第3章平面連桿機構F2

1、契貝謝夫四足機器人契貝謝夫四足機器人（動畫） 它是利用連桿曲線特性，當一對角足運動處在曲線的直線段時則著地靜止不動，而另一對角足則處在曲線段作邁足運動，從而可實現(xiàn)類似動物的足行運動。 連桿機構是一種應用十分廣泛的機構，人造衛(wèi)星太陽能板的展開機構，機械手的傳動機構，折疊傘的收放機構以及人體假肢等等，都是連桿機構。 鉸鏈四桿機構、曲柄滑塊機構、導桿機構是最常見的連桿機構型式。第第3章章 平面連桿機構平面連桿機構l 連桿機構常用其所含的桿數而命名，故有四桿機構、六桿機構等。故此類機構統(tǒng)稱為連桿機構。此類機構的共同特點：l 機構的原動件1和從動件3的運動都需要經過連桿2來傳動。l 機構中的運動副一般均

2、為低副。故此類機構也稱低副機構。l 連桿機構中的構件多呈現(xiàn)桿的形狀 故常稱構件為桿。l 平面連桿機構中最簡單、應用最廣的是四桿機構，其他多桿機構都是在它的基礎上擴充而成的，本章重點討論四桿機構及其設計。空間連桿機構空間連桿機構平面連桿機構平面連桿機構第第3 3章章 平面連桿機構平面連桿機構 連桿機構：連桿機構：(低副機構低副機構) 若干剛性構件通過低副聯(lián)接而成的機構。若干剛性構件通過低副聯(lián)接而成的機構。 平面連桿機構平面連桿機構 (所有構件均在同一平面或相互平行的平面內運動所有構件均在同一平面或相互平行的平面內運動) 平面四桿機構平面四桿機構 鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構第第3 3章章 平面連桿機

3、構平面連桿機構 基本內容：基本內容： 3.1 平面連桿機構的類型、應用和演化 3.2 平面四桿機構的基本特性 3.3 平面連桿機構的設計 重點重點：平面連桿機構的基本類型、演化和基本平面連桿機構的基本類型、演化和基本特性特性平面連桿機構的優(yōu)點平面連桿機構的優(yōu)點 1 1、平面連桿機構屬于低副機構，運動副為面接觸，、平面連桿機構屬于低副機構，運動副為面接觸，壓強小，承載能力大，耐沖擊，并且便于潤滑，磨壓強小，承載能力大，耐沖擊，并且便于潤滑，磨損小。損小。 2 2、其運動副元素多為平、其運動副元素多為平面或圓柱面，制造比較容面或圓柱面，制造比較容易，而且靠其本身的幾何易，而且靠其本身的幾何封閉來保

4、證構件運動，結封閉來保證構件運動，結構簡單，工作可靠。構簡單，工作可靠。 3 3、可以實現(xiàn)不同的運動規(guī)、可以實現(xiàn)不同的運動規(guī)律和軌跡要求。律和軌跡要求。平面連桿機構的缺點平面連桿機構的缺點 、有一個作平面一般運動的構件、有一個作平面一般運動的構件(連桿連桿)，高速運動時的慣性力難以平衡，不易用于高高速運動時的慣性力難以平衡，不易用于高速機器；速機器； 、運動鏈較長，傳動精度低；、運動鏈較長，傳動精度低； 、精確精確實現(xiàn)給定運動規(guī)律或實現(xiàn)給定運動規(guī)律或運動運動軌跡的設軌跡的設計較為困難。計較為困難。 常用作執(zhí)行機構：牛頭刨床的主機構、內燃常用作執(zhí)行機構：牛頭刨床的主機構、內燃機與壓縮機的主機構、

5、游梁式抽油機主機構機與壓縮機的主機構、游梁式抽油機主機構等。等。內燃機的內燃機的主主機構機構 縫紉機踏板機構縫紉機踏板機構 牛頭刨床牛頭刨床的的主主機構機構用于受力較大的挖掘機，破碎機用于受力較大的挖掘機，破碎機 用于實現(xiàn)各種不同的運動規(guī)律要求用于實現(xiàn)各種不同的運動規(guī)律要求 攪拌機構 3.1 平面連桿機構的類型、應用和演化平面連桿機構的類型、應用和演化連架桿連架桿：與機架用轉動副相連接的與機架用轉動副相連接的構件構件連架桿連架桿機架機架連架桿連架桿連桿連桿 能繞機架轉動副中心作整周轉動的能繞機架轉動副中心作整周轉動的連架桿連架桿僅能在小于僅能在小于360 的某一角度內擺動的某一角度內擺動的的連

