章-平面連桿機構(gòu)

§2—1平面四桿機構(gòu)的基本類型及應(yīng)用第二章平面連桿機構(gòu)§2—2平面四桿機構(gòu)的基本特性§2—3平面四桿機構(gòu)的設(shè)計

本章要點平面連桿機構(gòu)：若干構(gòu)件+低副平面四桿機構(gòu)：4個構(gòu)件+低副鉸鏈四桿機構(gòu)：4個構(gòu)件+轉(zhuǎn)動副§2—1

平面四桿機構(gòu)的基本形式和特性一、鉸鏈四桿機構(gòu)：

4個構(gòu)件+轉(zhuǎn)動副2-1圖鉸鏈四桿機構(gòu).avi連架桿

機架連桿連架桿

曲柄搖桿不同的鉸鏈四桿機構(gòu)1、曲柄搖桿機構(gòu)1整圈轉(zhuǎn)動（曲柄）3往復(fù)擺動（搖桿）應(yīng)用例2：2-3圖雷達(dá)調(diào)整機構(gòu)（曲柄搖桿）.avi應(yīng)用例1：2-2圖牛頭刨床（曲柄搖桿）.avi應(yīng)用例4：2-5圖攪拌器（曲柄搖桿）.avi應(yīng)用例3：2-4圖剪斷鉗（曲柄搖桿）.avi應(yīng)用例5：2-6圖電影抓片（曲柄搖桿）.avi2、雙曲柄機構(gòu)2整圈轉(zhuǎn)動（曲柄）4整圈轉(zhuǎn)動（曲柄）應(yīng)用例1：2-7圖機車車輪（雙曲柄）.avi應(yīng)用例2：2-8圖慣性篩（雙曲柄）.avi轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動，通常二轉(zhuǎn)速不相等雙曲柄機構(gòu)的特例：平行四邊形機構(gòu)

——運動不確定問題應(yīng)用例2：2-10圖汽車前輪轉(zhuǎn)向（雙搖桿）.avi應(yīng)用例1：2-9圖飛機起落架（雙搖桿）.avi應(yīng)用例4：2-12圖起重機（雙搖桿）.avi應(yīng)用例3：2-11圖升降機（雙搖桿）.avi2往復(fù)擺動（搖桿）4往復(fù)擺動（搖桿）3、雙搖桿機構(gòu)二、含有一個移動副的四桿機構(gòu)：1、曲柄滑塊機構(gòu)1B24AC3偏置式曲柄滑塊機構(gòu)對心式曲柄滑塊機構(gòu)1B24AC3e應(yīng)用例1：2-13內(nèi)燃機（曲柄滑塊）.avi應(yīng)用例2：2-14開門機構(gòu)（曲柄滑塊）.avi曲柄滑塊機構(gòu)的演化2、導(dǎo)桿機構(gòu)、搖塊機構(gòu)、定塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)變更機架搖塊機構(gòu)定塊機構(gòu)C234A41B2C3曲柄滑塊機構(gòu)１作機架A41B2C3導(dǎo)桿機構(gòu)C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機構(gòu)lBC>lABC234C234C234C234AB123C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C4lBC<lAB擺動導(dǎo)桿機構(gòu)32C4AB1導(dǎo)桿機構(gòu)A41曲柄滑塊機構(gòu)2作機架A41A41A41A41A41A41A41A41A41A41A41A413B2C搖塊機構(gòu)車箱舉升機構(gòu)搖塊機構(gòu)2B12B12B11BA21BA2A41B2C3曲柄滑塊機構(gòu)CA43定塊機構(gòu)C41BA21BA21BA23手動唧筒機構(gòu)2-16圖手動嘰桶.avi3作機架1B2定塊機構(gòu)正弦機構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu)正切機構(gòu)了解三、含有兩個移動副的四桿機構(gòu)：四、具有偏心輪的四桿機構(gòu)對心式曲柄滑塊機構(gòu)偏心輪機構(gòu)1B24AC32LAB4C231BAB副擴大B副擴大前的AB桿B副擴大后的AB桿偏心輪機構(gòu)形成動畫一、鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件整轉(zhuǎn)副：兩構(gòu)件能相對轉(zhuǎn)動360°的轉(zhuǎn)動副?！?—2平面四桿機構(gòu)的基本特性假設(shè)機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)（A是整轉(zhuǎn)副，D非整轉(zhuǎn)副）有整轉(zhuǎn)副的條件推導(dǎo)：l1Al4l2l3CBDl1Al4l2l3CBDB'C'B"C"該機構(gòu)存在兩個特殊位置：在ΔAC"D中有：l4≤（l2-l1）+l3l3≤（l2-l1）+l4l1+l4≤l2+l3(1)l1+l3≤l2+l4

(2)l1+l2≤l4+l3

(3)在ΔAC'D中有：搖桿在左和右極限位置，即將（1）-（3）式兩兩相加：l1≤l2，l1≤l3，l1≤l4(4)且A、B為整轉(zhuǎn)副l1+l4≤l2+l3(1)l1+l3≤l2+l4(2)l1+l2≤l4+l3(3)l1≤l2，l1≤l3，l1≤l4(4)曲柄為最短桿最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和

該結(jié)論是在假設(shè)機構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件下推出的，可以作為具有整轉(zhuǎn)副的條件。判斷流程Lmin+Lmax<L(其余兩桿長度之和)?

