平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì).ppt

第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì),基本要求:,1.了解平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，掌握其演化方法。 2.掌握平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性。 3.了解連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的特點(diǎn)及其功能。 4.掌握平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法，學(xué)會(huì)將復(fù)雜的平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析問(wèn)題轉(zhuǎn)化為可用計(jì)算機(jī)解決的問(wèn)題。 5.了解平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題，熟練掌握根據(jù)具體設(shè)計(jì)條件及實(shí)際需要，選擇合適的機(jī)構(gòu)型式和合理的設(shè)計(jì)方法，解決具體設(shè)計(jì)問(wèn)題。,教學(xué)內(nèi)容,3-1 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題 3-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化 3-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性 3-4 實(shí)現(xiàn)連桿給定位置的平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 3-5 實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律的平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 3-6 實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)軌跡的平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),3-1 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題,一、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),1、連桿機(jī)構(gòu)中構(gòu)件間以低副相連，低副兩元素為面接觸，在承受同樣載荷的條件下壓強(qiáng)較低，因而可用來(lái)傳遞較大的動(dòng)力。又由于低副元素的幾何形狀比較簡(jiǎn)單（如平面、圓柱面），故容易加工。 2、 構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式具有多樣性。連桿機(jī)構(gòu)中既有繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄、繞定軸往復(fù)擺動(dòng)的搖桿，又有作平面一般運(yùn)動(dòng)的連桿、作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的滑塊 等，利用連桿機(jī)構(gòu)可以獲得各種形式的運(yùn)動(dòng)，這在工程實(shí)際中具有重要價(jià)值。,一、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),3、在主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變的情況下，只要改變連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的相對(duì)尺寸，就可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)要求。 4、連桿曲線具有多樣性。連桿機(jī)構(gòu)中的連桿，可以看作是在所有方向上無(wú)限擴(kuò)展的一個(gè)平面，該平面稱為連桿平面。在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，固接在連桿平面上的各點(diǎn)，將描繪出各種不同形狀的曲線，這些曲線稱為連桿曲線。,一、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),缺點(diǎn)： 1、不能滿足高精度運(yùn)動(dòng)要求。（累積誤差大） 2、不適宜高速場(chǎng)合。（運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，慣性力難以平衡）,二、平面連桿機(jī)構(gòu)的作用,a.實(shí)現(xiàn)有軌跡、位置或運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的運(yùn)動(dòng) 圖示的四桿機(jī)構(gòu)為圓軌跡復(fù)制機(jī)構(gòu)，利用該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的圓形軌跡,二、平面連桿機(jī)構(gòu)的作用,b. 實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式及運(yùn)動(dòng)特性的改變 圖示為單側(cè)停歇曲線槽導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)原動(dòng)件曲柄1連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至左側(cè)時(shí)，將帶動(dòng)滾子2進(jìn)入曲線槽的圓弧部分，此時(shí)從動(dòng)導(dǎo)桿3將處于停歇狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了從動(dòng)件的間歇擺動(dòng) 。,二、平面連桿機(jī)構(gòu)的作用,c. 實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng) 如自行車的手閘，鍛壓機(jī)械中的離合器控制。 d. 調(diào)節(jié)、擴(kuò)大從動(dòng)件行程 圖示為可變行程滑塊機(jī)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)槽與水平線的傾角，可方便地改變滑塊的行程,二、平面連桿機(jī)構(gòu)的作用,e. 獲得較大的機(jī)械增益 目的達(dá)到增力。 