機械原理課件5

1、5平面連桿機構及其設計平面連桿機構及其設計5.2 平面四桿機構的基本型式及其演化平面四桿機構的基本型式及其演化 5.1 概述概述5.3 平面四桿機構的基本概念與傳動特征平面四桿機構的基本概念與傳動特征5.4 按行程速比系數(shù)設計平面四桿機構按行程速比系數(shù)設計平面四桿機構5.5 平面四桿機構的解析法設計平面四桿機構的解析法設計5.6 近似等速比機構的設計與傳動特征近似等速比機構的設計與傳動特征 5.7 高階停歇機構的設計與傳動特征高階停歇機構的設計與傳動特征 5.8 機構創(chuàng)新設計概述機構創(chuàng)新設計概述 5.9 平面連桿機構的應用平面連桿機構的應用5平面連桿機構及其設計平面連桿機構及其設計近似等速比機

2、構、高階停歇機構與機構創(chuàng)新設計；近似等速比機構、高階停歇機構與機構創(chuàng)新設計； Chapter 5 Planar Linkage Mechanisms and Design提要提要5.1概概 述述平面連桿機構是由若干個構件通過低副連接且各構件都在相互平行的平面連桿機構是由若干個構件通過低副連接且各構件都在相互平行的平面內(nèi)運動的一類機構，又稱為平面低副機構。平面內(nèi)運動的一類機構，又稱為平面低副機構。平面四桿機構是平面連桿平面四桿機構是平面連桿機構中的基本機構。機構中的基本機構。本章主要介紹連桿機構中最基本的平面四桿機構的類本章主要介紹連桿機構中最基本的平面四桿機構的類型、傳動特性與簡單條件下的機構

3、設計方法，同時介紹近似等速比機構、型、傳動特性與簡單條件下的機構設計方法，同時介紹近似等速比機構、高階停歇機構的設計以及機構創(chuàng)新設計的一般方法高階停歇機構的設計以及機構創(chuàng)新設計的一般方法 。平平面面機機構構的的動動畫畫展展示示1平平面面機機構構的的動動畫畫展展示示2平平面面機機構構的的動動畫畫展展示示3注：雙擊任意一個動畫，進入單個動畫播放；再雙擊返回主界面注：雙擊任意一個動畫，進入單個動畫播放；再雙擊返回主界面 ABCD124313ABCD124313、和和 ABCD124313A0B0ABadcb142313A0B0AB143213 ABA0B0143213A0B0143213ALABBR

4、ARBL圖圖5.7、圖、圖5.8中的部分機構中的部分機構l22134AB1432AB11324BAC圖圖5.7(a)曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構 圖圖5.8(b)雙滑塊機構雙滑塊機構 圖圖5.8(d)雙轉(zhuǎn)塊機構雙轉(zhuǎn)塊機構圖圖5.10圖圖5.10偏心輪對應的平面四桿機構偏心輪對應的平面四桿機構 2134ABCACB1342圖圖5.11偏心輪對應的平面四桿機構偏心輪對應的平面四桿機構ACB1342423CAB1圖圖5.11acdbABCD124313A0B0ABadcb142313A0B0AB143213ABA0B0143213A0B0AB131432AA0B14321V3AA01432e1BV313

5、4B0A0A2A0B0A1324A0B0A1324A142BA0e31V4A0142BA31V41432A0AS31S3 A0Asin1eAA012341S3S3 e tan11432AB1l22134ABx2, y2Pacdb1423A0B0AB1313acdb1423ABB1B2CC2C1D1。 acdb1423ABB1B2CC2C1D1 acdb1423ABB1B2CC2C1D1 acdb1423ABB1B2CC2C1D1acd2ABCD1b34 A0B0AB131432acdb1423ABB1B2CC2C1D1acd2ABCD1b3424 位置位置acdb1423ABB1B2CC2C1

6、D1acdb1423ABB1B2CC2C1D1acdb1423ABB1B2CC2C1D1 (5.5)acdb1423ABB1B2CC2C1D15.3.3 壓力角、傳動角和死點位置壓力角、傳動角和死點位置 acdb423ABB1B2CC2C1D11VCF23在連桿機構中，壓力角在連桿機構中，壓力角=90或傳動角或傳動角=0的位置稱為機構的的位置稱為機構的死死點位置點位置。圖圖5.13機構的死點位置機構的死點位置在圖在圖13所示的機構中，若所示的機構中，若搖桿搖桿3為主動件，則存在死點位置，在為主動件，則存在死點位置，在B1、B2位置位置。acdb423ABB1B2CC2C1D11M3VB2F32

