第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計

1、本章教學(xué)內(nèi)容本章教學(xué)內(nèi)容8.1.18.1.1連桿機構(gòu)連桿機構(gòu)原動件的運動經(jīng)過不與機架直接相連的原動件的運動經(jīng)過不與機架直接相連的中間構(gòu)件傳遞到從動件上的機構(gòu)。中間構(gòu)件傳遞到從動件上的機構(gòu)。 連桿機構(gòu)根據(jù)各構(gòu)件間的相對運動可以分為連桿機構(gòu)根據(jù)各構(gòu)件間的相對運動可以分為平面連桿機平面連桿機構(gòu)構(gòu)和和空間連桿機構(gòu)。空間連桿機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)分為平面連桿機構(gòu)分為四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)和和多桿機構(gòu)多桿機構(gòu)四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)六桿機構(gòu)六桿機構(gòu)優(yōu)點：優(yōu)點：連桿機構(gòu)為低副機構(gòu)，運動副為面接觸，壓強小，承載能連桿機構(gòu)為低副機構(gòu)，運動副為面接觸，壓強小，承載能力大，耐沖擊；力大，耐沖擊；運動副元素的幾何形狀多為平面或圓柱面，

2、便于加工制造；運動副元素的幾何形狀多為平面或圓柱面，便于加工制造； 在原動件運動規(guī)律不變情況下，通過改變各構(gòu)件的相對尺在原動件運動規(guī)律不變情況下，通過改變各構(gòu)件的相對尺寸使從動件得到不同的運動規(guī)律；寸使從動件得到不同的運動規(guī)律；連桿曲線可以滿足不同運動軌跡的設(shè)計要求，以實現(xiàn)特殊連桿曲線可以滿足不同運動軌跡的設(shè)計要求，以實現(xiàn)特殊的運動需求；的運動需求；可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的運動和動力的傳遞?？蓪崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的運動和動力的傳遞?？煞奖愀淖冞\動的傳遞方向、擴大行程和實現(xiàn)增力效果?？煞奖愀淖冞\動的傳遞方向、擴大行程和實現(xiàn)增力效果。8.1.28.1.2連桿機構(gòu)的傳動特點連桿機構(gòu)的傳動特點缺點：缺點：由于運動積累誤差

3、較大，因而影響傳動精度；由于運動積累誤差較大，因而影響傳動精度；由于慣性力不好平衡而不適于高速傳動；由于慣性力不好平衡而不適于高速傳動；8.2.18.2.1平面四桿機構(gòu)的基本型式平面四桿機構(gòu)的基本型式鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)術(shù)語術(shù)語連架桿連架桿整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副連桿連桿曲柄曲柄搖桿搖桿8.2 8.2 平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用鉸鏈四桿機構(gòu)分類鉸鏈四桿機構(gòu)分類鉸鏈四桿機構(gòu)按兩個連架桿的運動型式分類：鉸鏈四桿機構(gòu)按兩個連架桿的運動型式分類：1.曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)2.雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)3.雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)搖頭風(fēng)扇搖頭風(fēng)扇飛剪飛剪雷達雷達鶴式起重機鶴式起重機縫紉

4、機踏板機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu)震動篩震動篩汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)連桿步進輸送機構(gòu)連桿步進輸送機構(gòu)8.2.2 平面四桿機構(gòu)的演化平面四桿機構(gòu)的演化鉸鏈四桿機構(gòu)的鉸鏈四桿機構(gòu)的3種型式、鉸鏈四桿機構(gòu)與其它四桿種型式、鉸鏈四桿機構(gòu)與其它四桿機構(gòu)之間都可通過下列演化途經(jīng)相互轉(zhuǎn)換。機構(gòu)之間都可通過下列演化途經(jīng)相互轉(zhuǎn)換。途徑途徑2:擴大運動副尺寸（擴大運動副尺寸（不改變機構(gòu)類型）不改變機構(gòu)類型）途徑途徑1: 改變構(gòu)件的形狀和運動尺寸改變構(gòu)件的形狀和運動尺寸（改變機構(gòu)類型）（改變機構(gòu)類型）途徑途徑4:改換軌跡的包容關(guān)系改換軌跡的包容關(guān)系（不改變機構(gòu)類型）（不改變機構(gòu)類型）途徑途徑3:改換機架改換機架（改變機構(gòu)類

