第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

1、連桿機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)平面連桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)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)本章教學(xué)內(nèi)容本章教學(xué)內(nèi)容本章教學(xué)要求本章教學(xué)要求 了解平面連桿機(jī)構(gòu)的組成及了解平面連桿機(jī)構(gòu)的組成及其主要優(yōu)缺點(diǎn)其主要優(yōu)缺點(diǎn); ; 了解平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形了解平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化和應(yīng)用；式及其演化和應(yīng)用； 明確四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件明確四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件和機(jī)構(gòu)急回運(yùn)動(dòng)及行程速比系和機(jī)構(gòu)急回運(yùn)動(dòng)及行程速比系數(shù)等概念；數(shù)等概念； 對(duì)傳動(dòng)角、死點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)連對(duì)傳動(dòng)角、死點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)連續(xù)性等有明確的概念；續(xù)性等有明確的概念； 了解平面四桿機(jī)構(gòu)

2、設(shè)計(jì)的基了解平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題，掌握根據(jù)具體設(shè)計(jì)條本問題，掌握根據(jù)具體設(shè)計(jì)條件和實(shí)際需要設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)件和實(shí)際需要設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的方法。構(gòu)的方法。重點(diǎn)：重點(diǎn)：1.曲柄存在條件、傳動(dòng)角、死點(diǎn)、曲柄存在條件、傳動(dòng)角、死點(diǎn)、急回運(yùn)動(dòng)、行程速比系數(shù)；急回運(yùn)動(dòng)、行程速比系數(shù)；2.平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些基本平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些基本方法。方法。難點(diǎn)：難點(diǎn)：1.平面四桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角的確定；平面四桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角的確定；2.根據(jù)已知條件設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)已知條件設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)。第八章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn) 連桿機(jī)構(gòu)

3、連桿機(jī)構(gòu) 共同特點(diǎn)共同特點(diǎn)：原動(dòng)件通過不：原動(dòng)件通過不與機(jī)架相連的中間構(gòu)件傳與機(jī)架相連的中間構(gòu)件傳遞到從動(dòng)件上。遞到從動(dòng)件上。由若干個(gè)構(gòu)件通過由若干個(gè)構(gòu)件通過低副連接低副連接而組成，又稱為而組成，又稱為低副機(jī)構(gòu)低副機(jī)構(gòu)。連桿：連桿：不與機(jī)架相不與機(jī)架相連 的 中 間 構(gòu) 件連 的 中 間 構(gòu) 件具有連桿的機(jī)構(gòu)具有連桿的機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)根據(jù)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)根據(jù)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面還是空間運(yùn)動(dòng)分為是平面還是空間運(yùn)動(dòng)分為空間連桿機(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)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：連桿機(jī)構(gòu)為低副機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)副為面接觸，壓強(qiáng)小，承載能力連桿機(jī)構(gòu)為低副機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)副為面接觸，壓強(qiáng)小，

4、承載能力大，耐沖擊；大，耐沖擊； 運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀多為平面或圓柱面，便于加工制造；運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀多為平面或圓柱面，便于加工制造； 在原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變情況下，通過改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度在原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變情況下，通過改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度可以使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；可以使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；連桿曲線可以滿足不同運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)要求。連桿曲線可以滿足不同運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)要求。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：由于運(yùn)動(dòng)積累誤差較大，因而影響傳動(dòng)精度；由于運(yùn)動(dòng)積累誤差較大，因而影響傳動(dòng)精度；由于慣性力不好平衡而不適于高速傳動(dòng)；由于慣性力不好平衡而不適于高速傳動(dòng)；設(shè)計(jì)方法比較復(fù)雜。設(shè)計(jì)方法比較復(fù)雜。 連桿機(jī)構(gòu)的

5、特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用四桿機(jī)構(gòu)各部分的名稱：四桿機(jī)構(gòu)各部分的名稱：構(gòu)件構(gòu)件機(jī)架機(jī)架相對(duì)相對(duì)固定固定連架桿連架桿曲柄曲柄搖桿搖桿整周整周回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)往復(fù)往復(fù)擺動(dòng)擺動(dòng)連桿連桿平面平面運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副整周整周回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)往復(fù)往復(fù)擺動(dòng)擺動(dòng)周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副機(jī)構(gòu)命名：機(jī)構(gòu)命名：原動(dòng)件名原動(dòng)件名 + + 輸出構(gòu)件名輸出構(gòu)件名（也可以幾何特點(diǎn)命名）（也可以幾何特點(diǎn)命名）1. 1. 四桿機(jī)構(gòu)的基本形式四桿機(jī)構(gòu)的基本形式1 1）. .曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若其兩個(gè)連架桿鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若其兩個(gè)連架桿一為曲柄一為曲柄，一一為搖桿為搖桿

6、，則此四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。，則此四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。功能：功能：連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)ABCD3214應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：縫縫紉紉機(jī)機(jī)腳腳踏踏板板機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu) 抽抽油油機(jī)機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu) 應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：攪拌機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)剪板機(jī)剪板機(jī) 碎石機(jī)碎石機(jī) 2 2）. .雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個(gè)兩個(gè)連架桿都是曲柄連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD3214功能：功能：連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)平行四邊平行四邊形機(jī)構(gòu)特形機(jī)構(gòu)特性：性：兩曲柄兩曲柄同速同向同速同向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)連桿作連桿作平動(dòng)平動(dòng)特例：若機(jī)構(gòu)中特例：若機(jī)構(gòu)中相對(duì)兩桿平行且相等相對(duì)