圖示為杠桿機(jī)構(gòu)的示意圖。利用該機(jī)構(gòu)也可以獲得較大的機(jī)構(gòu)增益 。,三、設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題,平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)通常包括選型和運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)兩個(gè)方面 。 選型：是確定連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成，包括構(gòu)件數(shù)目以及運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。 運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)：是確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的參數(shù)，包括轉(zhuǎn)動(dòng)副中心之間的距離、移動(dòng)副位置尺寸以及描繪連桿曲線的點(diǎn)的位置尺寸等。 運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)是本章主要研究?jī)?nèi)容，它一般可歸 納為以下三類基本問(wèn)題：,三、設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題,1、實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置(剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ) 要求所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能引導(dǎo)一個(gè)剛體順序通過(guò)一系列給定的位置。該剛體一般是機(jī)構(gòu)的連桿。 圖示的鑄造造型機(jī)砂箱翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，砂箱固結(jié)在,連桿BC上，要求所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)中的連桿能依次通過(guò)位置，以便引導(dǎo)砂箱實(shí)現(xiàn)造型振實(shí)和拔模兩個(gè)動(dòng)作。,三、設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題,2、實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律 （函數(shù)生成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ） 即要求主、從動(dòng)件滿足已知的若干組對(duì)應(yīng)位置關(guān)系，包括滿足一定的急回特性要，或者在主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定時(shí)，從動(dòng)件能精確或近似地按給定規(guī)律運(yùn)動(dòng)。（如車門開閉機(jī)構(gòu) ） 3、實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)軌跡（軌跡生成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 即要求連桿機(jī)構(gòu)中作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件上某一點(diǎn)精確或近似地沿著給定的軌跡運(yùn)動(dòng)。,三、設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題,如：鶴式起重機(jī) 工作要求連桿上吊鉤滑輪中心E點(diǎn)的軌跡為一直線，以避免被吊運(yùn)的物體作上下起伏 。 這類設(shè)計(jì)問(wèn)題通常稱為軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方法： 大致可分為圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法三類,設(shè)計(jì)時(shí)選用哪種方法，應(yīng)視具體情況來(lái)決定,3-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化,一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),在平面連桿機(jī)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的且應(yīng)用最廣泛的是由4個(gè)構(gòu)件所組成的平面四桿機(jī)構(gòu)，其它多桿機(jī)構(gòu)可看成在此基礎(chǔ)上依次增加桿組而組成。 在平面四桿機(jī)構(gòu)中最基本的是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，它可以演化成其它形式的四桿機(jī)構(gòu) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)： 所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),1、組成 機(jī)架-構(gòu)件4；連架桿-直接與機(jī)架相連的構(gòu)件1，3；連桿-不直接與機(jī)架相連的構(gòu)件2 其中：曲柄連架桿1（能做整周回轉(zhuǎn)的連架桿） 搖桿連架桿3為（ 僅能在某一角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的連架桿）。,轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B為整轉(zhuǎn)副，轉(zhuǎn)動(dòng)副C、D為擺動(dòng)副。,整轉(zhuǎn)副：以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的兩構(gòu)件能作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。 擺動(dòng)副：以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的兩構(gòu)件不能作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。