第2章平面連桿機(jī)構(gòu)(基礎(chǔ)5)

1、 第二章第二章 2-1 2-1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用2-2 2-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的平面四桿機(jī)構(gòu)的基本基本特性特性2-3 2-3 平面平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2-12-1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用 最簡(jiǎn)單的平面連桿機(jī)構(gòu)是由四個(gè)構(gòu)件組成的，稱為平面四桿最簡(jiǎn)單的平面連桿機(jī)構(gòu)是由四個(gè)構(gòu)件組成的，稱為平面四桿機(jī)構(gòu)。它的應(yīng)用非常廣泛，而且是組成多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。機(jī)構(gòu)。它的應(yīng)用非常廣泛，而且是組成多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。 全部由低副全部由低副( (轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副) )組成的平面機(jī)構(gòu)。組成的平面機(jī)構(gòu)。接觸表面是圓柱面和平面，

2、制造簡(jiǎn)便，易于獲得較接觸表面是圓柱面和平面，制造簡(jiǎn)便，易于獲得較高的制造精度。高的制造精度。低副中存在間隙，數(shù)目較多的低副會(huì)引起運(yùn)動(dòng)低副中存在間隙，數(shù)目較多的低副會(huì)引起運(yùn)動(dòng)積累誤差；而且它的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，不易精確積累誤差；而且它的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，不易精確地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu): :連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn): : 低副是面接觸，耐磨損；低副是面接觸，耐磨損；連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：本章著重介紹平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型、特性及其常用的設(shè)計(jì)方法。本章著重介紹平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型、特性及其常用的設(shè)計(jì)方法。 對(duì)于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，按兩連架桿運(yùn)動(dòng)形式不同，分

3、為三種基本型對(duì)于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，按兩連架桿運(yùn)動(dòng)形式不同，分為三種基本型式：式：全部用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)。全部用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)。搖桿：搖桿：僅能在小于僅能在小于360360的某一角度內(nèi)擺動(dòng)的的某一角度內(nèi)擺動(dòng)的連架桿連架桿。機(jī)架：機(jī)架：機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)的構(gòu)件；機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)的構(gòu)件；基本術(shù)語(yǔ)：基本術(shù)語(yǔ)：連架桿：連架桿：與機(jī)架用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接的桿；與機(jī)架用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接的桿；連桿：連桿：作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；曲柄：曲柄：能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿連架桿；一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：和雙搖桿機(jī)構(gòu)。和雙搖桿機(jī)構(gòu)。 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)2-1

4、2-1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用 搖桿搖桿3 3為從動(dòng)件，作變速往復(fù)擺動(dòng)。為從動(dòng)件，作變速往復(fù)擺動(dòng)。1 1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿，一為曲柄，另一個(gè)為搖桿的機(jī)構(gòu)。兩個(gè)連架桿，一為曲柄，另一個(gè)為搖桿的機(jī)構(gòu)。下面觀看曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的一些主要應(yīng)用。下面觀看曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的一些主要應(yīng)用。通常曲柄通常曲柄1 1為原動(dòng)件，并作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；為原動(dòng)件，并作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；2-12-1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例傳送機(jī)構(gòu)傳送機(jī)構(gòu)雷雷達(dá)達(dá)調(diào)調(diào)整整機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)縫縫紉紉機(jī)機(jī)踏踏板板機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu) 特殊型式：平行四邊形特

5、殊型式：平行四邊形 兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。 2 2、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)2-12-1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用 雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式式水水泵泵天平機(jī)構(gòu)天平機(jī)構(gòu)機(jī)車驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)車驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu) 型式型式1 1：連桿：連桿BCBC能整周回轉(zhuǎn)能整周回轉(zhuǎn) 兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 三、雙搖桿機(jī)構(gòu)三、雙搖桿機(jī)構(gòu)型式型式2 2：連桿：連桿BCBC不能整周回轉(zhuǎn)不能整周回轉(zhuǎn) 2-12-1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類