7、兩桿平行且相等，則成為則成為平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)。應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例升降機(jī)構(gòu)升降機(jī)構(gòu)播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)升降車升降車臺(tái)燈伸展機(jī)構(gòu)臺(tái)燈伸展機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例車門開閉機(jī)構(gòu)車門開閉機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例逆平行（逆平行（反平行反平行）四邊形機(jī)構(gòu)（）四邊形機(jī)構(gòu)（兩相對(duì)桿長(zhǎng)相等但不平行的雙曲柄機(jī)構(gòu)兩相對(duì)桿長(zhǎng)相等但不平行的雙曲柄機(jī)構(gòu)）3 3）. .雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)兩個(gè)連架桿都是搖桿連架桿都是搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD3214功能：功能：往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)特例：特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)

8、構(gòu)兩兩搖桿長(zhǎng)度相等搖桿長(zhǎng)度相等的雙的雙搖桿機(jī)構(gòu)搖桿機(jī)構(gòu)汽車前輪汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：飛飛機(jī)機(jī)起起落落架架機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)圖圖- -22M22M重重型型轟轟炸炸機(jī)機(jī)前前起起落落架架鶴式起重機(jī)鶴式起重機(jī)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：推推土土機(jī)機(jī)鏟鏟斗斗機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)低副運(yùn)動(dòng)的可逆性：低副運(yùn)動(dòng)的可逆性：在低副機(jī)構(gòu)中，取不同構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，任意兩個(gè)構(gòu)件間在低副機(jī)構(gòu)中，取不同構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，任意兩個(gè)構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變。的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變。構(gòu)件構(gòu)件2 2為機(jī)架為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)件4 4為機(jī)架為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD3214曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)件1 1為機(jī)架為機(jī)

9、架雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)ABCD3214雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)件3 3為機(jī)架為機(jī)架雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCD3214雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)2.2.平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式變搖桿變搖桿為滑塊為滑塊曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲線導(dǎo)軌曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲線導(dǎo)軌曲柄滑塊機(jī)構(gòu)搖桿尺寸為無窮大搖桿尺寸為無窮大e=01 1）. .構(gòu)件的形態(tài)變異構(gòu)件的形態(tài)變異曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABC3214對(duì)心對(duì)心(radial)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABC3214偏置偏置 (offset)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)功能：功能：連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)

10、動(dòng)往復(fù)移動(dòng)往復(fù)移動(dòng)應(yīng)應(yīng)用用實(shí)實(shí)例：例：壓壓力力機(jī)機(jī)雨傘雨傘發(fā) 動(dòng) 機(jī)發(fā) 動(dòng) 機(jī)車車門門開開閉閉機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)ABC3汽缸汽缸2車門車門14應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：送 料 裝 置送 料 裝 置篩分機(jī)篩分機(jī)偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2 2）. .改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸：曲柄改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸：曲柄偏心輪偏心輪ADCB2143ADCB12344A1B2D3C轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副副B的半的半徑擴(kuò)徑擴(kuò)大超大超過曲過曲柄長(zhǎng)柄長(zhǎng)3 3）. .運(yùn)動(dòng)參照的變化運(yùn)動(dòng)參照的變化機(jī)構(gòu)的倒置：機(jī)構(gòu)的倒置：選運(yùn)動(dòng)鏈中不同的構(gòu)件作機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的選運(yùn)動(dòng)鏈中不同的構(gòu)件作機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的演

11、化方法稱為機(jī)構(gòu)的倒置。演化方法稱為機(jī)構(gòu)的倒置。ABC3214曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABC3214導(dǎo)桿導(dǎo)桿導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)ABC3214搖塊搖塊曲柄搖塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)ABC3214導(dǎo)桿導(dǎo)桿擺動(dòng)導(dǎo)桿擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿只能在導(dǎo)桿只能在一定的角度一定的角度內(nèi)擺動(dòng)內(nèi)擺動(dòng)回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)功能功能連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng)連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng)往 復(fù) 擺 動(dòng)往 復(fù) 擺 動(dòng)連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng)連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng)連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng)連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng)應(yīng) 用 實(shí) 例應(yīng) 用 實(shí) 例 牛頭刨床牛頭刨床直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)應(yīng) 用 實(shí) 例應(yīng) 用 實(shí) 例自 卸 車自 卸 車直動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)直動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

12、ABC3214直動(dòng)導(dǎo)桿直動(dòng)導(dǎo)桿定塊定塊功能：功能：往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)移動(dòng)往復(fù)移動(dòng)應(yīng) 用 實(shí) 例應(yīng) 用 實(shí) 例手動(dòng)抽水機(jī)手動(dòng)抽水機(jī)爐門送料裝置爐門送料裝置ABC3214第三節(jié)第三節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)運(yùn)動(dòng)特性運(yùn)動(dòng)特性1. 1.曲柄存在條件曲柄存在條件2.2.急回特性急回特性3.3.運(yùn)動(dòng)連續(xù)性運(yùn)動(dòng)連續(xù)性動(dòng)力特性動(dòng)力特性1. 1.壓力角、傳動(dòng)角壓力角、傳動(dòng)角2.2.死點(diǎn)死點(diǎn)1.1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件曲柄搖桿機(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) ABCDabcdB1C1B2C2在在B1 1C1 1D中中 a +d b +