6、架桿連架桿曲柄曲柄搖桿搖桿連架桿連架桿機架機架：固定不動的構件：固定不動的構件連桿連桿：不直接與機架相連的構件：不直接與機架相連的構件（作平面一般運動）（作平面一般運動）周轉副周轉副(整周轉動副整周轉動副)擺轉副擺轉副鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構3.1.1 連桿機構的基本形式連桿機構的基本形式 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構 平面鉸鏈四桿機構的兩個連架桿一個為曲柄，另平面鉸鏈四桿機構的兩個連架桿一個為曲柄，另一個為搖桿的機構一個為搖桿的機構 曲柄的連續(xù)轉動曲柄的連續(xù)轉動 搖桿的連續(xù)往復擺動搖桿的連續(xù)往復擺動曲柄搖桿機構的應用曲柄搖桿機構的應用 抽油機 曲柄搖桿機構的應用曲柄搖桿機構的應用 牛頭刨床橫向自

7、動進給機構 調整雷達天線仰角的曲柄搖桿機構3.1.2 由曲柄搖桿機構改變機架得到的機構由曲柄搖桿機構改變機架得到的機構 1、雙曲柄機構 兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構 主動件勻速轉動主動件勻速轉動 從動件變速轉動從動件變速轉動曲柄搖桿機構中的曲柄（最短桿）為機架應用 旋轉式水泵 篩料機構 特殊形式： 平行雙曲柄機構平行雙曲柄機構(平行四桿機構, 平行四邊形機構) 相對兩桿平行且相等的雙曲柄機構 兩曲柄等速同向轉動，連桿則作平移運動 蒸汽機車驅動輪聯(lián)動機構蒸汽機車驅動輪聯(lián)動機構 攝影升降機構攝影升降機構耕地耕地料斗料斗DCAB播種機料斗機構播種機料斗機構天平天平作者：潘存云教授作者：潘存云教授作

8、者：潘存云教授-車門開閉機構車門開閉機構反平行四邊形機構反平行四邊形機構 在雙曲柄機構中，若相對兩桿的長度相在雙曲柄機構中，若相對兩桿的長度相等，但不平行等，但不平行(BC(BC與與AD)AD)，兩曲柄轉向相，兩曲柄轉向相反（反（ABAB與與CDCD），稱為反平行四邊形機構。），稱為反平行四邊形機構。 平行四邊形機構，連桿與曲柄共線時平行四邊形機構，連桿與曲柄共線時( (四四個鉸鏈中心處于同一直線上個鉸鏈中心處于同一直線上) ) ，從動曲柄，從動曲柄可能向正反兩個方向轉動，機構運動不確可能向正反兩個方向轉動，機構運動不確定，平行四邊形機構可能變成反平行四邊定，平行四邊形機構可能變成反平行四邊形

9、機構形機構。作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授FAEDGBCABEFDCG平行四邊形機構在連桿與曲柄平行四邊形機構在連桿與曲柄共線位置出現(xiàn)運動不確定共線位置出現(xiàn)運動不確定火車輪火車輪消除運動不確定狀態(tài)：消除運動不確定狀態(tài)：慣性慣性(飛輪飛輪)、虛約束虛約束、錯開角度的多套機構錯開角度的多套機構等等2 2、雙搖桿機構、雙搖桿機構 兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構曲柄搖桿機構中的搖桿(最短桿的對邊)為機架搖桿的連續(xù)往復擺動搖桿的連續(xù)往復擺動 搖桿的連續(xù)往復擺動搖桿的連續(xù)往復擺動1，3-搖桿 2-連桿 3-固定架 鶴式起重機鶴式起重機 自動鑄件翻轉臺自動鑄件翻轉臺 兩搖桿長度相等的雙搖桿

