第四章連桿機構(gòu)Y1

1、平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu) 將若干個構(gòu)件用低副聯(lián)接起來并作平面運動的機構(gòu)，也稱低副機構(gòu)。鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu) 夾緊機構(gòu)夾緊機構(gòu) 縫紉機針機構(gòu)縫紉機針機構(gòu) 單擊單擊單擊單擊5.5.可以實現(xiàn)不同的可以實現(xiàn)不同的運動規(guī)律運動規(guī)律和和 特定軌跡特定軌跡要求要求。1.1. 運動副為面接觸，壓強小，承載運動副為面接觸，壓強小，承載能力大，耐沖擊。能力大，耐沖擊。3.3.構(gòu)件可以很長，用于遠距離的操作。構(gòu)件可以很長，用于遠距離的操作。2.2.運動副的形狀簡單、規(guī)則，容易制造運動副的形狀簡單、規(guī)則，容易制造 6. 6. 運動傳遞路線較長，易產(chǎn)生累積誤差。運動傳遞路線較長，易產(chǎn)生累積誤差。 7. 7. 慣性力

2、難以平衡，不易于高速運動。慣性力難以平衡，不易于高速運動。4.4.運動形式多樣，可用于運動形式多樣，可用于運動轉(zhuǎn)換運動轉(zhuǎn)換。用于實現(xiàn)遠距離操作及受力大用于實現(xiàn)遠距離操作及受力大 挖掘機 用于受力大用于受力大 破碎機破碎機用于實現(xiàn)各種不同的運動規(guī)律要求 實現(xiàn)給定軌跡實現(xiàn)給定軌跡 攪拌機攪拌機 單擊單擊返返 回回鉸鏈四桿機構(gòu) 全部運動副為轉(zhuǎn)動副的四桿機構(gòu)機架（固定件）：支承活動構(gòu)件；連架桿:與機架相聯(lián)的構(gòu)件；曲柄：整周轉(zhuǎn)動的連架桿搖桿：不能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿連桿：不與機架相聯(lián)作平面運動的構(gòu)件一、基本類型一、基本類型1. 1. 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) 兩連架桿中，一個作整周轉(zhuǎn)動，一個作往復(fù)擺動單擊

3、單擊曲柄搖桿機構(gòu)的類型及應(yīng)用顎式破碎機構(gòu)顎式破碎機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)的類型及應(yīng)用雷達天線機構(gòu)攪拌機機構(gòu)慣性篩慣性篩 2. 雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)特例：平行雙曲柄機構(gòu) 兩連架桿均能作整周轉(zhuǎn)動雙曲柄機構(gòu)的類型及應(yīng)用雙曲柄機構(gòu)的類型及應(yīng)用3. 3. 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu) 兩連架桿均不能作整周轉(zhuǎn)動雙搖桿機構(gòu)的類型及應(yīng)用雙搖桿機構(gòu)的類型及應(yīng)用1、改變構(gòu)件運動尺寸轉(zhuǎn)動副演化為移動副 在曲柄搖桿機構(gòu)中，若搖桿的桿長增大至無窮大，轉(zhuǎn)動副D滑塊移動副則搖桿單滑塊四桿機構(gòu)單滑塊四桿機構(gòu)4ABC123ABC1234導(dǎo)桿滑塊曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)（固定導(dǎo)桿）2.選用不同構(gòu)件為機架選用不同構(gòu)件為機架曲柄搖塊機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu)

4、（固定與滑塊相對轉(zhuǎn)動的構(gòu)件2） 自卸貨車自卸貨車4ABC123轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu) (固定與滑塊不相連的構(gòu)件1)導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿4ABC123 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)的應(yīng)用： 擺動導(dǎo)桿機構(gòu)的應(yīng)用： 定塊機構(gòu)定塊機構(gòu)（固定滑塊3）3 3、改變運動副尺寸、改變運動副尺寸 曲柄演化為偏心輪 當曲柄的實際尺寸很短并傳遞較大的動力時，可將曲柄做成幾何中心與回轉(zhuǎn)中心距離等于曲柄長度的圓盤，常稱此機構(gòu)為偏心輪機構(gòu)。雙滑塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu)ABC1234單擊單擊 正弦機構(gòu)正弦機構(gòu)縫紉機針機構(gòu)縫紉機針機構(gòu)曲柄移動導(dǎo)桿機構(gòu)曲柄移動導(dǎo)桿機構(gòu)橢圓儀橢圓儀 雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)雙轉(zhuǎn)