13、c (1)在在B2 2C2 2D中中 bcadcbad若：若： d a，則有：，則有： a +c d +b (2) a +b d +c (3)若：若： a d，則有：，則有： c +d a +b (4) b +d a+c (5)(1) + (2)a b(1) +(3)a c且有：且有： a da =lmin為最短桿。為最短桿。(1) + (4)d b(1) +(5)d c且有：且有： d ad =lm i n為最短桿為最短桿。周轉(zhuǎn)副的條件：周轉(zhuǎn)副的條件：1)1)最短桿長(zhǎng)度最短桿長(zhǎng)度+ +最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度小于其余兩桿長(zhǎng)度之和最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度小于其余兩桿長(zhǎng)度之和桿長(zhǎng)條件桿長(zhǎng)條件lmi n+lmax l4 +l

14、3 2)2)連架桿或機(jī)架中必有一桿是最短桿。連架桿或機(jī)架中必有一桿是最短桿。曲柄存在條件：曲柄存在條件： 當(dāng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，當(dāng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，討討論論1 1）最短桿的鄰邊桿為機(jī)架時(shí)）最短桿的鄰邊桿為機(jī)架時(shí)ABCD3214曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2 2）組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿）組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿1)1)最短桿長(zhǎng)度最短桿長(zhǎng)度+ +最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度小于其余兩桿長(zhǎng)度之和最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度小于其余兩桿長(zhǎng)度之和桿長(zhǎng)條件桿長(zhǎng)條件3 3）最短桿的對(duì)邊桿為機(jī)架時(shí)）最短桿的對(duì)邊桿為機(jī)架時(shí)l1+l2+l3 l4?lmin+lmax l4 +l3?Y非機(jī)構(gòu)非機(jī)構(gòu)N有兩個(gè)周轉(zhuǎn)副

15、有兩個(gè)周轉(zhuǎn)副Y雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)Nlmin為機(jī)架為機(jī)架?lmin鄰邊為機(jī)架鄰邊為機(jī)架?NN小結(jié)小結(jié)Y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)Y雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCD32142 2）最短桿為機(jī)架時(shí)）最短桿為機(jī)架時(shí)雙曲柄機(jī)構(gòu)（含雙曲柄機(jī)構(gòu)（含平行四邊形機(jī)構(gòu)）平行四邊形機(jī)構(gòu)）ABCD3214 當(dāng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)當(dāng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)雙搖桿機(jī)構(gòu)（無周轉(zhuǎn)副）雙搖桿機(jī)構(gòu)（無周轉(zhuǎn)副） 平行雙曲柄機(jī)構(gòu)、平行雙曲柄機(jī)構(gòu)、反平行反平行雙曲柄機(jī)構(gòu)（雙曲柄機(jī)構(gòu)（兩相對(duì)桿兩相對(duì)桿長(zhǎng)相等但不平行的雙曲柄機(jī)構(gòu)長(zhǎng)相等但不平行的雙曲柄機(jī)構(gòu)）erlABCD例：偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的例：偏置曲柄滑

16、塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件。條件。解解1 1： lmin=r； lmax=CD+e CDleCDr ler 解解2 2：AD連線為機(jī)架方向，故連線為機(jī)架方向，故B1、B2為為r成為曲柄的關(guān)鍵點(diǎn)，成為曲柄的關(guān)鍵點(diǎn)，所以所以erl B1C1B2C2l r+el r-e思考：對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)思考：對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件？有曲柄的條件？ 例：根據(jù)下圖中所注尺寸判斷下列鉸鏈四桿機(jī)例：根據(jù)下圖中所注尺寸判斷下列鉸鏈四桿機(jī)械是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)，還是雙搖桿機(jī)構(gòu)，械是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)，還是雙搖桿機(jī)構(gòu)，并說明為什么。并說明為什么。12025100607090401107060501001005090

17、70(a)(b)(c)(d)2.2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)和行程速度變化系數(shù)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)和行程速度變化系數(shù)1 1）. . 極限位置和極位夾角極限位置和極位夾角極位夾角極位夾角 當(dāng)輸出構(gòu)件在兩極位時(shí)，原動(dòng)件所處兩個(gè)位當(dāng)輸出構(gòu)件在兩極位時(shí)，原動(dòng)件所處兩個(gè)位置之間所夾的置之間所夾的銳角銳角。 極位極位輸出構(gòu)件的極限位置輸出構(gòu)件的極限位置擺角擺角 輸出構(gòu)件兩極限位置所夾的銳角輸出構(gòu)件兩極限位置所夾的銳角原動(dòng)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)原動(dòng)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件正行程的平均速運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件正行程的平均速度慢于反行程的平均速度的現(xiàn)象度慢于反行程的平均速度的現(xiàn)象急回運(yùn)動(dòng)急回