,類型： （1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 定義 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿中有一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，則稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 實(shí)例 a.縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)(如圖),b.攪拌器機(jī)構(gòu) （如圖）,（2）雙曲柄機(jī)構(gòu) 定義 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿均為曲柄，稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。 傳動(dòng)特點(diǎn) 當(dāng)主動(dòng)曲柄連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄一般不等速轉(zhuǎn)動(dòng)。,實(shí)例 慣性篩機(jī)構(gòu) （右圖）,雙曲柄機(jī)構(gòu)中有兩種特殊機(jī)構(gòu)：平行四邊形機(jī)構(gòu)和反平行四邊形機(jī)構(gòu),a、平行四邊形機(jī)構(gòu) 定義： 在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，若兩對(duì)邊構(gòu)件長(zhǎng)度相等且平行，則稱為平行四邊形機(jī)構(gòu)。 傳動(dòng)特點(diǎn)： 主動(dòng)曲柄和從動(dòng)曲柄均以相同角速度轉(zhuǎn)動(dòng),慣性篩機(jī)構(gòu),平行四邊形機(jī)構(gòu),位置不確定問(wèn)題 平行四邊形機(jī)構(gòu)有一個(gè)位置不確定問(wèn)題，如圖示。,解快方法： （1）加慣性輪 利用慣性維持從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)向不變。 （2）加虛約束 通過(guò)虛約束保持平行四邊形，如機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)的平行四邊形機(jī)構(gòu),b.反四邊形機(jī)構(gòu) 定義 兩曲柄長(zhǎng)度相同，而連桿與機(jī)架不平行的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為反平行四邊形機(jī)構(gòu)。如圖示,應(yīng)用實(shí)例 汽車車門開閉機(jī)構(gòu),（3）雙搖桿機(jī)構(gòu) 定義 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿均為搖桿，則稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。,實(shí)例： 鶴式起重機(jī)中的四桿機(jī)構(gòu)即為雙搖桿機(jī)構(gòu),當(dāng)主動(dòng)搖桿擺動(dòng)時(shí)，從動(dòng)搖桿也隨之?dāng)[動(dòng)，位于連桿延長(zhǎng)線上的重物懸掛點(diǎn)將沿近似水平直線移動(dòng)。,雙搖桿機(jī)構(gòu)中有一種特殊機(jī)構(gòu)： 等腰梯形機(jī)構(gòu) 在雙搖桿機(jī)構(gòu)，如果兩搖桿長(zhǎng)度相等，則稱為等腰梯形機(jī)構(gòu)。,實(shí)例 汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的四桿機(jī)構(gòu),二、平面連桿機(jī)構(gòu)的演化,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),其它形式平面四桿機(jī)構(gòu),演化,演化方法： （1）將轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副； （2）變換機(jī)架； （3）擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副。,1、轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副,在圖（a）示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿3上C點(diǎn)的軌跡是圓弧mm，且當(dāng)搖桿長(zhǎng)度愈長(zhǎng)時(shí)，曲線mm 愈平直。當(dāng)搖桿為無(wú)限長(zhǎng)時(shí)，mm將成為一條直線，這時(shí)可把搖桿做成滑塊，轉(zhuǎn)動(dòng)副D 將演化成移動(dòng)副，這種機(jī)構(gòu)稱為曲柄滑塊機(jī)構(gòu),（a）,曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 如圖（b）示,（b）,偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)-e不等于零，如圖（b） 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)-e等于零，如圖（c）,偏距e：滑塊導(dǎo)路中心到曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離。,（c）,實(shí)例 內(nèi)燃機(jī)、往復(fù)式抽水機(jī)及沖床等。,2、選取不同構(gòu)件為機(jī)架,首先我們來(lái)了解一個(gè)概念 。 低副運(yùn)動(dòng)的可逆性 以低副相連接的兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，不會(huì)因取其中哪一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架而改變，這一性質(zhì)稱低副運(yùn)動(dòng)的可逆性。 當(dāng)取不同的構(gòu)件為機(jī)架時(shí)，會(huì)得到不同的四桿機(jī)構(gòu)（如表）,表2.1 四桿機(jī)構(gòu)的幾種型式,曲柄搖桿機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu),正切機(jī)構(gòu),4,雙曲柄機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu),1,雙曲柄機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),1,雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu),正弦機(jī)構(gòu),曲柄搖桿機(jī)構(gòu),擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),曲柄搖塊機(jī)構(gòu),2,3-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性,一、轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件,1、鉸鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈中有整轉(zhuǎn)副的條件 機(jī)構(gòu)中具有整轉(zhuǎn)副的構(gòu)件是關(guān)鍵構(gòu)件，因?yàn)橹挥羞@種構(gòu)件才有可能用電機(jī)等連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)。