5、塊機構(gòu)十字滑塊聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器單擊單擊OAB1234練練眼練練眼課堂小結(jié)課堂小結(jié)一、平面四桿機構(gòu)的類型一、平面四桿機構(gòu)的類型曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)2、四桿機構(gòu)類型演化1、鉸鏈四桿機構(gòu)單滑塊機構(gòu)（曲柄滑塊機構(gòu)、擺動導(dǎo)桿機構(gòu)）二、曲柄存在的條件二、曲柄存在的條件鉸鏈四桿機構(gòu)基本類型的判別作業(yè)：作業(yè)：1、搜集實踐中連桿機構(gòu)應(yīng)用實例、搜集實踐中連桿機構(gòu)應(yīng)用實例 要求畫出機構(gòu)運動簡圖，說明其應(yīng)用場合要求畫出機構(gòu)運動簡圖，說明其應(yīng)用場合預(yù)習(xí)：四桿機構(gòu)的的基本特性四桿機構(gòu)的的基本特性DCB11DCB22cbda+cadb+-)( dacaba + + + + + + + + + +cbda

6、bdcacdbabadc+-)( 轉(zhuǎn)動副成為周轉(zhuǎn)副的條件轉(zhuǎn)動副成為周轉(zhuǎn)副的條件1.構(gòu)件長度條件:llll + + + +minmax 2.最短構(gòu)件條件: 組成周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為四桿中的最短桿三、曲柄存在的條件三、曲柄存在的條件1、當、當llll + + + +minmax 時：時：最短桿為連架桿（機架上只有一個周轉(zhuǎn)副）曲柄搖桿機構(gòu)三、鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷方法：三、鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷方法：最短桿為機架（機架上有兩個周轉(zhuǎn)副）雙曲柄機構(gòu)最短桿為連桿（機架上沒有周轉(zhuǎn)副）雙搖桿機構(gòu)2、當llll + + + +minmax 時，機構(gòu)無曲柄，機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。例：例：圖示鉸鏈四桿機構(gòu)，BC=1

7、00mm, CD=70mm, AD=50mm,AD為機架，若該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)， 試討論AB的取值范圍。 ABCD解:若為曲柄搖桿機構(gòu)，則AB 必為最短桿，由桿長條件得：AB+BCCD+AD所以，ABCDADBC=7050100=20mm即： AB20mm時，該鉸鏈四桿機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)。原動件勻速原動件勻速連續(xù)回轉(zhuǎn)，從動連續(xù)回轉(zhuǎn)，從動件往復(fù)運動速度件往復(fù)運動速度不同的性質(zhì)。不同的性質(zhì)。機構(gòu)極位曲柄與連桿兩次共線時的位置。擺角從動件搖桿在機構(gòu)極位時的夾角極位夾角原動件曲柄在機構(gòu)極位時所夾的銳角+ 180 ABAB121轉(zhuǎn)角順、勻 DCDC21擺擺擺角 , 時間 t1-

8、 180 ABAB212轉(zhuǎn)角順、勻DCDC12擺擺擺角, 時間 t2曲柄曲柄搖桿搖桿 1 2且曲柄勻速 t1 t2 原動件勻速轉(zhuǎn)動時, 從動件往復(fù)運動速度快慢不同的運動急急回運動回運動特性特性故：搖桿C點平均速度 22121211tCCvtCCv-+180180212112122112tttcctccvvK行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)從動件空回行程平均速度與工作行程從動件空回行程平均速度與工作行程 平均速度的比值平均速度的比值，用用 K K 表示：表示：11180+ +- - KK（2）當 0，k 1，機構(gòu)有急回作用。因此 （1）當 = 0，k = 1，機構(gòu)無急回作用。-+180180212112

