構(gòu)所處的位置。1. 死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置Dabd1B2B1C2CccabABC如何確定機(jī)構(gòu)的如何確定機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置？死點(diǎn)位置？分析分析B、C點(diǎn)的壓力角點(diǎn)的壓力角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（曲柄為主動(dòng)件）的死點(diǎn)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（曲柄為主動(dòng)件）的死點(diǎn)無(wú)死點(diǎn)存在無(wú)死點(diǎn)存在DABCMBvBFCFCvC0BABMFB曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（搖桿為主動(dòng)件

14、）的死點(diǎn)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（搖桿為主動(dòng)件）的死點(diǎn)AB與與BC共線時(shí)共線時(shí)90B或者或者0B機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)存在機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)存在DABCMBvBFCFCv0CBCDMFC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（曲柄為主動(dòng)件）的死點(diǎn)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（曲柄為主動(dòng)件）的死點(diǎn)eABCMBFBvCFCvABMFB0BCeABCBFBvCFCvB0C無(wú)死點(diǎn)存在無(wú)死點(diǎn)存在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（滑塊為主動(dòng)件）的死點(diǎn)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（滑塊為主動(dòng)件）的死點(diǎn)有死點(diǎn)存在有死點(diǎn)存在2. 2. 死點(diǎn)位置的應(yīng)用死點(diǎn)位置的應(yīng)用飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架夾具夾具火車輪火車輪3. 3. 避免死點(diǎn)位置的危害避免死點(diǎn)位置的危害加虛約加虛約束的平束的平行四邊行四邊形機(jī)構(gòu)形機(jī)構(gòu)加虛約束的平行四邊形機(jī)

15、構(gòu)加虛約束的平行四邊形機(jī)構(gòu)3-4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、平面連桿設(shè)計(jì)的基本問題一、平面連桿設(shè)計(jì)的基本問題1. 1. 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)1) 根據(jù)給定的設(shè)計(jì)要求選定機(jī)構(gòu)型式；根據(jù)給定的設(shè)計(jì)要求選定機(jī)構(gòu)型式；2) 確定各構(gòu)件尺寸，并要滿足結(jié)構(gòu)條件、動(dòng)力條件和運(yùn)確定各構(gòu)件尺寸，并要滿足結(jié)構(gòu)條件、動(dòng)力條件和運(yùn)動(dòng)連續(xù)條件等。動(dòng)連續(xù)條件等。2. 2. 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的三大類基本命題平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的三大類基本命題1) 滿足預(yù)定運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要求滿足預(yù)定運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要求2) 滿足預(yù)定的連桿位置要求滿足預(yù)定的連桿位置要求3) 滿足預(yù)定的軌跡要求滿足預(yù)定的軌跡要求

16、滿足預(yù)定運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要求滿足預(yù)定運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要求要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角能夠滿足預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置關(guān)系；要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角能夠滿足預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置關(guān)系；要求在原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定的條件下，從動(dòng)件能夠準(zhǔn)確地要求在原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定的條件下，從動(dòng)件能夠準(zhǔn)確地或近似地滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求。或近似地滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求。滿足兩連架桿轉(zhuǎn)角的預(yù)定對(duì)應(yīng)位置關(guān)系要求的機(jī)構(gòu)示例滿足兩連架桿轉(zhuǎn)角的預(yù)定對(duì)應(yīng)位置關(guān)系要求的機(jī)構(gòu)示例車門開閉機(jī)構(gòu)車門開閉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角應(yīng)大小相等，設(shè)計(jì)時(shí)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角應(yīng)大小相等，方 向 相 反 ， 以 實(shí) 現(xiàn) 車 門 的 起 閉方 向 相 反 ， 以 實(shí) 現(xiàn) 車 門 的 起 閉滿足預(yù)定

17、運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要求機(jī)構(gòu)滿足預(yù)定運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要求機(jī)構(gòu)示例示例對(duì)數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)對(duì)數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)近似再現(xiàn)函數(shù)近似再現(xiàn)函數(shù) y = log x的平面四桿機(jī)的平面四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)（2）滿足預(yù)定的連桿位置要求）滿足預(yù)定的連桿位置要求設(shè)計(jì)時(shí)要求連桿能依次點(diǎn)據(jù)一系列的預(yù)定設(shè)計(jì)時(shí)要求連桿能依次點(diǎn)據(jù)一系列的預(yù)定位置。位置。( (又稱為導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)又稱為導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ) ) 機(jī)構(gòu)示例機(jī)構(gòu)示例飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求機(jī)輪在放下和收起時(shí)連設(shè)計(jì)時(shí)要求機(jī)輪在放下和收起時(shí)連桿桿BC占據(jù)圖示的兩個(gè)共線位置。占據(jù)圖示的兩個(gè)共線位置。 （3）滿足預(yù)定的軌跡要求）滿足預(yù)定的軌跡要求設(shè)計(jì)時(shí)要求在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中，連桿上某點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡

18、設(shè)計(jì)時(shí)要求在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中，連桿上某點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡。(又又稱為軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)稱為軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì))機(jī)構(gòu)示例機(jī)構(gòu)示例鶴式起重機(jī)鶴式起重機(jī)機(jī)構(gòu)示例機(jī)構(gòu)示例攪拌機(jī)機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)機(jī)構(gòu)3. 3. 設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法: : 1 1）圖解法）圖解法 2 2）解析法）解析法 3 3）實(shí)驗(yàn)法）實(shí)驗(yàn)法二、用圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、用圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 1. 按給定的行程速比系數(shù)按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)要求實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)要求2. 按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)給定連桿位置（軌跡）要求實(shí)現(xiàn)給定連桿位置（軌跡）要求3. 按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩

19、連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)給定連實(shí)現(xiàn)給定連架架桿位置桿位置（軌跡）要求（軌跡）要求 1. 按給定的行程速比系數(shù)按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：已知搖桿的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)要求：已知搖桿的長(zhǎng)度CD、擺角擺角 及行程速比系數(shù)及行程速比系數(shù)K。設(shè)計(jì)過程：設(shè)計(jì)過程：1) 計(jì)算極位夾角：計(jì)算極位夾角：11180 KK 2) 選定機(jī)構(gòu)比例尺，作出極位圖：選定機(jī)構(gòu)比例尺，作出極位圖：GF(除弧除弧FG以外以外)?M N90- C1C2D P B1B2A3) 聯(lián)聯(lián)C1C2，過，過C2 作作C2M C1C2 ；另過；另過C1作作 C2C1N=90 - 射線射線C1

20、N，交交C1M于于P點(diǎn)；點(diǎn)；4) 以以C1P 為直徑作圓為直徑作圓 ，則，則該圓上任一點(diǎn)均可作為該圓上任一點(diǎn)均可作為A鉸鏈，有無(wú)窮多解。鉸鏈，有無(wú)窮多解。abACabAC21設(shè)曲柄長(zhǎng)度為設(shè)曲柄長(zhǎng)度為a，連桿長(zhǎng)度為，連桿長(zhǎng)度為b，則，則:222121ACACbACACa AE2aOaObC1C2D 欲得確定解，則需附加條件：欲得確定解，則需附加條件：(1)給定機(jī)架長(zhǎng)度給定機(jī)架長(zhǎng)度d；(2)給定曲柄長(zhǎng)度給定曲柄長(zhǎng)度a；(3)給定連桿長(zhǎng)度給定連桿長(zhǎng)度b(1)給定機(jī)架長(zhǎng)度給定機(jī)架長(zhǎng)度d的解：的解：(2)給定曲柄長(zhǎng)度給定曲柄長(zhǎng)度a的解：的解：作圖步驟：以作圖步驟：以O(shè)aOa為圓心過為圓心過C C1 1、

21、C C2 2作圓作圓，以，以C C1 1為圓心為圓心2a2a為為半徑交圓半徑交圓于于E E點(diǎn)，連點(diǎn)，連C C1 1E E交交圓圓于于A A點(diǎn)。點(diǎn)。abACabAC 21證明：證明：aACAC221 22ACAEAEOOACaa(3)給定連桿長(zhǎng)度給定連桿長(zhǎng)度b的解：的解： 90- PE2b AC1C2D OaOb作圖步驟：以作圖步驟：以O(shè) Ob b為圓心過為圓心過C C1 1、C C2 2作圓作圓，以，以C C1 1為圓心為圓心2b2b為為半徑交圓半徑交圓于于E E點(diǎn)，連點(diǎn)，連C C1 1E E交交圓圓于于A A點(diǎn)。點(diǎn)。證明：證明：abACabAC 21bACAC221 22ACAEAEOOAC

22、bb 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)對(duì)于擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),由于其導(dǎo)桿的擺角由于其導(dǎo)桿的擺角 剛好等于其極位夾角剛好等于其極位夾角，因此因此，只要給只要給定曲柄長(zhǎng)度定曲柄長(zhǎng)度LAB (或給定機(jī)架長(zhǎng)度或給定機(jī)架長(zhǎng)度LAD)和和行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K就可以求得機(jī)構(gòu)就可以求得機(jī)構(gòu)。已知：已知：機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度d，K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。=mndAD=BADBi.計(jì)算計(jì)算180 (K-1)/(K+1)；ii. 任選任選D作作mDniii. 取取A點(diǎn)，使得點(diǎn)，使得AD=d, 則則: a = d sin(/2)2. 2. 按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1)1

23、)已知連桿上兩活動(dòng)鉸鏈的中心已知連桿上兩活動(dòng)鉸鏈的中心B B、C C位置（即已知位置（即已知L LBCBC）2)2)已知機(jī)架上固定鉸鏈的中心已知機(jī)架上固定鉸鏈的中心A A、D D位置（即已知位置（即已知L LADAD）a.已知連桿在運(yùn)動(dòng)中的兩個(gè)位置已知連桿在運(yùn)動(dòng)中的兩個(gè)位置B1C1、B2C2 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)b.已知連桿上在運(yùn)動(dòng)中的三個(gè)位置已知連桿上在運(yùn)動(dòng)中的三個(gè)位置B1C1、B2C2 、B3C3，設(shè)計(jì)四，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。桿機(jī)構(gòu)。a.a.已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置E E1 1F F1 1 、 E E2 2F F2 2 ，設(shè)計(jì)四，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)桿機(jī)構(gòu)b.

