機(jī)械設(shè)計(jì)原理-連桿機(jī)構(gòu)

1、第四章第四章 連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)：連桿機(jī)構(gòu)：由若干個(gè)構(gòu)件通過低副連接而組成，又稱為低副機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)：平面連桿機(jī)構(gòu)：所有構(gòu)件均在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)?？臻g連桿機(jī)構(gòu)：空間連桿機(jī)構(gòu)：所有構(gòu)件不全在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)。由于平面連桿機(jī)構(gòu)不僅應(yīng)用廣泛，而且還往往是多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)；所以這里重點(diǎn)介紹平平面連桿機(jī)構(gòu)面連桿機(jī)構(gòu). .4.1 4.1 平面連桿機(jī)構(gòu)的類型平面連桿機(jī)構(gòu)的類型4 4.1.1.1.1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式全部運(yùn)動(dòng)副為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿全部運(yùn)動(dòng)副為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)連桿連桿連架桿連架桿機(jī)架機(jī)架視頻:2平面四桿機(jī)

2、構(gòu)的基本型式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式 曲柄曲柄作整周運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件作整周運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件 搖桿搖桿作擺動(dòng)的構(gòu)件。作擺動(dòng)的構(gòu)件。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)連架桿的運(yùn)動(dòng)形式不同分為：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)連架桿的運(yùn)動(dòng)形式不同分為： 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（視頻1 1） 雙曲柄機(jī)構(gòu)（雙曲柄機(jī)構(gòu)（視頻2 2） 雙搖桿機(jī)構(gòu)（雙搖桿機(jī)構(gòu)（視頻3 3）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本型式 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。慣性篩慣性篩雙曲柄機(jī)構(gòu)：指兩個(gè)連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。若機(jī)構(gòu)中相對(duì)兩桿平雙曲柄機(jī)構(gòu)：指兩個(gè)連架桿都是曲柄的鉸

3、鏈四桿機(jī)構(gòu)。若機(jī)構(gòu)中相對(duì)兩桿平行且相等，則成為平面四邊形機(jī)構(gòu)。行且相等，則成為平面四邊形機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)：指兩個(gè)連架桿都是搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)：指兩個(gè)連架桿都是搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。 4.1.2 4.1.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的演化由四桿機(jī)構(gòu)的基本型式通過演化可以得到其它多種由四桿機(jī)構(gòu)的基本型式通過演化可以得到其它多種結(jié)構(gòu)型式。結(jié)構(gòu)型式。常用的演化方法有常用的演化方法有1 1、轉(zhuǎn)動(dòng)副變移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副變移動(dòng)副曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)視頻11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)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)曲柄

4、滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu) 定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)( (直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)) )3 3. . 變換構(gòu)件形態(tài)變換構(gòu)件形態(tài)兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)若選擇構(gòu)件若選擇構(gòu)件2 2或或4 4為機(jī)架時(shí)，就為機(jī)架時(shí)，就是正弦機(jī)構(gòu)；是正弦機(jī)構(gòu)；若改取構(gòu)件若改取構(gòu)件3 3為機(jī)架為機(jī)架, ,則為雙滑塊則為雙滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu); ;當(dāng)取構(gòu)件當(dāng)取構(gòu)件1 1為機(jī)架時(shí)，便演化為為機(jī)架時(shí)，便演化為雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)。雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)。視頻134 4 擴(kuò)大移動(dòng)副的尺寸擴(kuò)大移動(dòng)副的尺寸曲柄搖桿機(jī)構(gòu)偏心盤機(jī)構(gòu)（視頻8）機(jī)械原理視頻機(jī)械原理視頻 連桿（連桿（1-2）.avi4.2 4.2 平面連桿機(jī)構(gòu)的工作特性