9、122112tttcctccvvK急回特性的分析： （2 2）作圖尋找從動件的極限位置。）作圖尋找從動件的極限位置。 （1 1）分析原動件是否為連續(xù)運動，）分析原動件是否為連續(xù)運動， 從動件是否為往復(fù)運動從動件是否為往復(fù)運動。 （3 3）分析機構(gòu)極位夾角）分析機構(gòu)極位夾角是否大于零。是否大于零。 分析曲柄為原動件的擺動導(dǎo)桿機構(gòu)是否存在急回特性。壓力角壓力角 : : 從動件點的受力F 的方向與該點的速度 V方向 所夾的銳角，稱機構(gòu)在此位置 的壓力角,用 表示。有效分力有效分力有害分力有害分力ABCDF Fn vFtcosFFtsinFFnF 傳動角傳動角：壓力角的余角，用壓力角的余角，用 表示。

10、表示。90+ 壓力角越小，推動機械運動的 有效分力越大，故壓力角越小越好。 為保證機構(gòu)傳動性能良好，設(shè)計時通常應(yīng)使： min 40大功率機械： min 50 min min 的位置的位置如何確定如何確定minmin？曲柄與機架兩共線位置之一。曲柄與機架兩共線位置之一。一般機械：1）當曲柄與機架重疊共線時：BCD最小 ，min= BCDBCD最大，且90時 ，min= 180 -BCD 2）當曲柄與機架拉直共線時：擺動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)：當曲柄主動時，90曲柄滑塊機構(gòu)：曲柄滑塊機構(gòu)：當主動曲柄與滑塊導(dǎo)路垂直時，出現(xiàn)當主動曲柄與滑塊導(dǎo)路垂直時，出現(xiàn) min （即（即max）死點位置死點位置：從動

11、件的傳動角 =0時,機構(gòu)所處的位置。 機構(gòu)或是頂死，而不能運動；或是出現(xiàn)運動不確定。死點位置的危害死點位置的危害：死點位置為死點位置為ABAB1 1C C1 1D D、ABAB2 2C C2 2D D死點位置為死點位置為ABAB1 1C C、ABAB2 2C C搖桿主動，曲柄與連桿共線時搖桿主動，曲柄與連桿共線時導(dǎo)桿主動，曲柄與導(dǎo)桿垂直時導(dǎo)桿主動，曲柄與導(dǎo)桿垂直時克服死點的措施： 利用慣性,如飛輪。 采用幾套相同的機構(gòu)錯位。 利用虛約束死點的應(yīng)用死點的應(yīng)用飛機起落架機構(gòu)飛機起落架機構(gòu)單擊單擊死點的應(yīng)用死點的應(yīng)用 從動件不能在兩個不連通的可行域內(nèi)連續(xù)運動即不能錯位不連續(xù)；CC2B1AC1DB2B

12、從動件不能違反運動順序即不能錯序不連續(xù)。B3C31.曲柄存在條件 鉸鏈四桿機構(gòu)基本類型的判斷課堂小結(jié)4.死點位置3.傳動角與壓力角 定義、意義、最小傳動角位置2.急回運動特性 極位夾角的尋找、行程速比系數(shù)的意義預(yù)習(xí)：四桿機構(gòu)的設(shè)計四桿機構(gòu)的設(shè)計作業(yè)：作業(yè)：4-3（續(xù)（續(xù)4-2）作業(yè)：作業(yè)：4-2上次課復(fù)習(xí)3.死點位置2.傳動角與壓力角 定義、意義、最小傳動角位置1.急回運動特性 極位夾角、行程速比系數(shù)設(shè)計的基本問題設(shè)計的基本問題: 1.按給定的運動規(guī)律設(shè)計四桿機構(gòu)2.按給定的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)3.按給定的連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)設(shè)計任務(wù)：設(shè)計任務(wù)：根據(jù)運動要求 選定機構(gòu)的型式確定構(gòu)件的尺寸參數(shù)使

13、兩連架桿實現(xiàn)對應(yīng)位置要求；滿足K的要求使連桿上某一點實現(xiàn)預(yù)定軌跡的要求要求連桿能順序地實現(xiàn)一些給定的位置 機構(gòu)導(dǎo)引問題。B1C1ADC212a122B一、按連桿預(yù)定的位置設(shè)計四桿機構(gòu)一、按連桿預(yù)定的位置設(shè)計四桿機構(gòu)鑄造車間翻轉(zhuǎn)臺已知：連桿的位置B1C1、B2C2、B3C3 設(shè)計關(guān)鍵：設(shè)計關(guān)鍵：找圓心A、D。設(shè)計步驟：1）作連桿的位置B1C1、B2C2、B3C32）連B1B2、B2B3、C1C2、C2C3，作中垂線b12b23交于A點，C12C23交于D點。則AB1C1D即為所求四桿機構(gòu)3）求構(gòu)件的尺寸.一、按連桿預(yù)定的位置設(shè)計四桿機構(gòu)一、按連桿預(yù)定的位置設(shè)計四桿機構(gòu)ADB1C1B2C2B3C3