6、型及其應(yīng)用 雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例爐爐門(mén)門(mén)啟啟閉閉機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)鶴鶴式式起起重重機(jī)機(jī)飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架 2-12-1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用 通過(guò)用移動(dòng)副取代轉(zhuǎn)動(dòng)副、變更桿件長(zhǎng)度、變更機(jī)架和擴(kuò)大轉(zhuǎn)通過(guò)用移動(dòng)副取代轉(zhuǎn)動(dòng)副、變更桿件長(zhǎng)度、變更機(jī)架和擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副等途徑，還可以得到鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的其他演化型式。動(dòng)副等途徑，還可以得到鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的其他演化型式。1 1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，鉸鏈中心曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，鉸鏈中心C C的軌跡為以的軌跡為以D D為圓心和為圓心和CDCD為半徑的圓弧為半徑的圓弧。轉(zhuǎn)動(dòng)副演化為移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副演化為移動(dòng)副二、含

7、一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu) 2-12-1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用 1 1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu) e=0e=0，稱對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，稱對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)若若CDCD，C C點(diǎn)軌跡點(diǎn)軌跡直線直線, ,搖桿搖桿3 3演化為直線運(yùn)動(dòng)的滑塊，演化為直線運(yùn)動(dòng)的滑塊， 轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副D D演化為移動(dòng)副，機(jī)構(gòu)演化為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。演化為移動(dòng)副，機(jī)構(gòu)演化為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。e0e0，稱偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，稱偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 2-12-1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用 2 2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可看成是改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的固

8、定構(gòu)件演化而來(lái)的。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可看成是改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件演化而來(lái)的。 取不同構(gòu)件為機(jī)架取不同構(gòu)件為機(jī)架擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)l1l2定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)l l1 1l 工作行程時(shí)的平工作行程時(shí)的平均速度均速度V V1 1(3)(3)極位夾角極位夾角: :1 12 2 tt1 1tt2 2搖桿的這一運(yùn)動(dòng)特性稱為機(jī)構(gòu)搖桿的這一運(yùn)動(dòng)特性稱為機(jī)構(gòu)急回運(yùn)動(dòng)特性急回運(yùn)動(dòng)特性。2-2 2-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性 (5)(5)行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K K急回運(yùn)動(dòng)特性可用行程速度變化系數(shù)急回運(yùn)動(dòng)特性可用行程速度變化系數(shù)( (或稱行程速比系數(shù)或稱行程速比系數(shù)

9、)K)K表示，表示，180180/212112122112tttCCtCCVVK11180KK 設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，總是根據(jù)該機(jī)械的急回要求先給出設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，總是根據(jù)該機(jī)械的急回要求先給出K K值，然后值，然后由上式算出極位夾角由上式算出極位夾角，再確定各構(gòu)件的尺寸。，再確定各構(gòu)件的尺寸。 極位夾角極位夾角KK值值，急回運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)也越顯著。，急回運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)也越顯著。整理上式，可得極位夾角的計(jì)算公式：整理上式，可得極位夾角的計(jì)算公式：即即: :上式表明：上式表明： 三、壓力角和傳動(dòng)角三、壓力角和傳動(dòng)角 在生產(chǎn)中，不僅要求連桿機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且希望在生產(chǎn)中，不僅要求連桿機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)

10、律，且希望運(yùn)轉(zhuǎn)輕便，效率較高。運(yùn)轉(zhuǎn)輕便，效率較高。不計(jì)摩擦?xí)r不計(jì)摩擦?xí)r, ,作用在從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力作用在從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力F F與該力作用點(diǎn)絕對(duì)速度與該力作用點(diǎn)絕對(duì)速度VcVc之間所夾的銳角之間所夾的銳角稱為稱為壓力角壓力角。1.1.壓力角壓力角故壓力角可作為判斷機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性故壓力角可作為判斷機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能的標(biāo)志。能的標(biāo)志。 2-2 2-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性 有效分力有效分力: : F Ft tFcosFcos即壓力角即壓力角有效分力有效分力F Ftt 1.1.壓力角壓力角2-2 2-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性 壓力角的余角壓力角的余角( (即連桿和