5、平面連桿機(jī)構(gòu)的工作特性 平面連桿機(jī)構(gòu)具有傳遞和變換運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)力平面連桿機(jī)構(gòu)具有傳遞和變換運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)力的傳遞和變換功能，前者稱為平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)的傳遞和變換功能，前者稱為平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性，后者稱為平面連桿機(jī)構(gòu)的傳力特性。動(dòng)特性，后者稱為平面連桿機(jī)構(gòu)的傳力特性。 了解了這些特征，對(duì)于正確選擇連桿機(jī)構(gòu)的了解了這些特征，對(duì)于正確選擇連桿機(jī)構(gòu)的類型，進(jìn)而進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)意義。類型，進(jìn)而進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)意義。4.2.1 4.2.1 運(yùn)動(dòng)特性運(yùn)動(dòng)特性1 1.轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副的條件-鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件AB2BB1DC2CC1l1l2l4l3在B1C1D中，根據(jù)三角形任意兩邊之差必小于

6、等于第三邊，可得：) 1 (14321423llllllll)2(34212431llllllll移項(xiàng)可得：AB2BB1DC2CC1l1l2l4l3在B2C2D中，根據(jù)三角形任意兩邊之和必大于等于第三邊，可得：)3(3241llll) 4 (413121llllll以上三式兩兩相加并化簡(jiǎn)可得：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件：1、曲柄為最短桿；、曲柄為最短桿；2、最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和、最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和AB2BB1DC2CC1l1l2l4l3)2(34212431llllllll滿足上述條件時(shí)，取不同的構(gòu)件為機(jī)架時(shí)，可

7、得三種不同性質(zhì)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 取最短桿的鄰桿為機(jī)架 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)取最短桿的對(duì)桿為機(jī)架 雙搖桿機(jī)構(gòu) 取最短桿為機(jī)架 雙曲柄機(jī)構(gòu)圖10 “最短構(gòu)件與最長構(gòu)件的長度之和最短構(gòu)件與最長構(gòu)件的長度之和小于或等于其余兩構(gòu)件長度之和小于或等于其余兩構(gòu)件長度之和”是必要條件，是必要條件， 如果不滿足此條件，如果不滿足此條件，無論取那個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架，都不存無論取那個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架，都不存在曲柄。在曲柄。 2 2 . . 急回運(yùn)動(dòng)特性急回運(yùn)動(dòng)特性在曲柄等速回轉(zhuǎn)情況下，由于1=180+，2=180-，所以t1t2,搖桿往復(fù)擺動(dòng)的平均速度為V2V1.把搖桿的這種往復(fù)擺動(dòng)快慢不同的運(yùn)動(dòng)稱為急回運(yùn)動(dòng)。急回運(yùn)動(dòng)的程度可以用行

8、程速比系數(shù)K來衡量：AB2BB1DC2CC1l1l2l4l321行程速比系數(shù)11180180180/212112122112kktttcctccvvk或：結(jié)論：當(dāng)0時(shí)，機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)特性，角愈大，K值愈大，急回運(yùn)動(dòng)特性愈顯著。3. 3.運(yùn)動(dòng)連續(xù)性運(yùn)動(dòng)連續(xù)性1、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)件也能連續(xù)占據(jù)預(yù)定的各個(gè)位置，稱為機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性。 在不計(jì)重力、在不計(jì)重力、摩擦力、慣性力的摩擦力、慣性力的條件下，機(jī)構(gòu)中輸條件下，機(jī)構(gòu)中輸出件所受主動(dòng)力的出件所受主動(dòng)力的方向線與該受力點(diǎn)方向線與該受力點(diǎn)的絕對(duì)速度方向線的絕對(duì)速度方向線所夾的銳角。所夾的銳角。壓力角的余角，壓力角的余角，=900

9、-。 1、壓力角、壓力角2、傳動(dòng)角、傳動(dòng)角 minFF1F21ABCD1234V 越小，越小， 越大，則機(jī)構(gòu)傳力性能越好越大，則機(jī)構(gòu)傳力性能越好。4.2.2 傳力特性傳力特性常用傳動(dòng)角的大小和變化來衡量機(jī)構(gòu)傳力常用傳動(dòng)角的大小和變化來衡量機(jī)構(gòu)傳力性能的好壞。設(shè)計(jì)時(shí)通常要求性能的好壞。設(shè)計(jì)時(shí)通常要求min40min40，對(duì)于高速和大功率的傳動(dòng)機(jī)械，對(duì)于高速和大功率的傳動(dòng)機(jī)械，min50min50。最小傳動(dòng)角最小傳動(dòng)角的確定的確定F1vcDF1CABF21234abcdcos2222addaBDBCDbccbBDcos2222bcaddacbBCD2cos2cos22221則則圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，