14、b12c12b23c23lABABl1lCDDCl1lADADlmmlBC40b題圖a為一鉸鏈四桿機構(gòu)的夾緊機構(gòu)。已知連桿長度B2C2為機構(gòu)處于死點的位置，此時原動件AB處于鉛垂位置。試設(shè)計此夾緊機構(gòu),求出各構(gòu)件長度。及它所在的兩個位置(圖b).其中B1C1處于水平位置；aB2B1C1C2b12c12ADADDCCD22ABABDA二、按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)二、按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)12131231213123B1C1AD2B12-A12-C212a122B12-2C設(shè)計思路：設(shè)計思路：利用反轉(zhuǎn)法的原理：按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu) 按連桿預(yù)定的位置設(shè)計四桿

15、機構(gòu)的問題12b23b步驟：.由lAD 定出鉸鏈、的位置；初定lAB=a2.由 、 定出AB2、AB312a13a3.連結(jié)B2D、B3D，并將其繞D點反轉(zhuǎn) 、 得 和 點12-13-2B3B4.定B1、 、 所在的圓弧中心即為所求鉸鏈C的位置C1。則AB1C1D即為所求四桿機構(gòu) 。2B3B12b23b13a12a3B13-2B12-設(shè)計關(guān)鍵：設(shè)計關(guān)鍵： 利用反轉(zhuǎn)法原理利用反轉(zhuǎn)法原理 確定鉸鏈確定鉸鏈lBCCBl11lCDDCl15）確定連桿BC和連架桿CD的長度。 三、按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)三、按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)已知條件已知條件搖桿長度,CDl擺角 和行程速比系數(shù)。1、

16、曲柄搖桿機構(gòu)、曲柄搖桿機構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵設(shè)計關(guān)鍵找鉸鏈中心 A 點的位置。B1 2.畫出搖桿畫出搖桿CD兩極限兩極限位置，且位置，且 C1DC2=N C2 C1 D A B2E 903.畫輔助圓畫輔助圓：4.根據(jù)輔助條件確定根據(jù)輔助條件確定A點：點：5.量取量取AC1、AC2長度長度 并求得曲柄、連桿及機并求得曲柄、連桿及機架長度架長度1.由由K求極位夾角求極位夾角lABACACl-212lBCACACl+2122.曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)e0-090AB1B2已知：滑塊行程H、行程速比系數(shù)K、結(jié)構(gòu)形式及其偏心距e固定鉸鏈固定鉸鏈A 為一定為一定點，則其解唯一點，則其解唯一HC1C2曲柄、連桿長度曲

17、柄、連桿長度lABACACl-212lBCACACl+2123.擺動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)mnADB1B2已知：機架長度 及KAD步驟：1）由 =作Dm、Dn2）由 確定鉸鏈A3）作AB1 Dm（或AB2 Dn）則可得曲柄長AB= l .AB1AD圖解法思路：圖解法思路： 1.將已知的幾何條件盡可能畫出；將已知的幾何條件盡可能畫出； 2.將運動條件轉(zhuǎn)化為幾何條件；將運動條件轉(zhuǎn)化為幾何條件； 3.利用幾何關(guān)系尋找問題的關(guān)鍵；利用幾何關(guān)系尋找問題的關(guān)鍵； 4.利用其它輔助條件完成設(shè)計。利用其它輔助條件完成設(shè)計。 1.按預(yù)定的兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)按預(yù)定的兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)+ ) si

18、n(sin)sin( )cos(cos)cos(0000cbacdba0 Pm 1 Pnm-22)1( 222Pnlnm-+令令201000)()(cos)cos()cos(PPPo+-+-+lab mac nad + + + + 1cossin1sincoseayeax + + - -+ + cossinsincos22gcygcdx+-+-+-+cossin)(2)( )cossin(2212222212222yxdgcgyxdyxeaeyx由上面二組式子分別消去由上面二組式子分別消去 和和 得得:2.按預(yù)定的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)按預(yù)定的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)222WVU + +曲線方程為曲