5、型）（改變機構(gòu)類型）曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)定塊機構(gòu)定塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)手搖抽水機手搖抽水機自卸車機構(gòu)自卸車機構(gòu)開門機構(gòu)開門機構(gòu)牛頭刨床牛頭刨床沒找到?jīng)]找到 本節(jié)要掌握本節(jié)要掌握3種典型機構(gòu)（曲柄搖桿、曲柄滑塊、擺種典型機構(gòu)（曲柄搖桿、曲柄滑塊、擺動導(dǎo)桿機構(gòu)）的動導(dǎo)桿機構(gòu)）的4個問題（曲柄存在條件、急回特性、壓個問題（曲柄存在條件、急回特性、壓力角力角/傳動角和死點位置）。傳動角和死點位置）。abcabcd8.3.18.3.1平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件機構(gòu)具有周轉(zhuǎn)副的條件機構(gòu)具有周轉(zhuǎn)副的條件藍(lán)色三角形成立藍(lán)色三角形成立b

6、daccdabcbda紅色三角形成立紅色三角形成立ba-dcca-dbcba-dbdcacbdacdbaca ba da 最短桿與最長桿之和小最短桿與最長桿之和小于等于其它兩桿長度之于等于其它兩桿長度之和和a a為最短桿為最短桿最短桿與最長桿之和小于等于其它兩最短桿與最長桿之和小于等于其它兩桿長度之和。（桿長度之和。（桿長條件桿長條件）周轉(zhuǎn)副所連接的構(gòu)件中有一個屬于最周轉(zhuǎn)副所連接的構(gòu)件中有一個屬于最短桿件。短桿件。最短桿是連架桿或機架。最短桿是連架桿或機架。鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件最短桿與最長桿之和小于等于其它兩桿長度之和。最短桿與最長桿之和小于等于其它兩桿長度之和。（

7、桿長條件）（桿長條件）eabmabn滑塊機構(gòu)有曲柄的條件滑塊機構(gòu)有曲柄的條件構(gòu)件構(gòu)件a能通過能通過m點的條件是：點的條件是：bea構(gòu)件構(gòu)件a能通過能通過n點的條件是：點的條件是：bea滑塊機構(gòu)有曲柄的條件滑塊機構(gòu)有曲柄的條件bea導(dǎo)桿機構(gòu)有曲柄的條件導(dǎo)桿機構(gòu)有曲柄的條件dadadada有曲柄，該有曲柄，該機構(gòu)是擺動機構(gòu)是擺動導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)。da有曲柄，該有曲柄，該機構(gòu)是轉(zhuǎn)動機構(gòu)是轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)。導(dǎo)桿機構(gòu)。da有曲柄，該有曲柄，該機構(gòu)是轉(zhuǎn)導(dǎo)機構(gòu)是轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機構(gòu)。桿機構(gòu)。結(jié)論：導(dǎo)桿機構(gòu)結(jié)論：導(dǎo)桿機構(gòu)無條件有曲柄。無條件有曲柄。BCBC1 1 極限位置、極位夾角、行程角（行程）極限位置、極位夾角、行程角

8、（行程）ADdcBCab8.3.28.3.2平面四桿機構(gòu)的平面四桿機構(gòu)的急回運動急回運動和行程速比系數(shù)和行程速比系數(shù)eABBCC曲柄滑塊機構(gòu)的極位夾角曲柄滑塊機構(gòu)的極位夾角dABBD擺動導(dǎo)桿機構(gòu)的極位夾角擺動導(dǎo)桿機構(gòu)的極位夾角思考思考對心式曲柄滑塊機構(gòu)對心式曲柄滑塊機構(gòu)的極位夾角的極位夾角B2C2 B1C1AD 工作行程工作行程( (慢行程慢行程) )曲柄轉(zhuǎn)過曲柄轉(zhuǎn)過180180 ，搖桿擺角，搖桿擺角 ，耗時，耗時t t1 1，平均角速度平均角速度 m1m1 t t1 1 180 180 返回行程返回行程( (快行程快行程) )曲柄轉(zhuǎn)過曲柄轉(zhuǎn)過180180 ，搖桿擺角，搖桿擺角 ，耗時，耗時t