10、原動(dòng)件為圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，原動(dòng)件為AB。各桿長度為：。各桿長度為：a、b、c、d。由圖可見，由圖可見， 與與機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)的BCD有關(guān)。有關(guān)。在在ABD和和BCD中，中，由余弦定理得：由余弦定理得：1 1）當(dāng)）當(dāng)BCD 900時(shí)，時(shí)， =1800-BCD，則，則min =1800-BCDmax ，由公式可知，當(dāng)，由公式可知，當(dāng) = 1800時(shí)，時(shí)，有有BCDmax 。即曲柄與機(jī)架拉值共線時(shí)，機(jī)構(gòu)將出現(xiàn)。即曲柄與機(jī)架拉值共線時(shí)，機(jī)構(gòu)將出現(xiàn)最大值。最大值。 4vcABCD1F123bcaddacbBCD2cos2cos22221DAC2maxB2 視頻1機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置1死點(diǎn)死點(diǎn) 圖示曲

11、柄搖桿機(jī)構(gòu)，搖桿圖示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，搖桿CD為主動(dòng)件，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于連桿為主動(dòng)件，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于連桿與從動(dòng)曲柄共線的兩個(gè)位置時(shí)，與從動(dòng)曲柄共線的兩個(gè)位置時(shí)，出現(xiàn)了傳動(dòng)角出現(xiàn)了傳動(dòng)角o。的情況。的情況。這時(shí)主動(dòng)件這時(shí)主動(dòng)件CD通過連桿作用于通過連桿作用于從動(dòng)件從動(dòng)件AB上的力恰好通過其回上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，所以不能使構(gòu)件轉(zhuǎn)中心，所以不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)動(dòng)而出現(xiàn)“頂死頂死”現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)的現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)的此種位置稱為此種位置稱為死點(diǎn)。死點(diǎn)。 在下圖所示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若以搖桿為主動(dòng)件，則當(dāng)連在下圖所示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若以搖桿為主動(dòng)件，則當(dāng)連桿與曲柄共線，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角為零，機(jī)構(gòu)此位置就稱為死桿與曲柄共線，

12、機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角為零，機(jī)構(gòu)此位置就稱為死點(diǎn)。而對(duì)于圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)以滑塊為主動(dòng)件，機(jī)點(diǎn)。而對(duì)于圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)以滑塊為主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)也處于死點(diǎn)位置構(gòu)也處于死點(diǎn)位置。 機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件與連桿共線的位置稱為機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件與連桿共線的位置稱為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。 2. 死點(diǎn)的利用：死點(diǎn)的利用：B2AB1C1DC2地面地面飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)若以夾緊、增力等為目的，則機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置可以加以若以夾緊、增力等為目的，則機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置可以加以利用。利用。圖61對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來說，有死點(diǎn)是不利的，應(yīng)采取措施對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來說，有死點(diǎn)是不利的，應(yīng)采取措施使其順利通過。使其順利通過。3. 3. 死點(diǎn)的

13、克服死點(diǎn)的克服 措施：措施： 加裝飛輪，增大慣性；加裝飛輪，增大慣性； 安裝輔助連桿；安裝輔助連桿； 幾組機(jī)構(gòu)錯(cuò)位安裝。幾組機(jī)構(gòu)錯(cuò)位安裝。vBB2C2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AB1C1DFB 蒸汽機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由兩組曲柄滑塊機(jī)構(gòu)蒸汽機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由兩組曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成，曲柄位置錯(cuò)開組成，曲柄位置錯(cuò)開9090度，使死點(diǎn)位置錯(cuò)開度，使死點(diǎn)位置錯(cuò)開（圖（圖9 9）。）。機(jī)械原理視頻機(jī)械原理視頻 連桿（連桿（3-5）.avi4.3 4.3 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及功能平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及功能連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副（正因?yàn)槿绱?，所以又把連桿機(jī)構(gòu)稱為低副機(jī)構(gòu)），低副兩元素為