19、線方程為點位置方程即連桿點位置方程即連桿求得求得，和和并將上式消去并將上式消去，令令M 2121+ + 2/ )arccos( cos)(sin2 )( )(cossin)( )( )(sincos)(22222222222222222222gebgedyydxxgeWcgydxeyaeyxydxgVcgydxexaeyxydxgU- -+ + - -+ +- - - -+ + +- -+ +- -+ + +- - - - -+ + +- - - -+ + + +- - 式中：式中：1.按兩連架桿對應(yīng)角位移設(shè)計1.給定軌跡；給定軌跡；2.設(shè)定曲柄中心設(shè)定曲柄中心A（距離給定的軌跡不宜太遠）；（

20、距離給定的軌跡不宜太遠）；3.求出求出Rmax、Rmin及曲柄及曲柄AB和浮動連桿和浮動連桿BP長度；長度； LAB(RmaxRmin)2 ， LBP(RmaxRmin)2 2.按預(yù)定軌跡設(shè)計連桿曲線：連桿曲線：四桿機構(gòu)運動時，連桿作平面復(fù)雜運動，連桿四桿機構(gòu)運動時，連桿作平面復(fù)雜運動，連桿 上每一點都描繪出一條封閉曲線上每一點都描繪出一條封閉曲線連桿曲線。連桿曲線。 3.按連桿曲線圖譜設(shè)計步驟：步驟：1.1.查出軌跡相似的連桿曲線；查出軌跡相似的連桿曲線； 2.2.得出各桿長度的比值；得出各桿長度的比值； 3.3.求出連桿曲線與軌跡之間的倍數(shù)；求出連桿曲線與軌跡之間的倍數(shù)；4.4.確定描繪軌

21、跡點在連桿上的位置。確定描繪軌跡點在連桿上的位置。圖譜法圖譜法連桿機構(gòu)設(shè)計方法小結(jié)： 圖解法：簡便、易行，精度稍差； 解析法：精確、繁雜； 實驗法：直觀、精度低。鍛壓設(shè)備中的肘桿機構(gòu)熱軋鋼料運輸機手動沖床牛頭刨床主運動機構(gòu)本章小結(jié)1 1、平面連桿機構(gòu)的應(yīng)用特點及四桿機構(gòu)的基本類型；、平面連桿機構(gòu)的應(yīng)用特點及四桿機構(gòu)的基本類型；2 2、四桿機構(gòu)的演化：、四桿機構(gòu)的演化：變運動副尺寸變運動副尺寸偏心輪；偏心輪； 變構(gòu)件形狀或構(gòu)件尺寸變構(gòu)件形狀或構(gòu)件尺寸移動副；移動副； 機架的位置機架的位置3 3、四桿機構(gòu)的基本特性：、四桿機構(gòu)的基本特性：曲柄存在條件：曲柄存在條件：鉸鏈四桿機構(gòu)的判別方法； 急回特

22、性：急回特性：極限位置、擺角、極位夾角、行程速比系數(shù) 傳動角、壓力角：傳動角、壓力角：分清原動件、從動件 死點位置死點位置4 4、四桿機構(gòu)的設(shè)計、四桿機構(gòu)的設(shè)計：按給定連桿位置設(shè)計； 按給定兩連架桿位置設(shè)計； 按行程速比系數(shù)設(shè)計；作業(yè)作業(yè):4-6 4-9 4-11 4-13(選作選作) 1 導(dǎo)論導(dǎo)論 4 曲柄存在的條件及其曲柄存在的條件及其 運動特性運動特性a)a)鉸鏈四桿機構(gòu)基本形式鉸鏈四桿機構(gòu)基本形式b)b)曲柄搖桿機構(gòu)類型及應(yīng)用曲柄搖桿機構(gòu)類型及應(yīng)用c)c)雙曲柄機構(gòu)類型及應(yīng)用雙曲柄機構(gòu)類型及應(yīng)用d)d)雙搖桿機構(gòu)類型及應(yīng)用雙搖桿機構(gòu)類型及應(yīng)用e)e)平面連桿機構(gòu)的演化平面連桿機構(gòu)的演化