10、機構-等腰梯形機構等腰梯形機構 輪式車輛的前輪轉向機構 車子轉彎時，與前輪軸固聯(lián)的兩個搖桿的擺角和不等。如果在任意位置都能使兩前輪軸線的交點P落在后輪軸線的延長線上，則當整個車身繞P點轉動時，四個車輪都能在地面上純滾動，避免輪胎因滑動而損傷基本式四桿機構的應用曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙曲柄機構雙搖桿機構雙搖桿機構平面連桿機構平面連桿機構鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構四桿機構四桿機構連桿機構的基本形式連桿機構的基本形式ABCD曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙曲柄機構雙搖桿機構雙搖桿機構曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構鉸鏈四桿機構的鉸鏈四桿機構的演化演化 取不同構件作機架取不同構件作機架 轉動副轉

11、化為移動副轉動副轉化為移動副 改變桿件相對長度改變桿件相對長度 可得到鉸鏈四桿機構的可得到鉸鏈四桿機構的其他演化型式。其他演化型式。 3.1.3 3.1.3 曲柄曲柄滑滑塊機構塊機構偏置曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構對心曲柄滑塊機構對心曲柄滑塊機構轉動副轉化為移動副轉動副轉化為移動副半徑增至無窮大半徑增至無窮大偏心距偏心距e=0(導路延長線不通過曲柄的轉動中心導路延長線不通過曲柄的轉動中心)(導路延長線通過曲柄的轉動中心導路延長線通過曲柄的轉動中心)轉動副轉化為移動副轉動副轉化為移動副導路延長線是否通過曲柄的轉動中心導路延長線是否通過曲柄的轉動中心應用：活塞式內燃機、空氣壓縮機、泥漿泵、沖床等機

12、械應用：活塞式內燃機、空氣壓縮機、泥漿泵、沖床等機械3.1.4 由曲柄滑塊機構改變機架得到的機構由曲柄滑塊機構改變機架得到的機構 以曲柄滑塊機構中不同構件為機架時，可使其演化為：1.導桿機構 改變曲柄滑塊機構中的固定構件 桿1(原曲柄)為固定構件 = 導桿機構 桿2為曲柄，桿4為導桿，滑塊3相對導桿滑動并一起繞A點轉動。 轉動導桿機構轉動導桿機構 曲柄曲柄BC機架機架AB 導桿可整周回轉 擺動導桿機構擺動導桿機構 曲柄曲柄BC機架機架AB 導桿往復擺動 導桿機構具有很好的傳力性能，常用于導桿機構具有很好的傳力性能，常用于牛頭刨床、牛頭刨床、轉動活塞式發(fā)動機、轉動活塞式發(fā)動機、插床、回轉式油泵插

13、床、回轉式油泵 牛頭刨床的牛頭刨床的主主機構機構 擺動導桿機構擺動導桿機構(BCAB)小型小型作者：潘存云教授應用實例應用實例B234C1A自卸卡車舉升機構自卸卡車舉升機構應用實例應用實例B34C1A2應用實例應用實例4A1B23C應用實例應用實例13C4AB2A1C234B、搖塊機構、搖塊機構 曲柄滑塊機構中曲柄滑塊機構中 桿桿2(原連桿原連桿)為固定構件為固定構件 搖塊機構搖塊機構 (擺動滑塊機構擺動滑塊機構)、定塊機構（移動導桿機構） 曲柄滑塊機構中，塊3(原滑塊)為固定構件 =定塊機構(固定滑塊機構、移動導桿機構) 作者：潘存云教授 曲柄搖桿機構兩個轉動副轉變曲柄搖桿機構兩個轉動副轉變

14、成移動副，或曲柄滑塊機構一個轉動副轉變成移動副成移動副，或曲柄滑塊機構一個轉動副轉變成移動副偏心曲柄滑塊機構偏心曲柄滑塊機構對心曲柄滑塊機構對心曲柄滑塊機構曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構雙滑塊機構雙滑塊機構 正弦機構正弦機構s=l sin l3.1.5 雙滑塊機構雙滑塊機構縫紉機針桿機構縫紉機針桿機構 正弦機構應用 從動件3的位移與原動件轉角的正弦成正比 轉動副移動副 轉動副移動副 轉動副轉動副A移動副（桿移動副（桿 塊）塊） 橢圓儀：橢圓儀： 當滑塊當滑塊1 1和和3 3沿機架的十字槽滑動時，沿機架的十字槽滑動時， 連桿連桿2 2上的各點便描繪出長、短徑不同的橢圓上的各點便