有整轉(zhuǎn)副

無整轉(zhuǎn)副雙搖桿機構(gòu)

最短桿為機架

最短桿相鄰桿為機架最短桿相對桿為機架否是雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)LminAl4Lmaxl3CBD

最短桿為機架

最短桿相鄰桿為機架最短桿相對桿為機架雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)2、急回特性

當(dāng)回程所用時間小于工作行程所用時間時，稱該機構(gòu)具有急回特性。K=1,無急回特性q↑K↑急回特征越顯著1jB2C212v2v1B1C14ABCD231極位夾角行程速比系數(shù)K1=1t1=1800+2=1t2=1800-擺角急回特性的應(yīng)用——牛頭刨床（采用轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)）急回特性的應(yīng)用——牛頭刨床（采用擺動導(dǎo)桿機構(gòu)）3、壓力角和傳動角ABCDαFv壓力角α=<F、V>

在不計摩擦力、慣性力和重力的條件下:γ傳動角γ=90°-α

在連桿設(shè)計中，習(xí)慣用傳動角γ。γ越大，機構(gòu)傳力性能越好。

機構(gòu)運轉(zhuǎn)時，傳動角γ是變化的，為保證機構(gòu)正常工作：γmin≥[γ]（[γ]=30°∽60°）曲柄搖桿機構(gòu)的最小傳動角：出現(xiàn)在曲柄與機架共線（＝0o

或＝180o

）的位置。四、死點位置死點位置:傳動角為零g=0(連桿與從動件共線)的位置。B1C1B2C24ABCD231=00=00=00C2B2=00BACB1C１克服死點的措施

*利用構(gòu)件慣性力實例:家用縫紉機*采用多套機構(gòu)錯位排列實例:蒸汽機車車輪聯(lián)動機構(gòu)死點的利用實例1：2-15圖夾具.rm實例2：飛機起落架機構(gòu)=00AA原設(shè)計改進設(shè)計實例3：折疊家具機構(gòu)1、平面四桿機構(gòu)的特點全低副（面接觸），承受沖擊力，易潤滑，不易磨損運動副結(jié)構(gòu)簡單，易加工運動規(guī)律多樣化、點的運動軌跡多樣化運動副累積誤差大，效率低慣性力難以平衡，不宜用于高速不能精確實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律，設(shè)計計算較復(fù)雜123ABC4A1B2C3D44A12B3C56DE2-3

平面四桿機構(gòu)的設(shè)計2、平面連桿機構(gòu)的應(yīng)用1）實現(xiàn)有軌跡、位置或運動規(guī)律要求的運動2）實現(xiàn)從動件運動形式及運動特性的改變3）實現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳動或操縱4）實現(xiàn)從動件行程的調(diào)節(jié)、擴大5）實現(xiàn)機械增益的增大（輸出力(矩)與輸入力(矩)之比）1）實現(xiàn)有軌跡、位置或運動規(guī)律要求的運動

圓軌跡復(fù)制機構(gòu)AMF保齡球置瓶機掃瓶機構(gòu)CDABM2）實現(xiàn)從動件運動形式及運動特性的改變步進式工件傳送機構(gòu)3）實現(xiàn)較運距離的傳動或操縱自行車手閘4）調(diào)節(jié)、擴大從動件行程可變行程滑塊機構(gòu)特點：調(diào)節(jié)可改變滑塊D的行程汽車用空氣泵機構(gòu)特點：曲輛CD短，滑塊行程大ABCDABCDEF5）獲得較大的機械增益:輸出力(矩)與輸入力(矩)之比肘節(jié)機構(gòu)特點：機械增益大剪切機構(gòu)特點：機械增益大EABCD3、平面四桿機構(gòu)的設(shè)計設(shè)計過程：已知條件→構(gòu)件尺寸

兩類基本問題：實現(xiàn)給定運動規(guī)律實現(xiàn)給定運動軌跡；

設(shè)計方法：圖解法解析法實驗法

簡明易懂，精確性差。精確度好，計算繁雜。形象直觀，過程復(fù)雜。1）給定行程速比變化系數(shù)2）給定連架桿對應(yīng)位置

本課程介紹用圖解法設(shè)計四桿機構(gòu)一、給定行程速比系數(shù)二、給定連桿對應(yīng)位置

1.曲柄搖桿機構(gòu)搖桿長度L3

行程速比系數(shù)K擺角φ一、給定行程速比系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)θφC2ADB1B2C1L1L4L3L2求:L1,L2,L4已知:則∠C1PC2=θ1)求出θ（∠C1AC2）分析:2）如果三點位于同一圓上：θ是圓周角如何作此圓？因A點未知3）連OC2交圓于P點POθθφC2ADB1B2C1下面具體求解解(1)任選D點,作搖桿兩極位C1D和C2DOθθAB1B2φC2DC1(2)過C1作C1C2垂線C1M(3)過C1、C2、P作圓(4)AC1=L2－L1,AC2=L2+L1(5)以L1為半徑作圓,交

B1,B2點(曲柄兩位置)MN在圓上任選一點AC1M與C2N交于P點作∠C1C2N=90－θP→L1=(AC2－AC1)/2于是L1,L2,L4求出（解不唯一）2.導(dǎo)桿機構(gòu)已知:機架長L4,KCmnφAB1B2θ解:求:L1(1)任選固定鉸鏈中心C→

作導(dǎo)桿兩極位Cm和Cn

φ=θ(2)作擺角φ的平分線AC,

確定A點（AC=L4）(3)過A作導(dǎo)桿極位垂線

AB1(AB2)CmnφAB1B2則L1=AB1（唯一解）1.給定連桿BC長L2及連桿兩個位置B1C1,B2C2求：L1、L3、

L24二、按給定連桿位置設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu)

ABCDL2L1L3L4●DB1C1B2C2A●分析：A必在B1B2垂直平分線上

D必在C1C2垂直平分線上1）連接B1B2,C1C2并作其垂直平分線b12,c122）在b12線上任取一點A,在C12任取一點D解:b12c12則