23、a)a)曲柄存在的條件曲柄存在的條件b)b)急回特性與行程速比系數(shù)急回特性與行程速比系數(shù)c)c)壓力角與傳動角壓力角與傳動角d)d)死點位置死點位置 5 平面連桿機構(gòu)的設(shè)計平面連桿機構(gòu)的設(shè)計a)a)設(shè)計任務(wù)及基本問題設(shè)計任務(wù)及基本問題b)b)函數(shù)機構(gòu)設(shè)計函數(shù)機構(gòu)設(shè)計b)b)軌跡機構(gòu)設(shè)計軌跡機構(gòu)設(shè)計c)c)導(dǎo)引機構(gòu)設(shè)計導(dǎo)引機構(gòu)設(shè)計 2 平面機構(gòu)的特點及其應(yīng)用平面機構(gòu)的特點及其應(yīng)用 3 連桿機構(gòu)的基本類型連桿機構(gòu)的基本類型 及其演化及其演化 * 主要參考資料主要參考資料* 知識拓展知識拓展 1. 平面連桿機構(gòu)的運動設(shè)計是一個比較復(fù)雜和困難的問題，這主要是平面連桿機構(gòu)的運動設(shè)計是一個比較復(fù)雜和困難的

24、問題，這主要是因為它所含有的運動副這低副，而低副的約束數(shù)比高副多，從而給連桿機因為它所含有的運動副這低副，而低副的約束數(shù)比高副多，從而給連桿機構(gòu)的設(shè)計帶來較多的困難。但是，由于連桿機構(gòu)中構(gòu)件運動形式和連桿曲構(gòu)的設(shè)計帶來較多的困難。但是，由于連桿機構(gòu)中構(gòu)件運動形式和連桿曲線的多樣性，可供工程實際廣泛應(yīng)用，所以線的多樣性，可供工程實際廣泛應(yīng)用，所以直到今天直到今天,連桿機構(gòu)的設(shè)計問題連桿機構(gòu)的設(shè)計問題仍受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視和深入研究。仍受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視和深入研究。 連桿機構(gòu)的設(shè)計方法大體可分為圖解法、解析法和實驗法三大類。本連桿機構(gòu)的設(shè)計方法大體可分為圖解法、解析法和實驗法三大類。本章

25、結(jié)合幾種設(shè)計章結(jié)合幾種設(shè)計 命題對這三種方法都有所介紹，但限于學(xué)時和篇幅，所講命題對這三種方法都有所介紹，但限于學(xué)時和篇幅，所講內(nèi)容是最基本的、有限的。同學(xué)若想深入學(xué)習(xí)和研究，可參閱張世民編著內(nèi)容是最基本的、有限的。同學(xué)若想深入學(xué)習(xí)和研究，可參閱張世民編著的的平面連桿機構(gòu)設(shè)計平面連桿機構(gòu)設(shè)計（北京：高等教育出版社（北京：高等教育出版社, 1983）和）和A.G.厄爾德厄爾德曼，曼，G.N.桑多爾著，莊細榮等譯的桑多爾著，莊細榮等譯的機構(gòu)設(shè)計機構(gòu)設(shè)計分析與綜合（第一分析與綜合（第一 卷）卷）（第二卷）（第二卷）（北京：高等教育出版社，（北京：高等教育出版社，1992，1993）兩書。前者對平面）

26、兩書。前者對平面連桿機構(gòu)的運動設(shè)計連桿機構(gòu)的運動設(shè)計 作了較深入的介紹，讀者可以用它來解決更多的設(shè)計作了較深入的介紹，讀者可以用它來解決更多的設(shè)計問題，書中不僅介紹了平面連桿機構(gòu)問題，書中不僅介紹了平面連桿機構(gòu) 設(shè)計的一些基礎(chǔ)理論，而且在每一基設(shè)計的一些基礎(chǔ)理論，而且在每一基礎(chǔ)理論之后都附有具體的應(yīng)用實例；后者是一本內(nèi)容豐富、觀點新穎的教礎(chǔ)理論之后都附有具體的應(yīng)用實例；后者是一本內(nèi)容豐富、觀點新穎的教科書，其在連桿機構(gòu)運動設(shè)計方面的內(nèi)容之豐富是其它教科書無法相比的，科書，其在連桿機構(gòu)運動設(shè)計方面的內(nèi)容之豐富是其它教科書無法相比的，書中既有較詳細的設(shè)計方法介紹和理論分析，又有結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)和生活實