15、描繪出長、短徑不同的橢圓 雙滑塊機構雙滑塊機構 搖塊機構轉動副搖塊機構轉動副A變成變成移動副（桿移動副（桿 塊）塊） 機構主動件機構主動件1與從動件與從動件3具有相等的角速度具有相等的角速度 擴大運動副尺寸擴大運動副尺寸偏心輪機構 桿桿1為圓盤，其幾何中心為為圓盤，其幾何中心為B。運動時該圓盤繞偏心。運動時該圓盤繞偏心A轉動，故稱偏心輪。轉動，故稱偏心輪。A、B間距離間距離e稱為偏心距稱為偏心距 偏心輪是回轉副偏心輪是回轉副B擴大到包括回轉副擴大到包括回轉副A而形成的，而形成的，偏心距偏心距e即是曲柄的長度。即是曲柄的長度。 并非新的機構類型并非新的機構類型 曲柄較短時，通常做成偏心輪曲柄較短

16、時，通常做成偏心輪 增大軸頸的尺寸，提高偏心軸的強度和剛度增大軸頸的尺寸，提高偏心軸的強度和剛度 廣泛應用于傳力較大的剪床、沖床、廣泛應用于傳力較大的剪床、沖床、顎顎式破碎式破碎機、內燃機等機械中機、內燃機等機械中多桿機構 幾個四桿機構組成幾個四桿機構組成多桿機構多桿機構 慣性篩驅動機構慣性篩驅動機構 兩個四桿機構組成兩個四桿機構組成六桿機構六桿機構 原動曲柄原動曲柄2、連桿、連桿3 、從動曲柄從動曲柄4和機架和機架1組成雙曲柄機構組成雙曲柄機構 曲柄曲柄4(原動件原動件)、連、連桿桿5 、滑塊、滑塊6(篩子篩子)和機架和機架1組成曲柄滑組成曲柄滑塊機構塊機構 牛頭刨床的牛頭刨床的主主機構機構

17、 轉動導桿機構轉動導桿機構 小型小型 導桿機構具有很好的傳力性能，常用于導桿機構具有很好的傳力性能，常用于牛頭刨床、牛頭刨床、轉動活塞式發(fā)動機、轉動活塞式發(fā)動機、插床、回轉式油泵插床、回轉式油泵 牛頭刨床的牛頭刨床的主主機構機構 擺動導桿機構擺動導桿機構(BCAB)小型小型 有些多桿機構不是全由四桿機構組成的 牛頭刨床的牛頭刨床的主主機構機構 擺動導桿機構擺動導桿機構 鋸木機機構不能分解成三個四桿機構 繪機構簡圖繪機構簡圖 構件3帶橫孔，3與4相對轉動 lAB=120mm, lAC=400mm 1、分析機構 2、作圖 選比例尺： l =0.02 繪圖：AC B l4=lAC/l =0.4/0.

18、02=20mm l1=lAB/l =0.12/0.02=6mm 3、標注： 構件、運動副、機架、原動件等 注意：機械制圖比例尺 分子、分母不同；無單位)()(mmml圖上長度實際長度)()(mmmm實際長度圖上長度3-2 平面四桿機構的基本特性平面四桿機構的基本特性 討論平面四桿機構存在曲柄的條件及其傳遞運動、動力討論平面四桿機構存在曲柄的條件及其傳遞運動、動力的基本特性的基本特性 1. 1. 有廣義曲柄的條件有廣義曲柄的條件 2. 2. 急回特性和行程速比系數急回特性和行程速比系數 3. 3. 壓力角和傳動角壓力角和傳動角 4. 4. 死點死點 5 5運動的連續(xù)性運動的連續(xù)性1. 1. 有廣