11、從動(dòng)搖桿之間所夾的銳角即連桿和從動(dòng)搖桿之間所夾的銳角) )。2.2.傳動(dòng)角傳動(dòng)角 反之，反之，機(jī)構(gòu)傳力越費(fèi)勁，機(jī)構(gòu)傳力越費(fèi)勁，轉(zhuǎn)動(dòng)效率越低。轉(zhuǎn)動(dòng)效率越低。對(duì)于顎式破碎機(jī)、沖床等大功率機(jī)械，可取對(duì)于顎式破碎機(jī)、沖床等大功率機(jī)械，可取minmin5050；2-2 2-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性 因因9090-，所以，所以 機(jī)構(gòu)傳力性能越好；機(jī)構(gòu)傳力性能越好； 機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)角機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)角是變化的，為了保證機(jī)構(gòu)正常工作，是變化的，為了保證機(jī)構(gòu)正常工作，必須規(guī)定最小傳動(dòng)角必須規(guī)定最小傳動(dòng)角minmin的下限。的下限。一般機(jī)械：一般機(jī)械：minmin4040；對(duì)于小功率的控

12、制機(jī)構(gòu)和儀表，對(duì)于小功率的控制機(jī)構(gòu)和儀表，minmin可略小于可略小于4040 2.2.傳動(dòng)角傳動(dòng)角 minmin= min= min1 1，2 2 出現(xiàn)最小傳動(dòng)角出現(xiàn)最小傳動(dòng)角minmin的位置的位置2-2 2-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，曲柄與機(jī)架拉鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，曲柄與機(jī)架拉直共線和重疊共線的兩位置處出直共線和重疊共線的兩位置處出現(xiàn)的傳動(dòng)角中，必有一處為最小現(xiàn)的傳動(dòng)角中，必有一處為最小傳動(dòng)角。傳動(dòng)角。2-2 2-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性 若不計(jì)各桿的質(zhì)量，則連桿加給曲柄若不計(jì)各桿的質(zhì)量，則連桿加給曲柄的力將過(guò)鉸鏈中心的力將過(guò)鉸

13、鏈中心A A。此力對(duì)。此力對(duì)A A點(diǎn)不產(chǎn)點(diǎn)不產(chǎn)生力矩，不能使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。生力矩，不能使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。四四. .死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置 對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，以搖桿對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，以搖桿3 3為原動(dòng)件，為原動(dòng)件，曲柄曲柄1 1為從動(dòng)件，則搖桿擺到極限位置為從動(dòng)件，則搖桿擺到極限位置C C1 1D D和和C C2 2D D時(shí)，連桿時(shí)，連桿2 2與曲柄與曲柄1 1共線。共線。機(jī)構(gòu)的這種位置稱為機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置。 2-3 2-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、按照給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)一、按照給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，是根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)條件，確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)

14、四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，是根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)條件，確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù)。圖的尺寸參數(shù)。 生產(chǎn)實(shí)踐中的要求是多種多樣的，給定的條件也各不相同，歸生產(chǎn)實(shí)踐中的要求是多種多樣的，給定的條件也各不相同，歸納起來(lái)，主要有下面兩類問(wèn)題：納起來(lái)，主要有下面兩類問(wèn)題： 在設(shè)計(jì)具有急回運(yùn)動(dòng)特性的四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，按實(shí)際需要先給在設(shè)計(jì)具有急回運(yùn)動(dòng)特性的四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，按實(shí)際需要先給定行程速比系數(shù)定行程速比系數(shù)K K的數(shù)值，然后根據(jù)機(jī)構(gòu)在極限位置的幾何關(guān)系，的數(shù)值，然后根據(jù)機(jī)構(gòu)在極限位置的幾何關(guān)系，結(jié)合有關(guān)輔助條件來(lái)確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù)。結(jié)合有關(guān)輔助條件來(lái)確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù)。 (1)(1)按照給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四

15、桿機(jī)構(gòu)。按照給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。(2)(2)按照給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。按照給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。 2-3 2-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、按照給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)一、按照給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是確定鉸鏈中心設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是確定鉸鏈中心A A點(diǎn)的位置，定出其他三桿的尺寸點(diǎn)的位置，定出其他三桿的尺寸l l1 1、l l2 2和和l l4 4。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)已知條件已知條件: : 搖桿長(zhǎng)度搖桿長(zhǎng)度l l3 3，擺角，擺角和行程速度變化系數(shù)和行程速度變化系數(shù)K K。 2-3 2-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