18、運(yùn)動(dòng)( (Quick-return) )2 2）. . 急回運(yùn)動(dòng)特性急回運(yùn)動(dòng)特性 急回運(yùn)動(dòng)機(jī)理急回運(yùn)動(dòng)機(jī)理 急回作用具有方向性急回作用具有方向性, ,當(dāng)原動(dòng)件的回轉(zhuǎn)方向改變時(shí)當(dāng)原動(dòng)件的回轉(zhuǎn)方向改變時(shí), ,急回的急回的行程也隨之改變。行程也隨之改變。 注意！a a) )曲柄轉(zhuǎn)過曲柄轉(zhuǎn)過 1801搖桿上搖桿上C C點(diǎn)擺點(diǎn)擺過：過：21CC所用時(shí)間：所用時(shí)間：1111180 tb b) )曲柄轉(zhuǎn)過曲柄轉(zhuǎn)過 1802搖桿上搖桿上C C點(diǎn)擺過：點(diǎn)擺過：12CC所用時(shí)間：所用時(shí)間：1122180 t2121tt c c) )設(shè)兩過程的平均速度為設(shè)兩過程的平均速度為V V1 1、V V2 2：2122121

19、1;tCCVtCCV 21tt 12VV 回程速度大于正行程速度回程速度大于正行程速度3 3）行程速比系數(shù)）行程速比系數(shù)K K為表明急回運(yùn)動(dòng)程度，用為表明急回運(yùn)動(dòng)程度，用行程速度變化系數(shù)行程速度變化系數(shù)K K來衡量，來衡量，作為作為機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)。定義為機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)。定義為反正行程速度比，即反正行程速度比，即212112122112/ tttCCtCCvvK1180180 K11180 KK 或：或：討論：討論：1) 1) 當(dāng)當(dāng)00時(shí)，機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)特性；時(shí)，機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)特性；2) K K ，急回運(yùn)動(dòng)特性愈顯著。，急回運(yùn)動(dòng)特性愈顯著。3)3) =0=0，無急回特性，無急

20、回特性對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)00， K=1，無急回運(yùn)動(dòng)無急回運(yùn)動(dòng)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 0 0， K 1，有急回運(yùn)動(dòng)有急回運(yùn)動(dòng)例：例：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 0 0， K 1，有急回運(yùn)動(dòng)有急回運(yùn)動(dòng)急回運(yùn)動(dòng)特性的應(yīng)用急回運(yùn)動(dòng)特性的應(yīng)用 coscosFFFF 3.3.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角和死點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角和死點(diǎn)=壓力角壓力角 ：不考慮摩擦?xí)r，機(jī)構(gòu)不考慮摩擦?xí)r，機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件輸出構(gòu)件上作用的上作用的力力F F與該與該力作用點(diǎn)的力作用點(diǎn)的絕對(duì)速度絕對(duì)速度方向所夾的方向所夾的銳角銳角。 VF, 90=傳動(dòng)角傳動(dòng)角 ：壓力角的余角壓力角的余角 cosco

21、sFFFF 機(jī)構(gòu)常用傳動(dòng)角大小機(jī)構(gòu)常用傳動(dòng)角大小及變化來衡量機(jī)構(gòu)傳及變化來衡量機(jī)構(gòu)傳力性能的好壞。力性能的好壞。 ( ( ) ) F F 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)越有利機(jī)構(gòu)傳動(dòng)越有利 5040min 一般要求：一般要求：DCBF VCBCDBCD時(shí)，當(dāng)90DB18018090BCDBCD時(shí)，當(dāng) CFCv 對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，最小傳動(dòng)角最小傳動(dòng)角 出現(xiàn)在出現(xiàn)在主動(dòng)主動(dòng)曲柄與機(jī)架共線的兩位置曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一。之一。min32214232212)(arccosllllllDCB32241232222)(arccosllllllDCB 32241232222)(arccos180llllll

22、DCB 90DCB90DCB在在 中中DCB在在 中中DCB 或或 和和 中的小者為中的小者為12min結(jié) 論 ：結(jié) 論 ：當(dāng)當(dāng) =0o或或180o時(shí)時(shí)，有，有 min = min min ，(180o- max)曲柄與機(jī)架共線時(shí)，出現(xiàn)最小傳動(dòng)角。曲柄與機(jī)架共線時(shí)，出現(xiàn)最小傳動(dòng)角。vcABC121F F0vB3B1231AC例：標(biāo)出機(jī)構(gòu)在圖示位置的壓力角與傳動(dòng)角例：標(biāo)出機(jī)構(gòu)在圖示位置的壓力角與傳動(dòng)角F 3B132Cv3 3）死點(diǎn)死點(diǎn) 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角 = 0 (= 90)的的位置位置當(dāng)機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置當(dāng)機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，整個(gè)機(jī)構(gòu)無法運(yùn)動(dòng)，但在外界微時(shí)，整個(gè)機(jī)構(gòu)無法運(yùn)動(dòng)，但在外界微小擾動(dòng)力