19、義曲柄的條件有廣義曲柄的條件 兩構件能相對轉動 360 的轉動副稱為整轉副(整周轉動副) 曲柄曲柄-能繞機架整周轉動的構件能繞機架整周轉動的構件 （與機架構成整轉副） 廣義曲柄廣義曲柄-兩個轉動副都是整周轉動副的兩個轉動副都是整周轉動副的構件構件 只有存在“廣義曲柄”，才能演化成其他類型的鉸鏈四桿機構， 廣義曲柄存在的條件廣義曲柄存在的條件 鉸鏈四桿機構 A、B為整周轉動副的條件是構件1上的B點能夠通過B1和B2點 形成三角形三角形B1DC1和三角形三角形B2DC214231432llllllll3214llll42134312llllllll413121llllll 鉸鏈四桿機構中最短構件與

20、最長構件的長最短構件與最長構件的長度和不大于其余兩構件的長度之和度和不大于其余兩構件的長度之和，則最短構件為廣義曲柄。 存在廣義曲柄的鉸鏈四桿機構： 取廣義曲柄的鄰邊為機架曲柄搖桿機構 取廣義曲柄的對邊為機架雙搖桿機構 取廣義曲柄為機架雙曲柄機構 若不存在廣義曲柄，不論取那個構件為機架，都為雙搖桿機構。 是否滿足是否滿足桿長條件桿長條件，取何構件為機架，取何構件為機架試根據圖中注明的尺寸判斷下列鉸鏈四桿機構是曲柄搖桿機構、雙曲柄機構，還是雙搖桿機構。 2. 急回特性和行程速比系數急回特性和行程速比系數 設曲柄勻速轉動，抽油機的驢頭（連桿機構中的搖桿）在兩個行程中的平均速度不相等，回程的平均速度

21、大于工作行程 曲柄AB轉動一周，兩次與連桿BC共線 搖桿CD對應的兩個位置分別為其左右極限位置 搖桿在兩極限位置間的夾角 稱為搖桿的擺角 曲柄AB逆時針轉動一周 搖桿：右極限位置左極限位置(擺角都是 ) 曲柄對應轉角 是否也相等？ 1 = 180 + 2 = 180 - 1 2 曲柄勻速轉動 對應的時間 t1 t2 搖桿正反兩行程搖桿正反兩行程 所用的時間不同所用的時間不同 從動搖桿往復擺動的快慢不同 回程速度較快機構的急回特性 搖桿往復擺動平均速度之比： 行程速比系數 1801802112112111221233tttCCtCCK 極位夾角極位夾角 ： 曲柄轉動一周內連曲柄轉動一周內連桿與曲

22、柄共線時兩桿與曲柄共線時兩個位置的夾角個位置的夾角(執(zhí)行執(zhí)行構件處在兩極限位構件處在兩極限位置時，主動構件兩置時，主動構件兩位置之間的夾角位置之間的夾角) 1801802112112111221233tttCCtCCK11180KK 四桿機構有無急回特性，取決于有無極四桿機構有無急回特性，取決于有無極位夾角位夾角 。執(zhí)行構件處在兩極限位置時，主執(zhí)行構件處在兩極限位置時，主動構件兩位置之間的夾角動構件兩位置之間的夾角 不論是何種機構，只要機構在運行過程不論是何種機構，只要機構在運行過程中中具有極位夾角具有極位夾角 ，則該機構就具有急回特，則該機構就具有急回特性性。 角越大，則角越大，則K K值越

23、大，值越大，急回運動特性急回運動特性越越顯著顯著曲柄滑塊機構中，曲柄滑塊機構中， 原動件原動件AB以以等速轉動等速轉動10,有急回特性。有急回特性。擺動導桿機構擺動導桿機構21B2B1有急回特性。有急回特性。0,無急回特性。無急回特性。1AB3. 壓力角和傳動角壓力角和傳動角 不僅要求連桿機構能實現(xiàn)預定的運動規(guī)律，而且希望運轉輕便，效率較高 研究鉸鏈四桿機構傳遞力時的狀態(tài)曲柄主動，搖桿從動曲柄主動，搖桿從動 壓力角壓力角 -從動件受力方向與受力點的絕對速度從動件受力方向與受力點的絕對速度方向所夾的銳角方向所夾的銳角（不考慮摩擦力、重力和慣性力） 切向力(有效分力)壓力角越小，有效分力越大cos