若具有整轉(zhuǎn)副的構(gòu)件是與機(jī)架鉸接的連架桿，則該構(gòu)件即為曲柄。 下面以圖示的四桿機(jī)構(gòu)為例，說(shuō)明轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副的條件：,在圖中，設(shè)d a，在桿1繞轉(zhuǎn)動(dòng)副A轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，鉸鏈點(diǎn)B與D之間的距離g 是不斷變化的，當(dāng)B點(diǎn)到達(dá)圖示點(diǎn)B1和B2兩位置時(shí)，g 值分別達(dá)到最大值 gmax=d +a 和最小值 gmin=d -a。,如要求桿1能繞轉(zhuǎn)動(dòng)副A相對(duì)桿4作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，則桿1應(yīng)通過(guò)AB1和AB2這兩個(gè)關(guān)鍵位置，即可以構(gòu)成三角形B1C1D和三角形B2C2D。,根據(jù)三角形構(gòu)成原理有如下的推導(dǎo)過(guò)程：,綜合歸納以上兩種情況（即a d ），可得出如下重要結(jié)論： 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果某個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副能成為整轉(zhuǎn)副，則它所連接的兩個(gè)構(gòu)件中，必有一個(gè)為最短桿，并且四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度關(guān)系滿足桿長(zhǎng)之和條件。,注：在有整轉(zhuǎn)副存在的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副。,推論： （1）若取最短桿為機(jī)架-得雙曲柄機(jī)構(gòu)； （2）若取最短桿的任一相鄰的構(gòu)件為機(jī)架-得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)； （3）若取最短桿對(duì)面的構(gòu)件為機(jī)架-得雙搖桿機(jī)構(gòu)。 （4）如果四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)之和條件，則不論選取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，所得機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。需要指出的是：在這種情況下所形成的雙搖桿機(jī)構(gòu)與上述雙搖桿機(jī)構(gòu)不同，它不存在整轉(zhuǎn)副。,2、含有一個(gè)移動(dòng)副運(yùn)動(dòng)鏈中有整轉(zhuǎn)副的條件 由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)均是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化而來(lái)，故按照同樣的思路和方法，可得出這兩種機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件。,二、行程速度變化系數(shù),1、極限位置,主動(dòng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，從動(dòng)件所處的位置。（C1D、C2D ）,從動(dòng)件的往復(fù)擺角均為 y 。由圖可以看出，曲柄相應(yīng)的兩個(gè)轉(zhuǎn)角1和2為：,2、極位夾角,從動(dòng)件位于兩極限位置時(shí)曲柄兩位置所夾的銳角，稱為極位夾角。,3、急回運(yùn)動(dòng)特性與行程速度變化系數(shù)K,急回運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生與K,三、壓力角、傳動(dòng)角,壓力角是指在不計(jì)摩擦?xí)r，機(jī)構(gòu)從動(dòng)件上某點(diǎn)所受驅(qū)動(dòng)力的作用線與此點(diǎn)速度方向線之間所夾的銳角，用a 表示。傳動(dòng)角為壓力角之余角，用g 表示。,壓力角是衡量機(jī)構(gòu)傳力性能好壞的重要指標(biāo)。,力 F 可分解為兩個(gè)分力：沿著受力點(diǎn)C的速度c方向的分力Ft和垂直于c方向的分力Fn。設(shè)力F與著力點(diǎn)的速度c方向之間所夾的銳角為a，則,a 越?。?角越大），則有效分力Ft 越大，而徑向壓力Fn 越小，對(duì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)越有利。因此，在連桿機(jī)構(gòu)中，常用傳動(dòng)角的大小及其變化情況來(lái)衡量一機(jī)構(gòu)傳力性能的優(yōu)劣。,因此，對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，應(yīng)使其a 角盡可能?。?盡可能大）。 連桿機(jī)構(gòu)的壓力角（或傳動(dòng)角）在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是不斷變化的。從動(dòng)件處于不同位置時(shí)有不同的a 值，在從動(dòng)件的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，a 角存在一個(gè)最大值amax。在設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意使amax小于等于a。,在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，傳動(dòng)角的大小是變化的。當(dāng)曲柄AB轉(zhuǎn)到與機(jī)架AD重疊共線和展開共線兩位置AB1、AB2時(shí)，傳動(dòng)角將出現(xiàn)極值和（傳動(dòng)角總?cè)′J角）。這兩個(gè)值的大小為：,比較這兩個(gè)位置時(shí)的傳動(dòng)角，即可求得最小傳動(dòng)角min。