16、 一、按照給定的行程速比系數(shù)一、按照給定的行程速比系數(shù)K K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)過(guò)程：設(shè)計(jì)過(guò)程：第一步：求極位夾角第一步：求極位夾角=180=180(K-1)/(K+1)(K-1)/(K+1)第二步：確定第二步：確定D D， C C1 1和和C C2 2的位置的位置 由搖桿長(zhǎng)度由搖桿長(zhǎng)度l l3 3和擺角和擺角，作出，作出搖桿兩個(gè)極限位置搖桿兩個(gè)極限位置C C1 1D D和和C C2 2D D。 2-3 2-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、按照給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)一、按照給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 第三步：求曲柄轉(zhuǎn)軸第三步：求曲柄轉(zhuǎn)軸A A的位置的

17、位置(3)(3)作作PCPC1 1C C2 2的外接圓，在此圓周的外接圓，在此圓周(C(C1 1C C2 2和和GFGF除外除外) )上任取一點(diǎn)上任取一點(diǎn)A A作作為曲柄的固定鉸鏈中心。為曲柄的固定鉸鏈中心。( (1)1)連接連接C C1 1和和C C2 2，并作，并作C C1 1M M垂直于垂直于C C1 1C C2 2。(2)(2)作作C Cl lC C2 2N N9090-，C C2 2N N與與C C1 1M M相交于相交于P P點(diǎn)，由圖可見(jiàn)，點(diǎn)，由圖可見(jiàn)，C C1 1PCPC2 2=。連連ACAC1 1和和ACAC2 2，因同一圓弧的圓周角相等，故，因同一圓弧的圓周角相等，故 C C

18、1 1ACAC2 2=C=C1 1PCPC2 2=。 2-3 2-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、按照給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)一、按照給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 第四步：求曲柄長(zhǎng)即確定第四步：求曲柄長(zhǎng)即確定B B的位置的位置 AC AC1 1=l=l2 2-l-l1 1 AC AC2 2=l=l2 2+l+l1 1以以A A為圓心和為圓心和l l1 1為半徑作圓，交為半徑作圓，交C C1 1A A的延線于的延線于B B1 1，交，交C C2 2A A于于B B2 2，因極限位置處曲柄與連桿共線，故因極限位置處曲柄與連桿共線，故從而得曲柄長(zhǎng)度：從而得曲柄長(zhǎng)度： l

19、 l1 1=(AC=(AC2 2-AC-AC1 1)/2)/2即得：即得： B B1 1C C1 1=B=B2 2C C2 2=l=l2 2 AD=l AD=l4 4 2-3 2-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、按照給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)一、按照給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 因因A A點(diǎn)是點(diǎn)是C Cl lPCPC2 2外接圓上任外接圓上任選點(diǎn)，所以若僅按行程速度變化選點(diǎn)，所以若僅按行程速度變化系數(shù)系數(shù)K K設(shè)計(jì)，可得無(wú)窮多的解。設(shè)計(jì)，可得無(wú)窮多的解。 A A點(diǎn)位置不同，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角點(diǎn)位置不同，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角的大小也不同。如欲獲得良好的的大小也不同。如欲獲得良好的傳動(dòng)質(zhì)

20、量，可按照最小傳動(dòng)角最傳動(dòng)質(zhì)量，可按照最小傳動(dòng)角最優(yōu)或其他輔助條件來(lái)確定優(yōu)或其他輔助條件來(lái)確定A A點(diǎn)的點(diǎn)的位置。位置。 2-3 2-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 二、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 已知：給定連桿能通過(guò)的三個(gè)位置，已知：給定連桿能通過(guò)的三個(gè)位置， 四桿機(jī)構(gòu)變?yōu)橐阎獔A弧上的點(diǎn)四桿機(jī)構(gòu)變?yōu)橐阎獔A弧上的點(diǎn)求圓心，此圓心即為所求鉸鏈四桿求圓心，此圓心即為所求鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的固定鉸鏈位置機(jī)構(gòu)的固定鉸鏈位置設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)以上要求的四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)以上要求的四桿機(jī)構(gòu)。假設(shè)四桿機(jī)構(gòu)已設(shè)計(jì)完成如右圖：假設(shè)四桿機(jī)構(gòu)已設(shè)計(jì)完成如右圖： 2-3 2-3 平面四桿機(jī)