9、 t2 2，平均角速度平均角速度 m2m2 t t2 22.2.急回運動和行程速比系數(shù)急回運動和行程速比系數(shù)急回運動：急回運動：當(dāng)曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，當(dāng)曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，通常把從動件往復(fù)運動速度快慢不同的通常把從動件往復(fù)運動速度快慢不同的運動稱為急回運動。運動稱為急回運動。 180180180180/121m2mttK行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K K：急急回運動的相對程度?；剡\動的相對程度。18011 KK 設(shè)計有急回要求的機構(gòu)時，設(shè)計有急回要求的機構(gòu)時，應(yīng)先確定應(yīng)先確定K K值，再計算值，再計算 。v vc c FABDC2 2、四桿機構(gòu)的傳動角與死點、四桿機構(gòu)的傳動角與死點（1）壓力角

10、和傳動角壓力角和傳動角( (熟知熟知) ) 有效分力有效分力 F t Fcos Fsin 徑向壓力徑向壓力 F n Fsin = =Fcos (有害分力有害分力) 角越大角越大， F t越大越大， F n越小，對機構(gòu)的傳動越有利。越小，對機構(gòu)的傳動越有利。連桿機構(gòu)中，常用傳動角的大小及變化情況來衡量機構(gòu)連桿機構(gòu)中，常用傳動角的大小及變化情況來衡量機構(gòu)傳力性能的優(yōu)劣。傳力性能的優(yōu)劣。 Ft F n壓力角壓力角 作用在從動作用在從動件上的力的方向與著力件上的力的方向與著力點速度方向所夾銳角。點速度方向所夾銳角。傳動角傳動角 壓力角的余壓力角的余角。角。設(shè)計有要求設(shè)計有要求: : min =40 5

11、0含義：含義：表征機構(gòu)傳力性能的指標(biāo)。表征機構(gòu)傳力性能的指標(biāo)。bcadcb2)(arccos2221)90(2)(arccos222222DCBbcadcb)90(2)(arccos180222222DCBbcadcb),min(21min2種機構(gòu)種機構(gòu) min出現(xiàn)的位置出現(xiàn)的位置(熟知、會做圖求解熟知、會做圖求解)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu): min 出現(xiàn)在曲柄與機架共線的兩個位置之一。出現(xiàn)在曲柄與機架共線的兩個位置之一。曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu): min 出現(xiàn)在曲柄與機架垂直的兩個位置之一。出現(xiàn)在曲柄與機架垂直的兩個位置之一。 =0（2） 機構(gòu)的死點位置機構(gòu)的死點位置出現(xiàn)死點位置的條件出現(xiàn)死

12、點位置的條件往復(fù)、搖擺運動構(gòu)件為主動件，曲柄為輸出構(gòu)件。往復(fù)、搖擺運動構(gòu)件為主動件，曲柄為輸出構(gòu)件。死點的位置特征：死點的位置特征： =0或連桿與曲柄共線。或連桿與曲柄共線。曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)克服死點位置的措施克服死點位置的措施慣性：例如慣性：例如縫紉機縫紉機錯位安裝：錯位安裝：例如例如火車火車?yán)盟傈c位置利用死點位置例如：例如：飛機起落架飛機起落架，夾具夾具8.3.38.3.3鉸鏈四桿機構(gòu)的運動連續(xù)性鉸鏈四桿機構(gòu)的運動連續(xù)性（了解）（了解）1.1.連桿機構(gòu)的運動連續(xù)性：連桿機構(gòu)的運動連續(xù)性：指連桿機構(gòu)在運動過程中，能否指連桿機構(gòu)在運動過程

13、中，能否連續(xù)實現(xiàn)給定的各個位置的運動。連續(xù)實現(xiàn)給定的各個位置的運動。2.2.可行域與不可行域：可行域與不可行域：3.3.錯位不連續(xù)錯位不連續(xù)4.4.錯序不連續(xù)錯序不連續(xù)8.4.18.4.1平面連桿設(shè)計的基本問題平面連桿設(shè)計的基本問題8.4.18.4.1平面連桿機構(gòu)設(shè)計的基本任務(wù)平面連桿機構(gòu)設(shè)計的基本任務(wù) 第一：根據(jù)給定的設(shè)計要求選定機構(gòu)型式；第一：根據(jù)給定的設(shè)計要求選定機構(gòu)型式； 第二：確定各構(gòu)件尺寸，并要滿足結(jié)構(gòu)條件、動力條件和第二：確定各構(gòu)件尺寸，并要滿足結(jié)構(gòu)條件、動力條件和運動連續(xù)條件等。運動連續(xù)條件等。8.4.28.4.2平面連桿機構(gòu)設(shè)計的三大類基本命題平面連桿機構(gòu)設(shè)計的三大類基本命題 1.1.滿足預(yù)定運動的規(guī)律