24、b.已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置E E1 1F F1 1、E E2 2F F2 2、E E3 3F F3 3 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1)1)已知連桿上兩活動(dòng)鉸鏈的中心已知連桿上兩活動(dòng)鉸鏈的中心B B、C C位置（即已知位置（即已知L LBCBC）a.已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置B1C1、B2C2 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)c12設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：b12設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)分析：鉸鏈和位置已知，固定鉸鏈和未知。鉸鏈和位置已知，固定鉸鏈和未知。鉸鏈和軌跡為圓弧，其圓心分別為點(diǎn)和鉸鏈和軌跡為圓弧，其圓心分別為點(diǎn)和。和分別在。和分別在

25、B1B和和C1C的垂直平分線的垂直平分線上。上。DAB1C1C2B2a)聯(lián)聯(lián)B1B，作垂直平分線，作垂直平分線b12鉸 鏈 鉸 鏈 b)聯(lián)聯(lián)C1C ，作垂直平分線，作垂直平分線c12鉸 鏈鉸 鏈 D有無(wú)窮多解有無(wú)窮多解c23b23b.已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置B1C1、B2C2 、B3C3，設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。四桿機(jī)構(gòu)。b12c12AB1C1C2B2B3C3D唯一解唯一解2)2)已知機(jī)架上固定鉸鏈的中心已知機(jī)架上固定鉸鏈的中心A A、D D位置（即已知位置（即已知L LADAD）a.a.已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置E E1

26、1F F1 1 、 E E2 2F F2 2 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)A AD DE E1 1F F1 1E E2 2F F2 2設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法: :采用采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法( (或反轉(zhuǎn)法或反轉(zhuǎn)法) )轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法或反轉(zhuǎn)法轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法或反轉(zhuǎn)法: :根據(jù)根據(jù)機(jī)構(gòu)的倒置理論，通過取機(jī)構(gòu)的倒置理論，通過取不同構(gòu)件為機(jī)架，將不同構(gòu)件為機(jī)架，將活動(dòng)活動(dòng)鉸鏈位置的求解鉸鏈位置的求解轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為固固定鉸鏈的求解定鉸鏈的求解設(shè)計(jì)四桿機(jī)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的方法。構(gòu)的方法。C2B2B2C2 12 12AB1C1DAB1C1D 12 12A D v轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法( (或反轉(zhuǎn)法或反轉(zhuǎn)法) )原理：原理： 相對(duì)運(yùn)

27、動(dòng)不變?cè)硐鄬?duì)運(yùn)動(dòng)不變?cè)?。?dāng)給。當(dāng)給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一個(gè)共同的運(yùn)整個(gè)機(jī)構(gòu)加一個(gè)共同的運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖然各構(gòu)件的絕對(duì)動(dòng)時(shí)，雖然各構(gòu)件的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)改變了，但是各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)改變了，但是各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并不發(fā)生之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并不發(fā)生變化，亦即各構(gòu)件的相對(duì)變化，亦即各構(gòu)件的相對(duì)尺寸不發(fā)生改變。尺寸不發(fā)生改變。 對(duì)轉(zhuǎn)化后的機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與對(duì)轉(zhuǎn)化后的機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與對(duì)原機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果是完全對(duì)原機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果是完全一樣的，這樣就可以將一樣的，這樣就可以將活動(dòng)活動(dòng)鉸鏈位置的求解鉸鏈位置的求解問題轉(zhuǎn)化為問題轉(zhuǎn)化為固定鉸鏈的求解固定鉸鏈的求解問題。問題。 以以連連桿桿為為相相對(duì)對(duì)機(jī)機(jī)架架的的情情況況 2 2C1B1ADE1F1E

28、2F2A D 已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置E1F1 、 E2F2 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法( (或或反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法) )的應(yīng)用的應(yīng)用有無(wú)窮多解有無(wú)窮多解 1 1ADE1F1b.已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置E1F1、E2F2、E3F3 ，設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)E2F2E3F3A2D2A3D3C1B1唯一解唯一解v反轉(zhuǎn)法或轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法的具體作圖方法反轉(zhuǎn)法或轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法的具體作圖方法為了不改變反轉(zhuǎn)前后機(jī)為了不改變反轉(zhuǎn)前后機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，作圖時(shí)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，作圖時(shí)將原機(jī)構(gòu)每一位置的各構(gòu)件之間的相對(duì)位置視為剛性體；將原機(jī)構(gòu)每一位置的各構(gòu)件之間的相對(duì)位置視為剛性體；用作全等四邊形或全等三角形的方法，求出轉(zhuǎn)化后機(jī)構(gòu)的各構(gòu)用作全等四邊形或全等三角形的方法，求出轉(zhuǎn)化后機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件的相對(duì)位置。件的相對(duì)位