第二章平面連桿機(jī)構(gòu)

1、v 第第2章章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)課題名稱：精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課題名稱：精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)潘潘 樹樹 國國2011年年9月月-2011年年11月月攪拌機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)牛頭刨床牛頭刨床內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)車門開閉機(jī)構(gòu)車門開閉機(jī)構(gòu)第第2章章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)以上機(jī)構(gòu)有何共同特點(diǎn)以上機(jī)構(gòu)有何共同特點(diǎn)天線翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)天線翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu) ？平面機(jī)構(gòu)低副連接第第2章章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)副形狀簡單、易制造運(yùn)動(dòng)副形狀簡單、易制造 面接觸，可以承受沖擊力面接觸，可以承受沖擊力 構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式多樣構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式多樣 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng) 實(shí)現(xiàn)多

2、種運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)軌跡第第2章章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)主要內(nèi)容鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第第2章章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn)AD：機(jī)架：機(jī)架AB、CD：連架桿：連架桿BC：連桿：連桿鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)連架桿：定軸轉(zhuǎn)動(dòng)連架桿：定軸轉(zhuǎn)動(dòng)連連 桿：平面一般運(yùn)動(dòng)桿：平面一般運(yùn)動(dòng)ABCD第第2章章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)曲柄:能繞轉(zhuǎn)動(dòng)副中心做整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿搖桿:僅能在一定角度內(nèi)擺動(dòng)的連架桿AB：曲柄CD：搖桿A、B：整轉(zhuǎn)副曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)BD鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本

3、形式和特點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線仰俯機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)綠色：曲柄綠色：曲柄黑色：曲柄黑色：曲柄慣性篩雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn)雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)的特例平行四桿機(jī)構(gòu) 平行四邊形機(jī)構(gòu)是雙曲柄機(jī)構(gòu)的一個(gè)特例。組成四邊形對邊的構(gòu)件長度分別相等。從動(dòng)曲柄和主動(dòng)曲柄1的回轉(zhuǎn)方向相同，角速度時(shí)時(shí)相等。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn)雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)的特例反平行四桿機(jī)構(gòu) 組成四邊形的對邊構(gòu)件長度分別相等。曲柄1和3回轉(zhuǎn)方向相反，主動(dòng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)曲柄變速轉(zhuǎn)動(dòng)。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式

4、和特點(diǎn)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCDAB：搖桿：搖桿CD：搖桿：搖桿構(gòu)件1和3都作往復(fù)擺動(dòng)，一般主動(dòng)搖桿作等速擺動(dòng)，從動(dòng)搖桿作變速擺動(dòng) 雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn)造型機(jī)翻箱機(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)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化演化途徑：轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副取不同構(gòu)件作機(jī)架取不同構(gòu)件作機(jī)架擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)副尺寸擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)副尺寸偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)

5、定塊機(jī)構(gòu)取不同構(gòu)件作機(jī)架擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊在導(dǎo)路上移動(dòng)。傳動(dòng)角為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊在導(dǎo)路上移動(dòng)。傳動(dòng)角為90，適于傳力。，適于傳力。搖塊機(jī)構(gòu)：滑塊相對于機(jī)架擺動(dòng)，無移動(dòng)。搖塊機(jī)構(gòu)：滑塊相對于機(jī)架擺動(dòng)，無移動(dòng)。定塊機(jī)構(gòu)：滑塊為機(jī)架。定塊機(jī)構(gòu)：滑塊為機(jī)架。幾種機(jī)構(gòu)的特征：問題：何種機(jī)構(gòu)？問題：何種機(jī)構(gòu)？雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)副尺寸返回鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄搖桿、雙曲柄、雙搖桿等三種基本形式。 問題：滿足什么樣的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)成為三種基本形式其中之一？存在整轉(zhuǎn)副時(shí)：存在整轉(zhuǎn)副時(shí)：以最短桿以最短桿ABAB對面構(gòu)件對面構(gòu)件CDCD為機(jī)架為機(jī)架雙搖桿

6、機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件ABCD整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副兩構(gòu)件能相對轉(zhuǎn)動(dòng)兩構(gòu)件能相對轉(zhuǎn)動(dòng)360360的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為整轉(zhuǎn)副。的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為整轉(zhuǎn)副。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，三角形ADC“和ADC成立421332141234()()llllllllllll121314llllll鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在整轉(zhuǎn)副的條件：1.最短桿與最長桿之和小于等于其 余兩桿之和；2.整轉(zhuǎn)副由最短桿與其臨邊組成。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件問題：問題：存在整轉(zhuǎn)副時(shí)，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是何種形態(tài)（曲存在整轉(zhuǎn)副時(shí)，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是何種形態(tài)（曲柄搖桿、雙搖桿、雙曲柄）？不存在整轉(zhuǎn)副時(shí)，又是柄搖桿、雙搖桿、雙曲柄）？不