23、的作用下，會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象小擾動(dòng)力的作用下，會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象。以往復(fù)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件為主動(dòng)件的機(jī)構(gòu)，通常存在死點(diǎn)。以往復(fù)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件為主動(dòng)件的機(jī)構(gòu)，通常存在死點(diǎn)。 FBVB1C234ABDabcd = 90 FBVBC1234ABD當(dāng)輸出構(gòu)件與連桿共線時(shí)，機(jī)構(gòu)出現(xiàn)死點(diǎn)當(dāng)輸出構(gòu)件與連桿共線時(shí)，機(jī)構(gòu)出現(xiàn)死點(diǎn)。 特別注意：特別注意： 機(jī)構(gòu)有無死點(diǎn)與原動(dòng)件機(jī)構(gòu)有無死點(diǎn)與原動(dòng)件選取選取有關(guān)有關(guān)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置 機(jī)構(gòu)通過死點(diǎn)采取的措施機(jī)構(gòu)通過死點(diǎn)采取的措施 對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來講，死點(diǎn)是不利的，應(yīng)采取措施使對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來講，死點(diǎn)

24、是不利的，應(yīng)采取措施使機(jī)構(gòu)能順利通過死點(diǎn)位置。機(jī)構(gòu)能順利通過死點(diǎn)位置。 利用慣性利用慣性B2C2踏板踏板縫紉機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)腳腳AB1C1D 縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu) 使各組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)相互錯(cuò)開排列使各組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)相互錯(cuò)開排列機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)死點(diǎn)的利用死點(diǎn)的利用工程實(shí)踐中，常利用死點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)特定的工作要求。工程實(shí)踐中，常利用死點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)特定的工作要求。 飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)AB1C1DB2C2地面地面工件夾緊機(jī)構(gòu)工件夾緊機(jī)構(gòu)4.4.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿曲線鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿曲線 在四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿平面上的每一點(diǎn)均描述出一條在四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿平面上的每

25、一點(diǎn)均描述出一條曲線，稱為連桿曲線。曲線，稱為連桿曲線。 5.5.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性1 1）運(yùn)動(dòng)連續(xù)性）運(yùn)動(dòng)連續(xù)性當(dāng)主動(dòng)件連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)當(dāng)主動(dòng)件連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)給定的各個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)。給定的各個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)。2 2）可行域）可行域 當(dāng)曲柄當(dāng)曲柄ABAB連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿CDCD的擺動(dòng)范圍的擺動(dòng)范圍 或或3 3）不可行域）不可行域由由和和 所決定的范圍所決定的范圍運(yùn)動(dòng)不連續(xù)問題有：運(yùn)動(dòng)不連續(xù)問題有： 錯(cuò)位不連續(xù)錯(cuò)位不連續(xù) 錯(cuò)序不連續(xù)錯(cuò)序不連續(xù)4 4）錯(cuò)位不連續(xù)）錯(cuò)位不連續(xù)不連通的兩個(gè)可行域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)不連續(xù)。不連通的兩個(gè)可行域內(nèi)的

26、運(yùn)動(dòng)不連續(xù)。1C234ABD11C2CC1C2C2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)裝配模式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)裝配模式C4C3 CADBB1C1C2ADCB2B不連通域不連通域5）錯(cuò)序不連續(xù)）錯(cuò)序不連續(xù)原動(dòng)件按同一方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿不能按原動(dòng)件按同一方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿不能按順序通過給定的各個(gè)位置順序通過給定的各個(gè)位置1C2234AB3DC1C3B1B2 圖中，要求連桿依次圖中，要求連桿依次占據(jù)占據(jù)B1C1、B2C2、B3C3，當(dāng)當(dāng)AB沿沿轉(zhuǎn)動(dòng)可以滿轉(zhuǎn)動(dòng)可以滿足要求，但沿足要求，但沿轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)，則不能滿足連桿預(yù)期的次則不能滿足連桿預(yù)期的次序要求。序要求。 lmin+lmax l4 +l3連架桿或機(jī)架中有一桿是最短桿連架

27、桿或機(jī)架中有一桿是最短桿1180180 K11180 KK 或：或： ( ) F 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)越有利機(jī)構(gòu)傳動(dòng)越有利曲柄與機(jī)架共線時(shí)，出現(xiàn)最小傳動(dòng)角曲柄與機(jī)架共線時(shí)，出現(xiàn)最小傳動(dòng)角錯(cuò)位不連續(xù)錯(cuò)位不連續(xù)錯(cuò)序不連續(xù)錯(cuò)序不連續(xù)第四節(jié)第四節(jié) 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)1.1.平面連桿設(shè)計(jì)的基本問題平面連桿設(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。和運(yùn)動(dòng)連續(xù)條件等。2 2） 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

28、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)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)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)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。確地或近似地滿足預(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)大小相設(shè)

29、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)車門的起閉等，方向相反，以實(shí)現(xiàn)車門的起閉設(shè)計(jì)時(shí)要求連桿能依次占據(jù)一系列的設(shè)計(jì)時(shí)要求連桿能依次占據(jù)一系列的預(yù)定位置。預(yù)定位置。( (又稱為又稱為導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)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)輪在放下和收起設(shè)計(jì)時(shí)要求機(jī)輪在放下和收起時(shí)連桿時(shí)連桿BC占據(jù)圖示的兩個(gè)共線占據(jù)圖示的兩個(gè)共線位置。位置。 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。(又稱為又稱為軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)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)