27、書中既有較詳細的設(shè)計方法介紹和理論分析，又有結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)和生活實際的實例說明。際的實例說明。 2. 根據(jù)給定的運動軌跡設(shè)計平面連桿機構(gòu)，是工程實際中常見的設(shè)計根據(jù)給定的運動軌跡設(shè)計平面連桿機構(gòu)，是工程實際中常見的設(shè)計命題之一。如本章所述，連桿曲線方程一般是一個六次方程，求解這樣的命題之一。如本章所述，連桿曲線方程一般是一個六次方程，求解這樣的方程，需要聯(lián)立求解高階非線性方程組。要求實現(xiàn)的精確點數(shù)目越多，求方程，需要聯(lián)立求解高階非線性方程組。要求實現(xiàn)的精確點數(shù)目越多，求解越困難，而且還可能沒有實數(shù)解，或即使有解，也可能由于結(jié)構(gòu)尺寸不解越困難，而且還可能沒有實數(shù)解，或即使有解，也可能由于結(jié)構(gòu)尺寸不

28、合理或傳動角太小等原因而無實用價值。因此，在工程實際中合理或傳動角太小等原因而無實用價值。因此，在工程實際中, 人們常借助人們常借助連桿曲線圖譜來進行軌跡生成機構(gòu)的設(shè)汁。連桿曲線圖譜來進行軌跡生成機構(gòu)的設(shè)汁。J.A.Hrones和和G.L.Helson所著的所著的Analysis of the Four-Bar Linkage（New York：M.I.T-Wiley,1951)書，書，是這方面是這方面 的一本經(jīng)典著作，書中收集了的一本經(jīng)典著作，書中收集了7000余張曲柄搖桿機構(gòu)的連桿曲線余張曲柄搖桿機構(gòu)的連桿曲線圖譜，包含了各種各樣的軌跡曲線，利用它可以使設(shè)圖譜，包含了各種各樣的軌跡曲線，利

29、用它可以使設(shè)計過程大大簡化。計過程大大簡化。 需要指出的是，隨著計算技術(shù)的進一步發(fā)展和計算機應(yīng)用范圍的日益需要指出的是，隨著計算技術(shù)的進一步發(fā)展和計算機應(yīng)用范圍的日益擴大，繪制連桿曲線圖譜的工作也可借助計算機來實現(xiàn)，從而使連桿曲線擴大，繪制連桿曲線圖譜的工作也可借助計算機來實現(xiàn)，從而使連桿曲線圖譜的類型更加豐富和完善。圖譜的類型更加豐富和完善。 3. 在平面連桿機構(gòu)設(shè)計中，有時設(shè)計誤差偏大，有時還要求所設(shè)計的在平面連桿機構(gòu)設(shè)計中，有時設(shè)計誤差偏大，有時還要求所設(shè)計的機構(gòu)滿足許用機構(gòu)滿足許用 傳動角、存在曲柄以及其他一些結(jié)構(gòu)上的要求。在這些情況傳動角、存在曲柄以及其他一些結(jié)構(gòu)上的要求。在這些情況

30、下，僅用本章介紹的設(shè)計方法是難于同時滿足這些設(shè)計要求的，需要運用下，僅用本章介紹的設(shè)計方法是難于同時滿足這些設(shè)計要求的，需要運用優(yōu)化設(shè)計方法進行設(shè)計，以得到比較滿意的設(shè)優(yōu)化設(shè)計方法進行設(shè)計，以得到比較滿意的設(shè) 計結(jié)果。計結(jié)果。 所謂機構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計就是根據(jù)機構(gòu)分析及設(shè)計的理論，采用數(shù)學(xué)上所謂機構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計就是根據(jù)機構(gòu)分析及設(shè)計的理論，采用數(shù)學(xué)上的最優(yōu)化方法，借助計算機進行計算，使所設(shè)計的機構(gòu)最優(yōu)地滿足預(yù)定的的最優(yōu)化方法，借助計算機進行計算，使所設(shè)計的機構(gòu)最優(yōu)地滿足預(yù)定的各項設(shè)計要求，從而得到最優(yōu)的設(shè)計方案。在利用最優(yōu)化方法進行機構(gòu)設(shè)各項設(shè)計要求，從而得到最優(yōu)的設(shè)計方案。在利用最優(yōu)化方法進行機