為了保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳力性能，設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)使min40；對(duì)于高速和大功率的傳動(dòng)機(jī)械，應(yīng)使min50,四、死點(diǎn)位置,我們來(lái)看一下死點(diǎn)位置的形成：在圖示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)搖桿 CD 為主動(dòng)件，則當(dāng)機(jī)構(gòu)處于圖示的兩個(gè)虛線位置之一時(shí)，連桿與曲柄在一條直線上，出現(xiàn)了傳動(dòng)角 = 0的情況。,這時(shí)主動(dòng)件CD 通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件AB 上的力恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，所以將不能使構(gòu)件AB 轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)“頂死“現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)的此種位置稱為死點(diǎn)位置。,提出問(wèn)題：四桿機(jī)構(gòu)中是否存在死點(diǎn)位置，決定于什么？ 答：從動(dòng)件是否與連桿共線。,措施： a. 對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，可以利用從動(dòng)件的慣性來(lái)通過(guò)死點(diǎn)位置，例如 就是借助于帶輪的慣性通過(guò)死點(diǎn)位置的 b. 采用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列的方法，即將兩組以上的機(jī)構(gòu)組合起來(lái)，而使各組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置相互錯(cuò)開。如 就是由兩組曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成的，而兩者的曲柄位置相互錯(cuò)開90,機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)從動(dòng)件的傳動(dòng)角 =0（a =90）時(shí)，驅(qū)動(dòng)力與從動(dòng)件受力點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向垂直，其有效分力等于零，這時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，稱此位置為死點(diǎn)位置。,對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)是不利的，應(yīng)該采取措施使機(jī)構(gòu)能順利通過(guò)死點(diǎn)位置。,機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置的積極作用：在工程實(shí)際中，不少場(chǎng)合也利用機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)一定的工作要求。,此處應(yīng)注意：“死點(diǎn)“、“自鎖“與機(jī)構(gòu)的自由度F小于等于零的區(qū)別。自由度小于或等于零，表明該運(yùn)動(dòng)鏈不是機(jī)構(gòu)而是一個(gè)各構(gòu)件間根本無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的桁架。死點(diǎn)是在不計(jì)摩擦的情況下機(jī)構(gòu)所處的特殊位置，利用慣性或其它辦法，機(jī)構(gòu)可以通過(guò)死點(diǎn)位置正常運(yùn)動(dòng)；而自鎖是指機(jī)構(gòu)在考慮摩擦的情況下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的作用方向滿足一定的幾何條件時(shí)，雖然機(jī)構(gòu)自由度大于零，但機(jī)構(gòu)卻無(wú)法運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。死點(diǎn)、自鎖是從力的角度分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，而自由度是從機(jī)構(gòu)組成的角度分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況。,例：圖示的插床用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（導(dǎo)桿AC 可作整周轉(zhuǎn)動(dòng)），已知lAB =50mm， lAD =40mm，行程速度變化系數(shù)K=2。求曲柄BC的長(zhǎng)度lBC 及插刀P的行程s。,解 此六桿機(jī)構(gòu)由一個(gè)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)組成。由于AC可作整周回轉(zhuǎn)，故P點(diǎn)的行程s為AD與DP伸直共線和重疊共線時(shí)P點(diǎn)兩位置P1 與 P2 之間沿AP 線之距離（如圖所示）。通過(guò)分析可知： s =2lAD=80mm。,由極位夾角的概念可知，當(dāng)從動(dòng)件上P點(diǎn)位于其位置P1和 P2 時(shí)，相應(yīng)的主動(dòng)件BC 處于 BC1和 BC2 兩位置， BC1 與 BC2 所夾之銳角即為極位夾角q ，此處q 為60 ，則 lBC = lAB /cos60 =100mm。,通過(guò)本題的分析應(yīng)有兩點(diǎn)收獲： （1） 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)均無(wú)急回特性，但當(dāng)它們組合后就可以有急回特性，機(jī)構(gòu)是否具有急回特性應(yīng)具體情況具體分析； （2） 分析機(jī)構(gòu)是否具有急回特性時(shí)，應(yīng)從急回特性的概念出發(fā)，找機(jī)構(gòu)的極位夾角，從而確定機(jī)構(gòu)是否有急回特性。,3-4 實(shí)現(xiàn)連桿給定位置的平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),圖示的鑄造造型機(jī)砂箱翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，砂箱固結(jié)在連桿BC上，要求所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)中的連桿能依次通過(guò)位置，以便引導(dǎo)砂箱實(shí)現(xiàn)造型振實(shí)和拔模兩個(gè)動(dòng)作。 