7、存在整轉(zhuǎn)副時(shí)，又是何種形態(tài)？何種形態(tài)？以最短桿以最短桿ABAB為機(jī)架為機(jī)架雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)存在整轉(zhuǎn)副時(shí)：存在整轉(zhuǎn)副時(shí)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件曲柄搖桿機(jī)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)構(gòu)存在整轉(zhuǎn)副時(shí)：存在整轉(zhuǎn)副時(shí)：以最短桿相鄰構(gòu)件為機(jī)架以最短桿相鄰構(gòu)件為機(jī)架鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件不存在整轉(zhuǎn)副時(shí)：不存在整轉(zhuǎn)副時(shí)：無論以哪個(gè)桿為機(jī)無論以哪個(gè)桿為機(jī)架架雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)返回鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件急回特性 極位夾角極位夾角 q q（銳角（銳角） 行程速比系數(shù)行程速比系數(shù) K1122180180K-1180K+1tKtqqq優(yōu)點(diǎn)：急回特性可以縮短非生產(chǎn)時(shí)間曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性偏心曲柄

8、滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)請分析下圖有無急回特性？急回特性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性壓力角和傳動(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角壓力角壓力角 a a ：受力方向和運(yùn)動(dòng)方向所夾的銳角受力方向和運(yùn)動(dòng)方向所夾的銳角傳動(dòng)角傳動(dòng)角：壓力角的余角壓力角的余角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性 50min40大功率機(jī)械：max50儀表類：min可略小于40壓力角和傳動(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性222141 4222232 3222223141 42 3BD2cos2cos2coscos2lll lBDlll lBCDlllll lBCDl l注意：是連桿和從動(dòng)桿所

9、夾的銳角，故=0或者=180時(shí)可能出現(xiàn)最小傳動(dòng)角，此時(shí)曲柄與機(jī)架共線。問題：BCD是否就是傳動(dòng)角 ？壓力角和傳動(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性壓力角和傳動(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性死點(diǎn) 死點(diǎn)：有效分力等于零死點(diǎn)：有效分力等于零 = 0 = 90曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性死點(diǎn)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性 利用構(gòu)件慣性利用構(gòu)件慣性 多套機(jī)構(gòu)交錯(cuò)排列多套機(jī)構(gòu)交錯(cuò)排列 死點(diǎn)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性 克服死點(diǎn)的克服死點(diǎn)的辦法辦法利用構(gòu)件慣性克服利用構(gòu)件慣性克服多套機(jī)構(gòu)交錯(cuò)排列多套機(jī)構(gòu)交錯(cuò)

10、排列死點(diǎn)的利用死點(diǎn)的利用返回死點(diǎn)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性2-4 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、已知行程速比系數(shù)一、已知行程速比系數(shù) K，以及從動(dòng)件兩個(gè)極限位置，以及從動(dòng)件兩個(gè)極限位置，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)A第第 1 步：確定步：確定D、C1、C2點(diǎn)，計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算 q q 第第 2 步：找步：找 A 點(diǎn)點(diǎn)第第 3 步：找步：找 B 點(diǎn)點(diǎn)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)自學(xué)自學(xué)擺角和極位夾角的關(guān)系？思考題：圖解法設(shè)計(jì)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知滑塊行程H、偏置距e、行程速比系數(shù)。二、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)三、按照給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)三、按照給定兩連架桿對

11、應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知連架桿AB、CD的三對對應(yīng)位置確定各桿長度112233()()()、， 、，、1234llll、 、 、只要保持對應(yīng)角度關(guān)系，各桿可以按比例縮小，因此可以令只要保持對應(yīng)角度關(guān)系，各桿可以按比例縮小，因此可以令l l1 1=1,=1,未未知數(shù)有三個(gè)，四桿封閉，將桿組向坐標(biāo)軸上投影，可得以下關(guān)系：知數(shù)有三個(gè)，四桿封閉，將桿組向坐標(biāo)軸上投影，可得以下關(guān)系：24323222432334431342224322412coscoscossinsinsin1coscoscos()2/12coscoscos()lllllllllllllPlllllPlPP 00+消去 得：令P則有P將三組連桿角度關(guān)系代入得三個(gè)方程，求解本章小結(jié)本章小結(jié)1 1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性 基本型式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿；基本型式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿； 特特 性：急回特性、死點(diǎn)、壓力角、傳動(dòng)角；性：急回特性、死點(diǎn)、壓力角、傳動(dòng)角； 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)出現(xiàn)最小傳動(dòng)角的條件；曲柄搖桿機(jī)構(gòu)出現(xiàn)最小傳動(dòng)角的條件； 利用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件，分析鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)屬于何利用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有