30、構(gòu)示例攪拌機(jī)機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)機(jī)構(gòu)2. 2. 設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法: : 1 1）解析法）解析法 2 2）圖解法）圖解法 3 3）實(shí)驗(yàn)法）實(shí)驗(yàn)法2.2.用圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)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)給定連架架桿桿位置（軌跡）要求位置（軌跡）要求 （1） 按給定的按給定的行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)

31、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)要求設(shè)計(jì)要求：已知搖桿的長(zhǎng)度已知搖桿的長(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：GFM 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C1N，交交C2M于于P點(diǎn)；點(diǎn)；4) 以以C1P 為直徑作圓為直徑作圓 ，則該圓上任一點(diǎn)均可則該圓上任一點(diǎn)均可作為作為A鉸鏈，鉸鏈，有無窮有無窮多解多解。abACabAC 21設(shè)曲柄長(zhǎng)度為

32、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 C2B2 C1B1 GFC1C2D B1B2A錯(cuò)位不連續(xù)問題錯(cuò)位不連續(xù)問題 90- P AE2aOaObC1C2D 給定曲柄長(zhǎng)度給定曲柄長(zhǎng)度a a的解：的解：作圖步驟：作圖步驟：abACabAC 21證明：證明：aACAC221 22ACAEAEOOACaa 給定連桿長(zhǎng)度給定連桿長(zhǎng)度b b的解：的解： 90- PE2b AC1C2D OaOb作圖步驟：作圖步驟：abACabAC 21證明：證明：bACAC221 22ACAEAEOOACbb 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知條件：已知條件：滑塊行程滑塊行程H、偏距偏

33、距e和行程速比系數(shù)和行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)過程：設(shè)計(jì)過程：M N90- P B1B2A11180 KK C1C2有無窮多解有無窮多解abACabAC 21設(shè)曲柄長(zhǎng)度為設(shè)曲柄長(zhǎng)度為a，連桿，連桿長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為b，則，則:222121ACACbACACa 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)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)桿的由于其導(dǎo)桿的擺角擺角 剛好等于其極位夾角剛好等于其極位夾角，因此，只要給定，因此，只要給定曲柄長(zhǎng)度曲柄長(zhǎng)度L LABAB ( (或給定或給定機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度L LADAD) )和和行程行程速比系數(shù)速比系數(shù)K K就可以求得機(jī)構(gòu)。就可以求得機(jī)構(gòu)。分析：分析： 由于由于與與導(dǎo)桿擺角導(dǎo)桿

34、擺角相等，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)相等，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄時(shí)，僅需要確定曲柄 a。i.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)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=BADB（2） 按按連桿連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)預(yù)定位置設(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、C位置（即已知位置（即已知LBC）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、D位置（即已知位置（即已知LAD）i.已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的已知連桿在

35、運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置兩個(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)ii.已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置三個(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)。i.已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置兩個(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)ii.已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置三個(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)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、C位置（即已知位置（即已知LBC）i.已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中

36、的兩個(gè)位置兩個(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，其圓心分別知。鉸鏈和軌跡為圓弧，其圓心分別為點(diǎn)和。為點(diǎn)和。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有無窮多解有無窮多解ADLDCLABLlllADCDAB 11和分別在和分別在B1B和和C1C的垂直平分線上。的垂直平分線上。c23b23ii. 已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置三

37、個(gè)位置B1C1、B2C2 、B3C3，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。b12c12AB1C1C2B2B3C3D唯一解唯一解ADLDCLABLlllADCDAB 112) 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、D位置（即已知位置（即已知LAD）i.已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置兩個(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)ADE1F1E2F2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( (或或反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法) )根據(jù)機(jī)構(gòu)的倒置理論，根據(jù)機(jī)構(gòu)的倒置理論，通過取不同構(gòu)件為機(jī)架，通過取不同構(gòu)件為機(jī)架，將將活動(dòng)鉸鏈位置的求解活動(dòng)鉸鏈位置的求解轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為固定

38、鉸鏈的求解固定鉸鏈的求解設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的方法。設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的方法。C2B2B2C2 12 12AB1C1DAB1C1D 12 12A D 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 12 12C1B1ADE1F1E2F2A D 已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置兩個(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)用有無窮多解有無窮多解1111CBLDCLABLlllBCCDAB ADE1F1ii. 已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置三個(gè)位置E1F1、E2F2、E3F3 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四

39、桿機(jī)構(gòu)E2F2E3F3A2D2A3D3C1B1唯一解唯一解1111CBLDCLABLlllBCCDAB 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)后機(jī)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。各構(gòu)件的相對(duì)位置。這一方法又稱為這一方法又稱為“剛化剛化反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”。反轉(zhuǎn)作圖法只限于求解反轉(zhuǎn)作圖法只限于求解兩位置兩位置或或三位

40、置三位置的設(shè)計(jì)問題的設(shè)計(jì)問題 （3）按按兩連架桿兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)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( (或或反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法) )B2C2AB1C1D 12 12以連架桿為相對(duì)機(jī)架以連架桿為相對(duì)機(jī)架1) 按兩連架桿兩個(gè)對(duì)應(yīng)按兩連架桿兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2) 按兩連架桿三個(gè)對(duì)應(yīng)按兩連架桿三個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問題：設(shè)計(jì)問題： 12B2 A 1) 按兩按兩連架桿兩個(gè)連架桿兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知：已知：機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度 LAD= d 兩連架桿對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角兩連架桿對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角 12、 12 。

