平面四桿機構(gòu)課件

平面四桿機構(gòu)目錄contents平面四桿機構(gòu)概述平面四桿機構(gòu)的組成平面四桿機構(gòu)的運動學平面四桿機構(gòu)的靜力學平面四桿機構(gòu)的優(yōu)化設計平面四桿機構(gòu)的實例01平面四桿機構(gòu)概述平面四桿機構(gòu)是由四個剛性構(gòu)件通過低副（鉸鏈或滑塊）相互連接而組成的機構(gòu)，構(gòu)件間相對運動在同一個平面內(nèi)。定義具有結(jié)構(gòu)簡單、低副數(shù)、運動副間隙小、制造容易、工作可靠等優(yōu)點，因此在機械傳動中得到廣泛應用。特點定義與特點曲柄搖桿機構(gòu)01有一個曲柄和兩個搖桿組成的平面四桿機構(gòu)。曲柄為主動件，搖桿為從動件，可以實現(xiàn)將曲柄的整周轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為搖桿的往復擺動。雙曲柄機構(gòu)02由兩個曲柄和兩個連架桿組成的平面四桿機構(gòu)。雙曲柄機構(gòu)中，兩個曲柄長度相等且平行，連架桿相對曲柄做往復擺動，可以實現(xiàn)將曲柄的整周轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為連架桿的往復擺動。雙搖桿機構(gòu)03由兩個搖桿和兩個連架桿組成的平面四桿機構(gòu)。雙搖桿機構(gòu)中，兩個搖桿長度相等且平行，連架桿相對搖桿做往復擺動，可以實現(xiàn)將搖桿的往復擺動轉(zhuǎn)換為連架桿的往復擺動。平面四桿機構(gòu)的分類縫紉機踏板機構(gòu)。當腳踏板低速轉(zhuǎn)動時，通過一個曲柄搖桿機構(gòu)將腳踏板的往復擺動轉(zhuǎn)換為縫針的上下擺動；當腳踏板快速轉(zhuǎn)動時，通過一個雙曲柄機構(gòu)將腳踏板的往復擺動轉(zhuǎn)換為縫針的上下擺動。實例1汽車雨刮器機構(gòu)。通過一個雙搖桿機構(gòu)將汽車玻璃的往復直線運動轉(zhuǎn)換為雨刮器的往復擺動，實現(xiàn)雨水的清除。實例2平面四桿機構(gòu)的應用02平面四桿機構(gòu)的組成03作用連桿在機構(gòu)中起到傳遞運動和動力的作用，還可以改變運動的方向。01定義連桿是平面四桿機構(gòu)的基本組成之一，是用來連接其它構(gòu)件的構(gòu)件。02特點連桿具有相對較大的長度，一端通過轉(zhuǎn)動副或移動副與其他構(gòu)件相連，另一端則通過轉(zhuǎn)動副或移動副與機架相連。連桿轉(zhuǎn)動副是平面四桿機構(gòu)的基本組成之一，是一種連接兩個構(gòu)件的相對轉(zhuǎn)動的運動副。定義轉(zhuǎn)動副由兩個構(gòu)件組成，一個構(gòu)件作為固定軸，另一個構(gòu)件圍繞固定軸旋轉(zhuǎn)。特點轉(zhuǎn)動副在機構(gòu)中起到傳遞運動和動力的作用，同時也可以改變運動的方向。作用轉(zhuǎn)動副移動副是平面四桿機構(gòu)的基本組成之一，是一種連接兩個構(gòu)件的相對直線移動的運動副。定義特點作用移動副由兩個構(gòu)件組成，一個構(gòu)件作為滑塊，另一個構(gòu)件作為導軌。移動副在機構(gòu)中起到傳遞運動和動力的作用，同時也可以改變運動的方向。030201移動副123平面四桿機構(gòu)的運動特性主要包括機構(gòu)的運動形式、運動方向、運動軌跡以及機構(gòu)的傳動角、死點等。運動特性平面四桿機構(gòu)的動力學特性主要包括機構(gòu)的受力分析、力矩分析、慣性力平衡以及機構(gòu)的動態(tài)響應等。動力學特性平面四桿機構(gòu)的設計特性主要包括機構(gòu)的尺寸設計、結(jié)構(gòu)設計、材料選擇以及制造工藝等。設計特性平面四桿機構(gòu)的特性03平面四桿機構(gòu)的運動學速度分析01定義各連桿的角速度和線速度02分析各連桿在運動過程中的角速度和線速度的變化情況03求解各連桿在特定時刻的角速度和線速度定義各連桿的角加速度和線加速度分析各連桿在運動過程中的角加速度和線加速度的變化情況求解各連桿在特定時刻的角加速度和線加速度加速度分析01根據(jù)已知的機構(gòu)參數(shù)和運動條件，求解機構(gòu)的軌跡方程02分析機構(gòu)的軌跡特征，如軌跡的形狀、大小、方向等03根據(jù)機構(gòu)的軌跡方程，分析機構(gòu)在不同運動條件下的運動特性04根據(jù)機構(gòu)的軌跡方程，設計機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運動參數(shù)，以滿足特定的運動要求軌跡規(guī)劃04平面四桿機構(gòu)的靜力學活動約束反力在機構(gòu)的活動約束處，存在活動約束反力，它與機構(gòu)的運動方向相反，作用在活動約束上。負載在機構(gòu)承受外部載荷時，會產(chǎn)生負載，它包括垂直于機構(gòu)運動方向的力和力矩。