機(jī)械原理之平面連桿機(jī)構(gòu)

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)主要內(nèi)容工程材料螺紋聯(lián)接平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖及自由度平面連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)間歇運動機(jī)構(gòu)齒輪傳動齒輪系帶傳動鏈傳動軸/軸承/聯(lián)軸器Unit4平面連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本組成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計

思考題與作業(yè)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成平面連桿機(jī)構(gòu)(planarlink)—所有構(gòu)件均作平行于某一平面的運動，且構(gòu)件之間只有低副連接。1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成1234機(jī)架——固定不動構(gòu)件連桿——不直接與機(jī)架相連的桿連架桿——與機(jī)架以運動副相連的桿曲柄——能做整周轉(zhuǎn)動搖桿——擺動一定角度

（曲柄搖桿、雙曲柄、雙搖桿）2、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（crank-rocker)（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)（double-crank)（3）雙搖桿機(jī)構(gòu)（double-rocker)二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化1、一個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副（自由度個數(shù)不變）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實例曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實例曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實例2、兩個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副自由度個數(shù)仍然不變曲柄移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實例正弦機(jī)構(gòu)的應(yīng)用運動副轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的演化1234213413421234曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化（1）取不同構(gòu)件為機(jī)架，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄、雙搖桿可以相互演化雙曲柄曲柄搖桿雙搖桿（2)曲柄存在的條件(GRASHOF)(a)最短桿+最長桿≤其他兩桿長度之和——格拉肖夫判別式以最短桿為機(jī)架時——必為雙曲柄機(jī)構(gòu)以最短桿的相鄰桿為機(jī)架時——必為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以最短桿的對面桿為機(jī)架時——必為雙搖桿機(jī)構(gòu)(b)不滿足格拉肖夫判別式時，以任何桿為機(jī)架，皆為

雙搖桿機(jī)構(gòu)123412341234例題例：AB=30,BC=50,CD=40,AD=45,取不同桿為機(jī)架

時，分別為何種機(jī)構(gòu)1234BCDA曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化-改變機(jī)架（3）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化-改變參數(shù)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)實例4、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化取不同構(gòu)件為機(jī)架曲柄滑塊曲柄轉(zhuǎn)動（擺動）導(dǎo)桿曲柄搖塊定塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實例擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實例2134曲柄搖塊與定塊機(jī)構(gòu)實例曲柄搖塊定塊機(jī)構(gòu)5、曲柄移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)演化曲柄移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)實例擺動導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)與雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)實例擺動導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)三、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性1、急回特性—速度與效率行程速度變化系數(shù)KC點平均速度：極位夾角θ極位夾角θ：輸出件位于兩極限位置時，對應(yīng)輸入件曲柄兩位置之間的夾角（銳角）。連桿機(jī)構(gòu)具有急回特性的條件：1)輸入件整周轉(zhuǎn)動；

2）輸出件往返運動；

3）極位夾角θ>0。機(jī)構(gòu)急回特性的判斷2、壓力角與傳動角—力與效率機(jī)構(gòu)壓力角α：不計摩擦、慣性和重力時，從動件上某點所受作用力的方向與該點速度方向之間所夾的銳角。機(jī)構(gòu)傳動角γ：壓力角的余角，γ=900-α。（度量方便，γ愈大愈好，一般γ>400，大功率γ>500

）壓力角α，愈小愈好最小傳動角位置的判斷3、死點死點：α=900位置。1）此時無論驅(qū)動力多大，不能驅(qū)動從動件，應(yīng)予以避免。2）死點分析（1）曲柄為主動件時，無死點位置；（2）搖桿為主動件時，曲柄與連桿共線的兩個位置是死點位置（圖中虛線位置）兩曲柄之一為主動件時，機(jī)構(gòu)均無死點位置兩搖桿中任一桿為主動件時，機(jī)構(gòu)都有一個死點位置（如圖中虛線位置之一）雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)幾種基本四桿機(jī)構(gòu)死點位置的分析名稱機(jī)構(gòu)的死點位置分析死點分析（1）曲柄為主動件時，機(jī)構(gòu)無死點位置；（2）滑塊為主動件時，機(jī)構(gòu)有兩個死點位置（圖中虛線位置）

曲柄或?qū)U為為主動件時，機(jī)構(gòu)均無死點位置；（1）曲柄為主動件時，機(jī)構(gòu)無死點位置；（2）導(dǎo)桿為主動件時，機(jī)構(gòu)有兩個死點位置（圖中虛線位置）偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3）死點利用鉆床夾具折疊式靠椅之死點位置四、平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計（幾何法）1、給定連桿位置時，四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計2、給定K時四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計例：已知搖桿長度LCD，搖桿擺角ψ及行程速度變化系數(shù)K，設(shè)計曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

（1）LCD=1.5m，ψ=300，K=1.5；（2）LCD=150mm，K=1。3、給定運動軌跡時四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計連桿曲線是一條高次方的代數(shù)曲線，一般借助連桿曲線圖譜來設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)連桿曲線圖譜—放映機(jī)(1)連桿曲線圖譜—放映機(jī)(2)連桿曲線圖譜—機(jī)器人連桿曲線圖譜應(yīng)用實例4、四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計問題車輛前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)車門啟閉機(jī)構(gòu)港口起重機(jī)思考題四/1格拉肖夫判別式是指：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最常桿長度之和

其他兩桿長度之和。機(jī)構(gòu)的壓力角指：從動件上某點所受

的方向與該點

的方向所夾銳角，設(shè)計機(jī)構(gòu)時注意控制最大壓力角αmax

許用壓力角。機(jī)構(gòu)傳動角γ指：壓力角的

，γ值愈

愈好，理想情況γ=

。機(jī)構(gòu)處于死點位置時，機(jī)構(gòu)的壓力角α=

度。在桿長不等的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若L1=L2=L3<L4，且四邊長順序鉸接，則以L4為機(jī)架時，該機(jī)構(gòu)是

機(jī)構(gòu)。思考題四/2在桿長不等的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若L1=L2=L3>L4，且四邊長順序鉸接，則：以L4為機(jī)架時，該機(jī)構(gòu)是

機(jī)構(gòu)；以L3為機(jī)架時，該機(jī)構(gòu)是

機(jī)構(gòu)；以L2為機(jī)架時，該機(jī)構(gòu)是

機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄為主動件。當(dāng)從動件處于兩極限位置時，

（A，搖桿，B，曲柄，C，連桿）在該兩位置時所夾的銳角為極位夾角。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)

（A，曲柄，B，搖桿）為主動件，在曲柄與

（A，機(jī)架，B，連桿）共線時，機(jī)構(gòu)處于死點位置。此時機(jī)構(gòu)的壓力角=900。思考題四/3四桿機(jī)構(gòu)中，已知各桿長度，LAB=40mm，LBC=90mm，LCD=60mm，LAD=80mm。試問：固定

桿，為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；固定

桿，為雙曲柄機(jī)構(gòu)；固定

桿，為雙搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)行程速比系數(shù)K=

（A，〈1，B，=1，