41、設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu) 12 ld 12 121221B1B2C1B2 - 12ADd有無窮多解有無窮多解1111CBLDCLABLlllBCCDAB 2) 按兩按兩連架桿三個(gè)連架桿三個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)C C1 1B313_B212_E3E212131213B B1 1A AD DB2B3E1已知：已知：機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度LAD、一、一連架桿長(zhǎng)度連架桿長(zhǎng)度 LAB及其起始位置、及其起始位置、兩連架兩連架桿對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角桿對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角 12 、 12 、 13 、 13 。設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.3.用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 建立解析關(guān)系式建立解析關(guān)系式求解

42、所需的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)求解所需的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù) 1 .1 .按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（1 1）按預(yù)定的兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)）按預(yù)定的兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)O圖6-45已知設(shè)計(jì)要求：從動(dòng)件已知設(shè)計(jì)要求：從動(dòng)件3 3和主動(dòng)件和主動(dòng)件1 1的轉(zhuǎn)角之間滿足一系列對(duì)應(yīng)位置關(guān)系的轉(zhuǎn)角之間滿足一系列對(duì)應(yīng)位置關(guān)系nifii、 21),(13 分析：分析：設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)桿長(zhǎng)桿長(zhǎng)a, b, c, d和和 0 、 0 令令a/a=1, b/a=m, c/a=n, d/a=l。m、n、l、 0 、 0 建立直角坐標(biāo)系，并標(biāo)出各桿建立直角坐標(biāo)系，并標(biāo)出各桿矢，寫出矢量方程矢，寫

43、出矢量方程O圖6-45向向x、y 軸投影，得軸投影，得 )sin(sin)sin()cos(cos)cos(0320103201 iiiiiicbacdbacdba 將相對(duì)長(zhǎng)度代入上式，并移項(xiàng)，得將相對(duì)長(zhǎng)度代入上式，并移項(xiàng)，得 )sin()sin(sin)cos()cos(cos0103201032 iiiiiinmnlm將等式兩邊平方和，消去將等式兩邊平方和，消去 2i ，并整理得，并整理得)2/()1()cos()/()cos()cos(22201030301lmnllnniiiiP2P1P020103103001)cos()cos()cos(PPPiiii 將兩連架桿的已知對(duì)應(yīng)角代入上式

44、，列方程組求解將兩連架桿的已知對(duì)應(yīng)角代入上式，列方程組求解注意：注意：方程共有方程共有5個(gè)待定參數(shù)個(gè)待定參數(shù)，根據(jù)解析式可解條件：，根據(jù)解析式可解條件：當(dāng)兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置數(shù)當(dāng)兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置數(shù)N=5時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)精確解。時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)精確解。當(dāng)當(dāng)N 5 時(shí)，不能精確求解，只能近似設(shè)計(jì)。時(shí)，不能精確求解，只能近似設(shè)計(jì)。當(dāng)當(dāng)N 5時(shí)，可預(yù)選尺度參數(shù)數(shù)目時(shí)，可預(yù)選尺度參數(shù)數(shù)目N0=5-N，故有無窮多解。，故有無窮多解。注意：注意：N=4或或5時(shí)，方程組為非線性時(shí)，方程組為非線性例題：試設(shè)計(jì)如圖所示鉸例題：試設(shè)計(jì)如圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，要求其兩連鏈四桿機(jī)構(gòu)，要求其兩連架桿滿足如下三組對(duì)應(yīng)位架桿滿足如下三

45、組對(duì)應(yīng)位置關(guān)系：置關(guān)系： 11=45o, 12=90o, 13=135o, 31=50o 32=80o, 33=110o。分析：分析： N=3 則則N0=2 ，常選，常選 0= 0=0o求解：求解：將三組對(duì)應(yīng)位置值代入解析式得：將三組對(duì)應(yīng)位置值代入解析式得：200100020010002001000)135110cos(110cos135cos)9080cos(80cos90cos)4550cos(50cos45cos PPPPPPPPPP0=1.533P1=-1.0628 P2=0.7805 )2/()1()/(222310lmnlPlnPnPn= 1.533 l =1.442 m=1.78

46、3根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，確定曲柄長(zhǎng)根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，確定曲柄長(zhǎng)度，可求各構(gòu)件實(shí)際長(zhǎng)度。度，可求各構(gòu)件實(shí)際長(zhǎng)度。（2 2）按預(yù)期函數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)）按預(yù)期函數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)期望函數(shù)：要求四桿機(jī)期望函數(shù)：要求四桿機(jī)構(gòu)兩連架桿轉(zhuǎn)角之間實(shí)現(xiàn)構(gòu)兩連架桿轉(zhuǎn)角之間實(shí)現(xiàn)的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)關(guān)系 y=f(x)。再現(xiàn)函數(shù)：連桿機(jī)構(gòu)實(shí)再現(xiàn)函數(shù)：連桿機(jī)構(gòu)實(shí)際實(shí)現(xiàn)的函數(shù)際實(shí)現(xiàn)的函數(shù)y=F(x)。設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法插值逼近法插值逼近法（1 1）插值結(jié)點(diǎn)：插值結(jié)點(diǎn)：再現(xiàn)函數(shù)和期望函數(shù)曲線的交點(diǎn)再現(xiàn)函數(shù)和期望函數(shù)曲線的交點(diǎn)（2 2）插值逼近法：插值逼近法：按插值結(jié)點(diǎn)的值來設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按插值結(jié)點(diǎn)的值來設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（3 3）用插值逼近法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的