這類設(shè)計(jì)問(wèn)題通常稱為剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),一、兩鉸鏈中心B、C已知,如圖示，設(shè)工作要求某剛體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能依次占據(jù)，三個(gè)給定位置，試設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，引導(dǎo)該剛體實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)動(dòng)要求。,由于在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，兩連架桿均作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)，只有連桿作平面一般運(yùn)動(dòng)，故能夠?qū)崿F(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)要求的剛體必是機(jī)構(gòu)中的連桿。設(shè)計(jì)問(wèn)題為實(shí)現(xiàn)連桿給定位置的設(shè)計(jì)。,首先根據(jù)剛體的具體結(jié)構(gòu)，在其上選擇活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)B，C 的位置。一旦確定了B，C 的位置，對(duì)應(yīng)于剛體3個(gè)位置時(shí)活動(dòng)鉸鏈的位置B1C1，B2C2，B3C3也就確定了。,設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：確定固定鉸鏈點(diǎn)A、D的位置。,設(shè)計(jì)步驟,(1)連接B1、B2和B2、B3，再分別作這兩條線段的中垂線a12和a23，,其交點(diǎn)即為固定鉸鏈中心A。,（2）連接C1C2、,C2C3。,a12和a23，其交點(diǎn)即為固定鉸鏈中心D。,再分別作這兩條線段的中垂線,（3）則AB1C1D即為所求四桿機(jī)構(gòu)在第一個(gè)位置時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,分析： （1）在選定了連桿上活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)位置的情況下，由于三點(diǎn)唯一地確定一個(gè)圓，故給定連桿3個(gè)位置時(shí)，其解是確定的。 （2）如果給定連桿兩個(gè)位置，則固定鉸鏈點(diǎn)A，D 的位置可在各自的中垂線上任取，故其解有無(wú)窮多個(gè)。 解決方法：添加其他附加條件（如機(jī)構(gòu)尺寸、傳動(dòng)角大小、有無(wú)曲柄等），從中選擇合適的機(jī)構(gòu)。 （3）如果給定連桿4個(gè)位置，因任一點(diǎn)的4個(gè)位置并不總在同一個(gè)圓周上，因而活動(dòng)鉸鏈B，C 的位置就不能任意選定。但總可以在連桿上找到一些點(diǎn)，它的4個(gè)位置是在同一圓周上，故滿足連桿4個(gè)位置的設(shè)計(jì)也是可以解決的，不過(guò)求解時(shí)要用到所謂圓點(diǎn)曲線和中心點(diǎn)曲線理論。關(guān)于這方面的問(wèn)題，需要時(shí)可參閱有關(guān)文獻(xiàn)，這里不再作進(jìn)一步介紹。,二、連桿位置用連桿平面上任意兩點(diǎn)表示（B、C未知） 略。,3-5 實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律的平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),一、按給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),在生產(chǎn)實(shí)際中，有時(shí)會(huì)遇到根據(jù)兩連架桿的二個(gè)或三個(gè)位置來(lái)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。 如：聯(lián)合收割機(jī)的收割臺(tái)升降機(jī)構(gòu)，要求收割臺(tái)有工作和運(yùn)輸?shù)膬蓚€(gè)位置。,這類設(shè)計(jì)命題即通常所說(shuō)的按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)角位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。,例：如圖示，設(shè)已知四桿機(jī)構(gòu)中兩固定鉸鏈A和D的位置，連架桿AB的長(zhǎng)度，要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角能實(shí)現(xiàn)三組對(duì)應(yīng)關(guān)系。,設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵：求出連桿BC上活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)C 的位置，一旦確定了C 點(diǎn)的位置，連桿BC 和另一連架桿DC的長(zhǎng)度也就確定了。,1圖解法,首先來(lái)分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況 設(shè)已有四桿機(jī)構(gòu)ABCD，當(dāng)主動(dòng)連架桿AB 運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿上鉸鏈B相對(duì)于另一連架桿CD 的運(yùn)動(dòng)，是繞鉸鏈點(diǎn)C的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，以C 為圓心，以BC長(zhǎng)為半徑的圓弧即為連桿上已知鉸鏈點(diǎn)B 相對(duì)于鉸鏈點(diǎn)C 的運(yùn)動(dòng)軌跡。如果能找到鉸鏈B 的這種軌跡，則鉸鏈C 的位置就不難確定了。,找鉸鏈B的這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的方法如下： （1）連接DB2E2和DB3E3成三角形并將其視為剛體 （2）上述兩三角形繞鉸鏈D分別反轉(zhuǎn)（y1-y2）和（y1-y3）角度（ DE3 、 DE2分別合到DE1上），則可得到鉸鏈B的兩個(gè)轉(zhuǎn)位點(diǎn)B2和B3。 （3）B1，B2，B3應(yīng)位于同一圓弧上，其圓心即為鉸鏈點(diǎn)C。具體