24、FFtsinFFn對于傳力機構，壓力角越小越好法向力 速度方向 傳動角傳動角 -壓力角壓力角 的余角的余角 越小，越大，機構傳力性能越好；反之，機構傳力越費勁，傳動效率越低。 機構的壓力角在不同位置不相同。 設計時，校核最大壓力角不同的機器取不同的許用值 或 。 max minACBDvBFFvcaAB134Cb12vcABC121F F0vB3B1231AC 4 4死點死點 曲柄為從動件，連桿與曲柄共線時，機構傳動角為零，壓力角為90 ，連桿加給曲柄的力將通過鉸鏈中心，不產生力矩，因此不能使曲柄轉動。 死點位置機構壓力角為90 ，傳動角為零的位置死點位置會使機構的從動件出現(xiàn)卡死或運動不確定現(xiàn)

25、象機構是否有死點位置與機構是否有死點位置與哪一構件為主動件有關哪一構件為主動件有關 曲柄搖桿機構，當曲柄為主動件時無死點曲柄搖桿機構，當曲柄為主動件時無死點位置位置; ;當搖桿為主動件時才有死點位置。當搖桿為主動件時才有死點位置。 曲柄滑塊機構，當曲柄為主動件時無死點曲柄滑塊機構，當曲柄為主動件時無死點位置位置; ;當滑塊當滑塊3 3為主動件時有死點位置。為主動件時有死點位置。 當曲柄為從動件時有死點位置當曲柄為從動件時有死點位置 牛頭刨床牛頭刨床的的主主機構機構死點位置的克服辦法死點位置的克服辦法 例：縫紉機借助于帶輪的慣性通過死點。例：縫紉機借助于帶輪的慣性通過死點。n（1 1）利用飛輪慣

26、性來克服死點位置）利用飛輪慣性來克服死點位置 蒸汽機車車輪聯(lián)動機構，左右車輪兩組蒸汽機車車輪聯(lián)動機構，左右車輪兩組曲柄滑塊機構中，曲柄曲柄滑塊機構中，曲柄ABAB與與ABAB位置錯開位置錯開。n（2 2）利用機構錯位排列法來克服死點位置。）利用機構錯位排列法來克服死點位置。死點位置的應用死點位置的應用n鉆床快速夾具：鉆床快速夾具：利用死點夾緊工件利用死點夾緊工件n反作用力反作用力FN無論多大，也不能使無論多大，也不能使CD桿轉動桿轉動死點位置在機構中的作用死點位置在機構中的作用n飛機起落架機構飛機起落架機構 飛機起落架飛機起落架 運-10：新中國自主研制的第一種大型噴氣客機 運-10屬于100

27、-200座級的客機，它是我國自主研制的第一種，也是至今唯一一種大型噴氣式客機，對中國民機產業(yè)的發(fā)展產生了重要影響。運-10的研發(fā)成功，使我國一舉成為繼美、蘇、英、法之后，第五個研制出100噸級飛機的國家。 殲-10 是我國第一種自主設計、批量裝備部隊使用的第三代戰(zhàn)斗機。具有高可靠性、高生存力和高機動性能，作戰(zhàn)半徑大，起降距離短，攻擊能力強，綜合作戰(zhàn)效能達到國際同類戰(zhàn)斗機的先進水平。殲-10的研制成功，標志著我國成為少數幾個能獨立研制先進戰(zhàn)斗機的國家之一。5 5運動的連續(xù)性運動的連續(xù)性 機構運動的連續(xù)性機構運動的連續(xù)性 機構在運動過程中連續(xù)的占據給定的位置機構在運動過程中連續(xù)的占據給定的位置 （

28、1）錯位不連續(xù) （2）錯序不連續(xù)畫出圖示各機構的傳動角和壓力角( 圖中標注箭頭的構件為原動件 ) 3.3 3.3 平面連桿機構的設計平面連桿機構的設計 一、四桿機構設計的基本問題 二、四桿機構設計的圖解法 三、四桿機構設計的實驗法 四、四桿機構設計的解析法一、四桿機構設計的基本問題一、四桿機構設計的基本問題 1 1、連桿機構設計的基本問題、連桿機構設計的基本問題 機構選型機構選型根據給定的運動要求根據給定的運動要求 選擇機構的類型；選擇機構的類型；尺度綜合尺度綜合確定各構件的尺度參數確定各構件的尺度參數 (長度尺寸長度尺寸)。 同時要滿足其他輔助條件同時要滿足其他輔助條件a)結構條件（如要求有