固定約束反力在平面四桿機構(gòu)的固定約束處，存在固定約束反力，它與機構(gòu)的運動方向相反，作用在固定約束上。負載分析摩擦抗力由于機構(gòu)運動副之間的摩擦而產(chǎn)生的抗力，它與機構(gòu)的運動方向相反。彈性抗力由于機構(gòu)運動副之間的彈性變形而產(chǎn)生的抗力，它與機構(gòu)的運動方向相反?？諝庾枇τ捎诳諝鈱C構(gòu)運動部件的阻力而產(chǎn)生的抗力，它與機構(gòu)的運動方向相反?？沽Ψ治鲈谄矫嫠臈U機構(gòu)承受外部載荷時，其靜力學效率定義為機構(gòu)輸出力與輸入力之比。靜力學效率在平面四桿機構(gòu)運動過程中，其動力學效率定義為機構(gòu)輸出功率與輸入功率之比。動力學效率綜合考慮靜力學效率和動力學效率，總效率是兩者之積?？傂蕶C構(gòu)效率05平面四桿機構(gòu)的優(yōu)化設計運動性能優(yōu)化結(jié)構(gòu)緊湊性優(yōu)化剛度優(yōu)化動態(tài)特性優(yōu)化優(yōu)化目標01020304提高機構(gòu)的運動性能，如最大速度、加速度、穩(wěn)定性和精度等。減小機構(gòu)的整體尺寸和重量，提高其緊湊性和便攜性。增強機構(gòu)的整體剛度，以提高機構(gòu)的穩(wěn)定性和精度。改善機構(gòu)的動態(tài)特性，如固有頻率、阻尼比等，以避免機構(gòu)在外部激勵下的共振和振動。利用計算機輔助設計軟件進行數(shù)值仿真，通過對機構(gòu)參數(shù)的調(diào)整，實現(xiàn)最優(yōu)設計?；跀?shù)值仿真的優(yōu)化通過實驗測試機構(gòu)的性能，利用實驗設計方法對機構(gòu)進行優(yōu)化?；趯嶒炘O計的優(yōu)化利用人工智能算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法等，對機構(gòu)的參數(shù)進行優(yōu)化?；谌斯ぶ悄艿膬?yōu)化綜合考慮機構(gòu)的多學科因素，如結(jié)構(gòu)、運動、動力學等，實現(xiàn)全局優(yōu)化。多學科優(yōu)化方法優(yōu)化方法平行四邊形機構(gòu)的優(yōu)化通過對平行四邊形機構(gòu)的參數(shù)進行優(yōu)化，實現(xiàn)其結(jié)構(gòu)緊湊性和運動性能的改善。軌跡生成機構(gòu)的優(yōu)化通過對軌跡生成機構(gòu)的參數(shù)進行優(yōu)化，提高其軌跡精度和剛度。曲柄搖桿機構(gòu)的優(yōu)化通過對曲柄搖桿機構(gòu)的參數(shù)進行優(yōu)化，提高其運動性能和穩(wěn)定性。優(yōu)化實例06平面四桿機構(gòu)的實例轉(zhuǎn)向機構(gòu)是汽車底盤的一個重要組成部分，它的主要功能是控制汽車的行駛方向，使車輛能夠按照駕駛員的意愿進行轉(zhuǎn)彎或者改變行駛方向。汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)中的平面四桿機構(gòu)通常由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向節(jié)等部件組成。通過操縱轉(zhuǎn)向盤，駕駛員可以改變轉(zhuǎn)向節(jié)的角度，使車輛的行駛方向發(fā)生變化，實現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向操作。平面四桿機構(gòu)被廣泛應用于汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)的設計中。它的結(jié)構(gòu)簡單，易于維護，而且具有較高的傳動精度和穩(wěn)定性。汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)攝影三腳架是攝影設備的一個重要支撐部件，它的主要功能是穩(wěn)定攝影設備，防止設備在拍攝過程中產(chǎn)生晃動或者移動。平面四桿機構(gòu)也被廣泛應用于攝影三腳架的設計中。它的結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，而且具有較好的穩(wěn)定性和適應性。攝影三腳架中的平面四桿機構(gòu)通常由三根支撐桿和若干個連接桿組成。三根支撐桿通常具有較好的彈性和韌性，可以適應不同地形和環(huán)境，提供穩(wěn)定的支撐效果。連接桿則將三根支撐桿連接在一起，形成穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)。攝影三腳架挖掘機是一種廣泛應用于建筑、道路、礦山等領域的工程機械設備。它的主要功能是通過挖掘斗的升降、旋轉(zhuǎn)和移動來實現(xiàn)挖掘作業(yè)。挖掘機機構(gòu)中的平面四桿機構(gòu)通常由連桿、曲柄、搖桿等組成。平面四桿機構(gòu)在