31、構(gòu)設(shè)計時，首先要建立一個包括各設(shè)計變量（如各構(gòu)計時，首先要建立一個包括各設(shè)計變量（如各構(gòu) 件的尺寸參數(shù)件的尺寸參數(shù)和位置參數(shù)和位置參數(shù)等）的所謂目標函數(shù)（如以連桿上一點等）的所謂目標函數(shù)（如以連桿上一點M軌跡誤差最小作為設(shè)軌跡誤差最小作為設(shè) 計目標），計目標），然后在所給約束條件（如存在曲柄、傳動角在許用范圍內(nèi)、結(jié)構(gòu)尺寸合理然后在所給約束條件（如存在曲柄、傳動角在許用范圍內(nèi)、結(jié)構(gòu)尺寸合理等）的范等）的范 圍內(nèi)，運用合理的優(yōu)化方法，通過循環(huán)反復(fù)的大量計算和評比，圍內(nèi)，運用合理的優(yōu)化方法，通過循環(huán)反復(fù)的大量計算和評比，對各設(shè)計變量進行優(yōu)選，以對各設(shè)計變量進行優(yōu)選，以 求得目標函數(shù)的最優(yōu)解。求得目標

32、函數(shù)的最優(yōu)解。 利用計算機對機構(gòu)進行最優(yōu)化設(shè)計，已成為近年來機構(gòu)學(xué)發(fā)展的一個利用計算機對機構(gòu)進行最優(yōu)化設(shè)計，已成為近年來機構(gòu)學(xué)發(fā)展的一個重要方面。有興趣的同學(xué)可參閱陳立周等所著的重要方面。有興趣的同學(xué)可參閱陳立周等所著的機械優(yōu)化設(shè)計機械優(yōu)化設(shè)計（上海：（上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1982）和王文博主編的）和王文博主編的機構(gòu)和機械零部件優(yōu)化設(shè)機構(gòu)和機械零部件優(yōu)化設(shè)計計（北京：機械工業(yè)出版社，（北京：機械工業(yè)出版社，1990）兩書。書中不僅介紹了機械優(yōu)化設(shè)）兩書。書中不僅介紹了機械優(yōu)化設(shè)計的基本知識、理論和若干常用的優(yōu)化設(shè)計方法，還介紹了包括連桿機構(gòu)計的基本知識、理論和若干常用

33、的優(yōu)化設(shè)計方法，還介紹了包括連桿機構(gòu)在內(nèi)的若干常用機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和通用機械零部件的優(yōu)化設(shè)計方法。在內(nèi)的若干常用機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和通用機械零部件的優(yōu)化設(shè)計方法。 4. 空間連桿機構(gòu)有許多特點，可以實現(xiàn)平面連桿機構(gòu)難以實現(xiàn)或根本空間連桿機構(gòu)有許多特點，可以實現(xiàn)平面連桿機構(gòu)難以實現(xiàn)或根本無法實現(xiàn)的運動，因此在工程實際中也得到了較多的應(yīng)用。但其分析和設(shè)無法實現(xiàn)的運動，因此在工程實際中也得到了較多的應(yīng)用。但其分析和設(shè)計比較復(fù)雜，不易想象，也難以用直觀的實驗法進行設(shè)計，故需要對其進計比較復(fù)雜，不易想象，也難以用直觀的實驗法進行設(shè)計，故需要對其進行專門研究。有興趣對其進行深入研究的同學(xué)，可參閱張啟先編著的行專門研究。有興趣對其進行深入研究的同學(xué)，可參閱張啟先編著的空空間機構(gòu)的分析與綜合（上）間機構(gòu)的分析與綜合（上）（北京：機械工業(yè)出版社，（北京：機械工業(yè)出版社，1984）一書。書）一書。書中，作者根據(jù)多年從事科學(xué)研究的成果，對空間連桿機構(gòu)的分析與綜合問中，作者根據(jù)多年從事科學(xué)研究的成果，對空間連桿機構(gòu)的分析與綜合問題進