29、曲柄、桿長比結構條件（如要求有曲柄、桿長比恰當、運動副結構合理等）恰當、運動副結構合理等）;b)動力條件（如動力條件（如 minmin）;c)運動連續(xù)性條件等。運動連續(xù)性條件等。 2 2、設計的類型、設計的類型 1 1）剛體引導機構設計）剛體引導機構設計 （實現(xiàn)剛體給定位置的設計）（實現(xiàn)剛體給定位置的設計） 2 2）函數生成機構設計）函數生成機構設計 （實現(xiàn)預定運動規(guī)律的設計）（實現(xiàn)預定運動規(guī)律的設計） 3 3）軌跡生成機構設計）軌跡生成機構設計 （實現(xiàn)預定軌跡的設計）（實現(xiàn)預定軌跡的設計） 4 4）實現(xiàn)綜合功能的設計）實現(xiàn)綜合功能的設計如鑄造造型機的翻轉如鑄造造型機的翻轉機構機構,連桿通過連

30、桿通過B1C1和和B2C2兩位置兩位置完成振實和起模作用完成振實和起模作用1 1）剛體引導機構設計）剛體引導機構設計 要求要求連桿連桿機構機構可以可以引引導導某一剛體某一剛體(一般是一般是連連桿桿)通過預定位置，通過預定位置，實實現(xiàn)工作要求?，F(xiàn)工作要求。2 2）函數生成機構設計）函數生成機構設計 通過連桿機構，精通過連桿機構，精確或近似地實現(xiàn)輸確或近似地實現(xiàn)輸入構件和輸出構件入構件和輸出構件的某種的某種給定的給定的函數函數關系關系 ( (預定運動規(guī)律預定運動規(guī)律) ) 如正弦機構、正切機如正弦機構、正切機構、壓力表指示機構構、壓力表指示機構3 3）軌跡生成機構設計）軌跡生成機構設計 機構中連桿

31、上的某點可以實現(xiàn)預期的運動機構中連桿上的某點可以實現(xiàn)預期的運動軌跡軌跡 鶴式起重機 攪拌機4 4）實現(xiàn)綜合功能的設計）實現(xiàn)綜合功能的設計 飛剪飛剪 使剪切鋼板時和連使剪切鋼板時和連續(xù)運動的鋼板的速續(xù)運動的鋼板的速度一致度一致 實現(xiàn)連桿位置；實現(xiàn)連桿位置； 實現(xiàn)軌跡；實現(xiàn)軌跡； 實現(xiàn)速度要求實現(xiàn)速度要求給定的設計條件：給定的設計條件：1)幾何條件幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）（給定連架桿或連桿的位置）2)運動條件運動條件（給定（給定K）3)動力條件動力條件（給定（給定 minmin）設計方法：設計方法：圖解法、解析法、實驗法圖解法、解析法、實驗法 (直觀，精確，簡便)A AD DB1B2B3

32、C1C2C3二、四桿機構設計的圖解法二、四桿機構設計的圖解法 (一一)根據給定連桿的三個位置設計四桿機構根據給定連桿的三個位置設計四桿機構 已知兩動鉸位置，關鍵找出兩定鉸位置根據給定連桿的兩個位置設計四桿機構根據給定連桿的兩個位置設計四桿機構 A、D兩點可在垂直平分線上任意選取 （無窮多解） 可考慮結構因素或根據附加條件確定合理位置造型機翻轉機構設計造型機翻轉機構設計 造型、起模兩位置 已知連桿BC的長度l3 及其兩位置（動鉸）造型機翻轉機構設計造型機翻轉機構設計 造型、起模 已知連桿3的長度l3及其兩位置 確定固定鉸鏈中心A和D的位置，求出其余三桿的長度l1、l2和l4 無窮多解 機構要求