14、面接觸，故在傳遞同樣載荷的條件下，兩元素間的壓強(qiáng)較小，可以承受較大的載荷。低副兩元素間便于潤滑，故兩元素不易產(chǎn)生大的磨損。這些條件都能較好的滿足重型機(jī)械的要求。此外，低副兩元素的幾何形狀也比較簡(jiǎn)單，便于加工制造。2）構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式具有多樣性；3) 在連桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)原動(dòng)件以同樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果改變各構(gòu)件的相對(duì)長度關(guān)系，便可是從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.3.14.3.1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)4)在連桿機(jī)構(gòu)中，連桿上個(gè)不同點(diǎn)的軌跡是各種不同形狀的曲線（特稱為連桿曲線），而且隨著各構(gòu)件相對(duì)長度關(guān)系的改變，這些連桿曲線的形狀也將改變，從而可以得到各種不同形狀的曲線，我們可以利用這些曲線

15、來滿足不同軌跡的要求。此外，連桿機(jī)構(gòu)還可以很方便地用來達(dá)到增力，擴(kuò)大行程和實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)的目的。由于連桿機(jī)構(gòu)由上述優(yōu)點(diǎn)，所實(shí)在各種機(jī)械和儀表中得到了廣泛的應(yīng)用。連桿機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)1) 1)由于在連桿機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)必須經(jīng)過中間構(gòu)件進(jìn)行傳遞，由于在連桿機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)必須經(jīng)過中間構(gòu)件進(jìn)行傳遞，因而連桿機(jī)構(gòu)一般具有較長的運(yùn)動(dòng)鏈（即較多的構(gòu)件因而連桿機(jī)構(gòu)一般具有較長的運(yùn)動(dòng)鏈（即較多的構(gòu)件和較多的運(yùn)動(dòng)副），所以各構(gòu)件的尺寸誤差和運(yùn)動(dòng)副和較多的運(yùn)動(dòng)副），所以各構(gòu)件的尺寸誤差和運(yùn)動(dòng)副中的間隙將使連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大的積累誤差，同時(shí)也中的間隙將使連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大的積累誤差，同時(shí)也會(huì)使機(jī)械效率降低。會(huì)使機(jī)械效率降低

16、。2) 2)在連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中，連桿及滑塊的質(zhì)心都在在連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中，連桿及滑塊的質(zhì)心都在作變速運(yùn)動(dòng)，他們所產(chǎn)生的慣性力難于用一般的平衡作變速運(yùn)動(dòng)，他們所產(chǎn)生的慣性力難于用一般的平衡方法加以消除，因而會(huì)增加機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷，所以連桿方法加以消除，因而會(huì)增加機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷，所以連桿機(jī)構(gòu)一般不易于高速傳動(dòng)。機(jī)構(gòu)一般不易于高速傳動(dòng)。4.3.2 4.3.2 平面連桿機(jī)構(gòu)的功能平面連桿機(jī)構(gòu)的功能1. 1.實(shí)現(xiàn)有軌跡位置或運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)有軌跡位置或運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的運(yùn)動(dòng)2. 2.實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式及運(yùn)動(dòng)特性的改變實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式及運(yùn)動(dòng)特性的改變3. 3.實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)4.