21、構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 二、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 則則b b1212與與b b2323兩直線的交點(diǎn)兩直線的交點(diǎn)A A即為所求固即為所求固定鉸鏈中心定鉸鏈中心A A的位置；的位置； 根據(jù)給定條件，繪出連桿的三根據(jù)給定條件，繪出連桿的三個(gè)位置個(gè)位置B B1 1C C1 1 、B B2 2C C2 2和和B B3 3C C3 3第一步：第一步：第二步：第二步：第三步：第三步：同理，可得另一固定鉸鏈中心同理，可得另一固定鉸鏈中心D D的位置；的位置； 分別連接分別連接B B1 1和和B B2 2、B B2 2和和B B3 3，并，并作作B B1 1B B2 2、

22、B B2 2B B3 3的垂直平分線的垂直平分線b b1212、b b2323 2-3 2-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 二、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 連接連接ABAB1 1C C1 1D D即為所求鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。即為所求鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。若若第四步：第四步：總結(jié)總結(jié) 給定連桿超過(guò)三個(gè)位置時(shí)，給定連桿超過(guò)三個(gè)位置時(shí)，用該方法可能無(wú)解。用該方法可能無(wú)解。 給定連桿三個(gè)位置，設(shè)計(jì)給定連桿三個(gè)位置，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，其解是唯一的；四桿機(jī)構(gòu)，其解是唯一的； 若給定連桿兩個(gè)位置，所若給定連桿兩個(gè)位置，所設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的解將有無(wú)窮多；設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的解將有無(wú)窮多；2-3 2

23、-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 三三 按照給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按照給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 只講幾何實(shí)驗(yàn)法只講幾何實(shí)驗(yàn)法 已知：兩連架桿已知：兩連架桿1 1和和3 3之間之間的四對(duì)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角為的四對(duì)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角為1212、 2323、3434、4545和和1212、2323、3434、4545。 求：近似實(shí)現(xiàn)這一要求的求：近似實(shí)現(xiàn)這一要求的四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu) 2-3 2-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(1)(1)（如圖（如圖a a所示）在圖紙上選取一點(diǎn)所示）在圖紙上選取一點(diǎn)作為連架桿作為連架桿1 1的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)中心A A，并任選，并任選ABAB1 1作為連

24、架桿作為連架桿1 1的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度l l1 1，根據(jù)給，根據(jù)給定定1212、2323、3434、4545作出作出ABAB2 2、ABAB3 3、ABAB4 4、ABAB5 5。(2) (2) 選取連桿選取連桿2 2的適當(dāng)長(zhǎng)度的適當(dāng)長(zhǎng)度l l2 2，以，以B B1 1、B B2 2、B B3 3、B B4 4、B B5 5各點(diǎn)為圓心，各點(diǎn)為圓心，l l2 2為為半徑，作圓弧半徑，作圓弧k k1 1、k k2 2、k k3 3、k k4 4、k k5 5。(3)(3)(如圖如圖b b所示所示) )在透明紙上選取一點(diǎn)在透明紙上選取一點(diǎn)作為連架桿作為連架桿3 3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)中心D D，并任選，并任選

25、DdDd1 1作為連架桿作為連架桿3 3的第一位置，根據(jù)的第一位置，根據(jù)給定的給定的1212、2323、3434、4545作出作出DdDd2 2、DdDd3 3、DdDd4 4、DdDd5 5，再以，再以D D為圓心、為圓心、用連架桿用連架桿3 3可能的不同長(zhǎng)度為半徑可能的不同長(zhǎng)度為半徑作許多同心圓弧作許多同心圓弧(4) 將畫(huà)在透明紙上的圖覆蓋在上一將畫(huà)在透明紙上的圖覆蓋在上一圖上進(jìn)行試湊，使圓弧圖上進(jìn)行試湊，使圓弧k1、k2、k3、k4、k5 分別與連架桿的對(duì)應(yīng)位分別與連架桿的對(duì)應(yīng)位置置Dd1、Dd2、Dd3、Dd4、Dd5的的交點(diǎn)交點(diǎn)c、c、c、c、c均落在均落在以以D為圓心的同一圓弧上，