33、A、 D兩點在同一水平線上，且 AD= BC(二二)按照給定的行程速比系數設計四桿機構按照給定的行程速比系數設計四桿機構 具有急回運動特性的四桿機構的設計 按實際需要先給定行程速比系數K的數值，然后根據機構在極限位置的幾何關系，結合輔助條件來確定機構運動簡圖的尺寸參數。 1導桿機構 已知條件：機架長度l4、行程速度變化系數K。 導桿機構的極位夾角 等于導桿的擺角，所需確定的尺寸是曲柄長度l1。 1導桿機構 已知條件：機架長度l4、行程速度變化系數K。 導桿機構的極位夾角 等于導桿的擺角，所需確定的尺寸是曲柄長度l1。 設計步驟 1）由已知行程速度變化系數K，求得極位夾角 (也是擺角) 2）任選

34、固定鉸鏈中心C，以夾角 作出導桿兩極限位置Cm和Cn 3）作擺角的平分線AC，并在線上取AC=l4，得固定鉸鏈中心A的位置。 4）過A點作導桿極限位置的垂線AB1（或AB2），即得曲柄長度 l1= AB1。11180KK 2曲柄搖桿機構 已知條件：搖桿長度l3，擺角和行程速比系數K。 設計的實質是確定鉸鏈中心A點的位置，定出其他三桿的尺寸 設計步驟 l）由給定的行程速度比系數K，求出極位夾角 2）任選固定鉸鏈中心 D的位置，由搖桿長度l3和擺角 作出搖桿兩個極限位置C1D和C2D。11180KK 鉸鏈中心A點的位置？ 分析 角是搖桿在兩極限位置時，曲柄與連桿重迭和延伸為一條直線的兩位置的夾角。

35、 角與C1和C2有何聯(lián)系？ 曲柄的轉動中心A應在以C1和C2所對應的圓周角為的圓的圓周上。 已知圓上兩點C1和C2及所對應圓周角求圓 3）由特殊圓周角作圓 連接 C1和 C2 ，并作 C1 M垂直于 C1C2 。 作C1C2N = 90- ， C2 N與C1 M相交于P點，C1 PC2 = 作PC1C2的外接圓 在此圓周(C1C2和EF除外)上任取一點A作為曲柄固定鉸鏈中心 還可以由圓心角作圓 連接 C1和 C2， C1C2O = 90- C2C1O = 90- 求出圓心O 作圓 在此圓周(C1C2和EF除外)上任取一點A作為曲柄的固定鉸鏈中心 滿足急回性要求 4) 連接AC1和AC2 同一圓

36、弧的圓周角相等C1AC2 = C1PC2 = 曲柄長度為a 連桿長度為b 機架長度為 ADabACabAC21,aACbACACa1122 若僅按行程速度變化系數K設計，可得無窮多的解。 A點位置不同，機構傳動角的大小也不同。 如欲獲得良好的傳動質量，可按照最小傳動角最優(yōu)或其他輔助條件來確定A點位置。 ABCDE14325步進式輸送機構步進式輸送機構6三、四桿機構設計的實驗法三、四桿機構設計的實驗法 使四桿機構連桿上某一點實現(xiàn)給定的一段曲線軌跡或某一封閉曲線軌跡的設計，稱為軌跡生成機構設計。（按預定的運動軌跡設計四桿機構）ABCDE14325步進式輸送機構步進式輸送機構6自動線上的步進式傳送機構自動線上的步進式傳送機構 包含兩個相同的鉸鏈四桿機構。曲柄包含兩個相同的鉸鏈四桿機構。曲柄1 1整周轉動，整周轉動，連桿連桿2 2上的上的E E點沿卵形曲線運動。推桿點沿卵形曲線運動。推桿6 6也按此卵形也按此卵形軌跡平動。軌跡平動。 卵形曲線上部：推桿近似水平直線運動，推動工卵形曲線上部：推桿近似水平直線運動，推動工件前移。卵形曲線的其他部分：推桿脫離工件沿件前移。卵形曲線的其他部分：推桿脫離工件沿左面軌跡下降、返回和沿右面軌跡上升至原位置。左面軌跡下降、返回和沿右面軌跡上升至原位置。曲柄每轉一周，工件就前進一步。曲柄每轉一周，工件就前進一步。 連桿作平面復雜運動，