17、4.調(diào)節(jié)、擴(kuò)大從動(dòng)件的行程調(diào)節(jié)、擴(kuò)大從動(dòng)件的行程5. 5.獲得較大的機(jī)械增益獲得較大的機(jī)械增益4.4 4.4 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析: :機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析就是根據(jù)原動(dòng)件的已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析就是根據(jù)原動(dòng)件的已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律, ,來確定來確定其它構(gòu)件或構(gòu)件上某些點(diǎn)的軌跡、位移、速度和加速度其它構(gòu)件或構(gòu)件上某些點(diǎn)的軌跡、位移、速度和加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)。等運(yùn)動(dòng)參數(shù)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的： 1 1、通過機(jī)構(gòu)的位移分析，可以確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)所需的空、通過機(jī)構(gòu)的位移分析，可以確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)所需的空間或某些構(gòu)件及構(gòu)件上某些點(diǎn)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定的位置或軌間

18、或某些構(gòu)件及構(gòu)件上某些點(diǎn)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定的位置或軌跡，并可判斷它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)中是否發(fā)生干涉；跡，并可判斷它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)中是否發(fā)生干涉； 2 2、通過速度和加速度分析，了解從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)、通過速度和加速度分析，了解從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律能否滿足工作要求，并可據(jù)此對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。律能否滿足工作要求，并可據(jù)此對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。 4.4.1 瞬心法及其應(yīng)用1 1、速度瞬心、速度瞬心瞬時(shí)速度中心瞬時(shí)速度中心( (瞬心瞬心): ): 互相作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件互相作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件, ,在任一瞬在任一瞬時(shí)都可以認(rèn)為它們是繞某點(diǎn)做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，稱該點(diǎn)為瞬心。時(shí)都可以認(rèn)為它們是繞某點(diǎn)做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，稱該點(diǎn)為瞬心。

19、2 2、瞬心表示方法：、瞬心表示方法：用用P P加下標(biāo)表示。加下標(biāo)表示。圖示構(gòu)件圖示構(gòu)件1 1和和2 2的瞬心為的瞬心為P P1212或或P P21212.機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目N=n(n-1)/23.機(jī)構(gòu)中瞬心位置的確定1 1、通過運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心、通過運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心(1)(1)以轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接的兩構(gòu)件以轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接的兩構(gòu)件, , 其轉(zhuǎn)動(dòng)中心即為瞬心其轉(zhuǎn)動(dòng)中心即為瞬心(2)(2)以移動(dòng)副聯(lián)接的兩構(gòu)件以移動(dòng)副聯(lián)接的兩構(gòu)件, , 其瞬心在垂直導(dǎo)路方向的無究遠(yuǎn)其瞬心在垂直導(dǎo)路方向的無究遠(yuǎn)處處, ,所示。所示。(3)(3)以平面高副聯(lián)接的兩構(gòu)件以平面高副聯(lián)接的兩構(gòu)件, , 若高副元素之

20、間為純滾動(dòng)時(shí)若高副元素之間為純滾動(dòng)時(shí), , 則兩元素的接觸點(diǎn)即為兩構(gòu)件的瞬心所示；則兩元素的接觸點(diǎn)即為兩構(gòu)件的瞬心所示； (4)(4)若高副元素之間既滾動(dòng)又滑動(dòng)若高副元素之間既滾動(dòng)又滑動(dòng), , 則瞬心在高副接觸點(diǎn)處的則瞬心在高副接觸點(diǎn)處的公法線上，具體位置要由其它條件來確定所示。公法線上，具體位置要由其它條件來確定所示。三心定理: 三個(gè)彼此作平面平行運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有三個(gè)瞬心, 而且必定位于同一直線上。 瞬心在速度分析中的應(yīng)用2/ 4=P14P24/P12P244.4.2 桿組法及其應(yīng)用 結(jié)構(gòu)分析就是將已知機(jī)構(gòu)分解為原動(dòng)件、機(jī)架和若干個(gè)基本桿組，進(jìn)而了解機(jī)構(gòu)的組成，并確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的

21、步驟是：(1)計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度并確定原動(dòng)件。(2)拆桿組。4.5.1 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題問題一：剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問題一：剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 引導(dǎo)一個(gè)剛體實(shí)現(xiàn)一系列給定位置引導(dǎo)一個(gè)剛體實(shí)現(xiàn)一系列給定位置4.5平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足預(yù)定的連桿位置要求滿足預(yù)定的連桿位置要求問題二：函數(shù)生成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問題二：函數(shù)生成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 主、從動(dòng)連架桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有給定的函數(shù)關(guān)系主、從動(dòng)連架桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有給定的函數(shù)關(guān)系滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求問題三：軌跡生成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問題三：軌跡生成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)中某點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡機(jī)構(gòu)中某點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌

22、跡滿足預(yù)定的軌跡要求滿足預(yù)定的軌跡要求 圖解法圖解法 解析法解析法 實(shí)驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)法平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法：平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法：4.5.2 剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，使得連桿通過要求：設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，使得連桿通過 I、II、III三個(gè)位置三個(gè)位置第第 1 步：選定步：選定 B、C 點(diǎn)位置點(diǎn)位置第第 2 步：找步：找 A、D 點(diǎn)位置點(diǎn)位置剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第第 3 步：聯(lián)接步：聯(lián)接 A、B1、C1、D，獲得四桿機(jī)構(gòu)，獲得四桿機(jī)構(gòu) 三點(diǎn)唯一確定一個(gè)圓，三點(diǎn)唯一確定一個(gè)圓，B B、C C確定后，確定后，A A、D D是是確定的；確定的； 已知固定鉸鏈點(diǎn)已知固

23、定鉸鏈點(diǎn)A、D，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，使得兩個(gè)連，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，使得兩個(gè)連架桿可以實(shí)現(xiàn)三組對(duì)應(yīng)關(guān)系架桿可以實(shí)現(xiàn)三組對(duì)應(yīng)關(guān)系函數(shù)生成機(jī)構(gòu)函數(shù)生成機(jī)構(gòu) 剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)？4.5.3 函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 剛化反轉(zhuǎn)法剛化反轉(zhuǎn)法 以以CD桿為機(jī)架時(shí)看到的四桿機(jī)構(gòu)桿為機(jī)架時(shí)看到的四桿機(jī)構(gòu)ABCD的位置相當(dāng)?shù)奈恢孟喈?dāng)于把以于把以AD為機(jī)架時(shí)觀察到的為機(jī)架時(shí)觀察到的ABCD的位置剛化，以的位置剛化，以D軸為中心轉(zhuǎn)過軸為中心轉(zhuǎn)過 得到的。得到的。21 低副可逆性；低副可逆性； 機(jī)構(gòu)在某一瞬時(shí)，各構(gòu)機(jī)構(gòu)在某一瞬時(shí)，各構(gòu)件相對(duì)位置固定不變，件相對(duì)位置固定不變，相當(dāng)于一個(gè)剛體，其形相當(dāng)于一個(gè)剛體，其

24、形狀不會(huì)隨著參考坐標(biāo)系狀不會(huì)隨著參考坐標(biāo)系不同而改變。不同而改變。函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第第 1 步：選步：選B點(diǎn)，以點(diǎn)，以 I 位置為參考位置，位置為參考位置，DF1 為機(jī)架為機(jī)架第第 2步：用剛化反轉(zhuǎn)法求出步：用剛化反轉(zhuǎn)法求出 B2、B3 的轉(zhuǎn)位點(diǎn)的轉(zhuǎn)位點(diǎn)第第 3 步：做中垂線，找步：做中垂線，找C1 點(diǎn)點(diǎn)第第 4 步：聯(lián)接步：聯(lián)接AB1C1D函數(shù)生成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)函數(shù)生成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 解析法解析法 已知行程速比系數(shù)已知行程速比系數(shù) K，以及從動(dòng)件兩個(gè)極限位置，以及從動(dòng)件兩個(gè)極限位置，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)4.5.4 急回機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)急回機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.5.5 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) 設(shè)計(jì)一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，使得機(jī)構(gòu)上設(shè)計(jì)一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，使得機(jī)構(gòu)上 M 點(diǎn)實(shí)現(xiàn)給定軌跡點(diǎn)實(shí)現(xiàn)給定軌跡軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 解析法解析法M（x，y）a, c, d, e, f, g, h, 0 0連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)自由度少、約束多自由度少、約束多設(shè)計(jì)靈活度受到限制設(shè)計(jì)靈活度受到限制減少約束減少約束 增加自由度增加自由度 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) 實(shí)驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)法連桿曲線（定義）：連桿曲線（定義）