26、則圖形為圓心的同一圓弧上，則圖形AB1C1D即為所要求的四桿機(jī)構(gòu)。即為所要求的四桿機(jī)構(gòu)。 2-3 2-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 如果不能使交點(diǎn)如果不能使交點(diǎn)c c、c c、c c、c c、c c落落在同一圓弧上，那就需要改變連稈在同一圓弧上，那就需要改變連稈2 2的長(zhǎng)度，的長(zhǎng)度，然后重復(fù)以上步驟，直到這些交點(diǎn)正好落在或然后重復(fù)以上步驟，直到這些交點(diǎn)正好落在或近似落在透明紙的同一圓弧上為止。近似落在透明紙的同一圓弧上為止。 應(yīng)當(dāng)指出，由上法求出的圖形應(yīng)當(dāng)指出，由上法求出的圖形ABAB1 1C C1 1D D只表只表達(dá)所求機(jī)構(gòu)各桿的相對(duì)長(zhǎng)度。各桿的實(shí)際尺寸達(dá)所求機(jī)構(gòu)各桿的相對(duì)長(zhǎng)度。

27、各桿的實(shí)際尺寸只要與只要與ABAB1 1C C1 1D D保持同樣比例，都能滿足設(shè)計(jì)要保持同樣比例，都能滿足設(shè)計(jì)要求。求。 2-3 2-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)四、按照給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)四、按照給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 1 1 連桿曲線連桿曲線 四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其連桿作平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其連桿作平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，連桿上每一點(diǎn)都描出一條封閉曲線連桿上每一點(diǎn)都描出一條封閉曲線, ,即連桿曲即連桿曲線。連桿曲線的形狀隨點(diǎn)在連桿上的位置和各線。連桿曲線的形狀隨點(diǎn)在連桿上的位置和各桿相對(duì)尺寸的不同而變化。連桿曲線可以描繪桿相對(duì)尺寸的不同而變化。連桿曲線可以描繪出復(fù)雜

28、的軌跡。出復(fù)雜的軌跡。 2-3 2-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 見(jiàn)圖為自動(dòng)線上的步進(jìn)式傳送機(jī)構(gòu)。它包含兩個(gè)相同的見(jiàn)圖為自動(dòng)線上的步進(jìn)式傳送機(jī)構(gòu)。它包含兩個(gè)相同的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)曲柄整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿上的點(diǎn)沿虛鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)曲柄整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿上的點(diǎn)沿虛線所示卵形曲線運(yùn)動(dòng)。若在和線所示卵形曲線運(yùn)動(dòng)。若在和上鉸接推桿上鉸接推桿5 5，則當(dāng)兩，則當(dāng)兩個(gè)曲柄同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推桿也按此卵形軌跡平動(dòng)。當(dāng)個(gè)曲柄同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推桿也按此卵形軌跡平動(dòng)。當(dāng)( () )點(diǎn)行經(jīng)卵形曲線上部時(shí)，推桿作近似水平直線運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)工點(diǎn)行經(jīng)卵形曲線上部時(shí)，推桿作近似水平直線運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)工件件6 6前移。當(dāng)前移。當(dāng)( ()

29、)點(diǎn)行經(jīng)卵形曲線的其他部分時(shí)，推桿點(diǎn)行經(jīng)卵形曲線的其他部分時(shí)，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。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。曲柄每轉(zhuǎn)一周，工件就前進(jìn)一步。曲柄每轉(zhuǎn)一周，工件就前進(jìn)一步。2-3 2-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)運(yùn)用連桿曲線圖譜設(shè)計(jì)四扦機(jī)構(gòu)：運(yùn)用連桿曲線圖譜設(shè)計(jì)四扦機(jī)構(gòu)： 為了便于設(shè)計(jì)，工程上常常利用事先編好的連桿曲為了便于設(shè)計(jì)，工程上常常利用事先編好的連桿曲線圖譜。從圖譜中找出所需的曲線，便可直接查出該線圖譜。從圖譜中找出所需的曲線，便可直接查出該四桿機(jī)構(gòu)的各尺寸參數(shù)。這種方法稱為圖譜法。四桿機(jī)構(gòu)的各尺寸參數(shù)。這種方法稱為圖譜法