47、作法）用插值逼近法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的作法在給定自變量在給定自變量x0 xm區(qū)間內(nèi)區(qū)間內(nèi)選取結(jié)點(diǎn)，則有選取結(jié)點(diǎn)，則有f(x)= F(x)將結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)值轉(zhuǎn)化為將結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)值轉(zhuǎn)化為兩連架桿的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角兩連架桿的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角代入解析方程式，列代入解析方程式，列方程組求解未知參數(shù)方程組求解未知參數(shù)（4 4）插值結(jié)點(diǎn)的選?。┎逯到Y(jié)點(diǎn)的選取在結(jié)點(diǎn)處應(yīng)有在結(jié)點(diǎn)處應(yīng)有f(x)- -F(x)=0 結(jié)點(diǎn)以外的其他位置的偏差為結(jié)點(diǎn)以外的其他位置的偏差為0)()( xFxfy 結(jié)點(diǎn)數(shù)：最多為結(jié)點(diǎn)數(shù)：最多為5個(gè)個(gè)結(jié)點(diǎn)位置的分布根據(jù)函數(shù)逼近理論按下式選取：結(jié)點(diǎn)位置的分布根據(jù)函數(shù)逼近理論按下式選?。?/)/(21(2)cos180(-)/

48、2(00mixxxxxmmi i=1、2、m; m為插值結(jié)點(diǎn)總數(shù)。為插值結(jié)點(diǎn)總數(shù)。0m圖6-48例題：如圖所示，設(shè)兩連架桿轉(zhuǎn)角之間的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系為例題：如圖所示，設(shè)兩連架桿轉(zhuǎn)角之間的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系為y = logx ,1 x 2,2,其設(shè)計(jì)步驟如下：其設(shè)計(jì)步驟如下：1 1）根據(jù)已知條件）根據(jù)已知條件x0=1=1，xm= =2；可求得；可求得y0=log=log x0 0= =0，ym=log=log xm m= =0. .301。2 2）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取主、從動(dòng)件的轉(zhuǎn)角范圍分別為）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取主、從動(dòng)件的轉(zhuǎn)角范圍分別為m m= =60, , m m= =90, ,則自則自變量和函數(shù)與轉(zhuǎn)角的比例分別為變量

49、和函數(shù)與轉(zhuǎn)角的比例分別為 60/1/ )(0mmxx 90/301. 0/ )(0mmyy 3）由式）由式（6-166-16）求插值結(jié)點(diǎn)處的自變量（設(shè)總數(shù)求插值結(jié)點(diǎn)處的自變量（設(shè)總數(shù)m=3），則則x1=(2+1)/2-(2- -1)cos180(21- -1)/(23)/2=1. .067；x2=1. .500； x3=1. .933求結(jié)點(diǎn)處的函數(shù)值求結(jié)點(diǎn)處的函數(shù)值y1=log1. .067=0. .0282；y2=0. .1761；y3=0. .2862求主、從動(dòng)件在結(jié)點(diǎn)處的相應(yīng)轉(zhuǎn)角求主、從動(dòng)件在結(jié)點(diǎn)處的相應(yīng)轉(zhuǎn)角4 4）試取初始角）試取初始角0 0=86=86，0 0=23.5=23.5(

50、(一般一般0及及0不同時(shí)為零不同時(shí)為零) )。5 5）將各結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值及初始角代入式）將各結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值及初始角代入式57.85,98.5565.52,3043. 8/ )(,02. 4/ )(33220110011 yyxx20103103001)cos()cos()cos(PPPiiii cos90.02= P0cos31.93+P1cos58.09+P2cos116= P0cos76.15+P1cos39.85+P2cos141.98= P0cos109.07+P1cos32.91+P2得得解得解得 P0= 0.568719， P1=-0.382598， P2=-0.280782 6）求機(jī)

51、構(gòu)各構(gòu)件相對(duì)長(zhǎng)度為）求機(jī)構(gòu)各構(gòu)件相對(duì)長(zhǎng)度為 a =1，b=2.0899，c=0.56872，d=1.4865 7）檢驗(yàn)偏差值）檢驗(yàn)偏差值 消去消去 2，并將變量符號(hào)，并將變量符號(hào) 2換為換為 ， 3換為換為 ，得，得 b2=a2+d2+c2+2cdcos (+0) -2adcos (+0) -2accos(+0) - (+0) 令令 A=sin（ + 0) B=cos（ + 0)d/a C= (a2+d2+c2-b2) / (2ac)d cos( + 0) 則上式可化為則上式可化為 A=sin（ + 0)+Bcos ( + 0)=C 解之得解之得 0)/()2 CB222CBAarctg(A-期望值為期望值為 / )log(00yx 偏差為偏差為 000)/()2/ )log( CByx222CBAarctg(A-2、按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)、按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)要求連桿上某要求連桿