7、 903M1acdb1423ABB1B2CC2C1D1Pb + aB2b -aC2C1DcB1dAC1C2DPNMbbC2bC1bCfdAB2C1C2DPNMEaCf2aC1abB1B2minCBPb + aB2b -aC2C1DcB1dA圖圖5.7(a)曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構He1324BACC1C21He1324BACC1C21eAC1 = baAC2 = baB2B1PC1C2HAB1AC1 = baAC2 = baB2APC1C2HB1eAC1 = baAC2 = baB2AC3B3min5.5平面四桿機構的解析法設計平面四桿機構的解析法設計5.5.1按許用傳動角設計曲柄搖桿機構按許

8、用傳動角設計曲柄搖桿機構設已知從動搖桿的擺角設已知從動搖桿的擺角、行程速比系數(shù)、行程速比系數(shù)K，機架的桿長，機架的桿長d1，許，許用傳動角用傳動角，設曲柄的桿長，設曲柄的桿長a為參變量，用解析法為參變量，用解析法23確定連桿的桿長確定連桿的桿長b以及搖桿的桿長以及搖桿的桿長c。 圖圖5.20曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構ABA0B01432A1B2A2A3B3B1由行程速比系數(shù)由行程速比系數(shù)K求出極位夾求出極位夾角角，即，即180(K1)/(K1)。在。在圖圖5.20中，由中，由B1B0B2得得B1B22c sin(0.5)，對，對A0B1B2應用余弦定應用余弦定理得理得由此得由此得a、b、c 與與

9、的函數(shù)關系的函數(shù)關系 )12. 5(cos)(2)()()(22221ababababBB)13. 5()5 . 0(sin2cos)(222222ababc圖圖5.20曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構ABA0B01432A1B2A2A3B3B1對對A3B3B0應用余弦定理得應用余弦定理得 )14. 5(cos2)1 (222cbcba將將式式(5.13)代入代入式式(5.14)，得以，得以 a 為為設計變量的設計方程為設計變量的設計方程為 )15. 5(cos)()5 . 0sin(cos2)1 ()5 . 0(sin2cos)(22222222222ababbaababb將將式式(5.15)兩端平

10、方，令兩端平方，令L1、M1、N1和和S1分別為分別為 )5 . 0(sin)1 (2)cos1 (2221aaL)5 . 0(sin2cos121M)cos1(cos)5 . 0(sin8221N2221)cos1(cos)5 . 0(sin8aS得以得以 a 為參變量、為參變量、b 為設計變量的方程為為設計變量的方程為 )16. 5(0)2()(2121114121LbSMLbNM圖圖5.20曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構ABA0B01432A1B2A2A3B3B1b的一個實數(shù)解為的一個實數(shù)解為 )17. 5()(2)(4)2()2(121211212111111NMLNMSMLSMLb由由式式

11、(5.13)得得 c 為為 )18. 5()5 . 0(sin2cos)(22222ababc圖圖5.20曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構ABA0B01432A1B2A2A3B3B1解解由由式式(5.17)計算連桿的桿長計算連桿的桿長b1.025 1，由由式式(5.18)計算搖桿的桿長計算搖桿的桿長c0.570 6。 例例5.1已知已知K1.1，機架的桿長，機架的桿長d1，許用傳動角許用傳動角53，搖桿的擺角，搖桿的擺角40，曲柄的桿長曲柄的桿長a取取0.18，試用解析法確定連桿，試用解析法確定連桿的桿長的桿長b以及搖桿的桿長以及搖桿的桿長c。設已知從動搖桿的擺角設已知從動搖桿的擺角、若、若0，K1，

12、機架的桿長，機架的桿長d1，許用傳，許用傳動角動角。用解析法用解析法確定曲柄的桿長確定曲柄的桿長a、連桿的桿長、連桿的桿長b以及搖桿的桿長以及搖桿的桿長c。4AA4A3A2B4B1B2B3BA0B0圖圖5.210的曲柄搖桿機構的曲柄搖桿機構A1在在圖圖5.21中，中，K1，搖桿在，搖桿在B3B0、B4B0位置出現(xiàn)最小傳動角且兩個最位置出現(xiàn)最小傳動角且兩個最小傳動角相等，對小傳動角相等，對A1B1B0、A1B2B0應用余弦定理應用余弦定理 )19. 5()(2)(1)(2)(1)cos(2222001abcababcabBAB化簡上式得機構桿長之間的約束方程為化簡上式得機構桿長之間的約束方程為

13、)20. 5(1222cba對對A4B4B0、A3B3B0 應用余弦定理得應用余弦定理得 )21. 5(2)1 (2)1 (cos222222cbcbacbcba化簡上式得化簡上式得 )22. 5()cos/(cab4AA4A3A2B4B1B2B3BA0B0圖圖5.210的曲柄搖桿機構的曲柄搖桿機構A1令式令式(5.13)中的中的0，得桿長，得桿長c的函數(shù)式為的函數(shù)式為 )23. 5()5 . 0sin(/ac 聯(lián)聯(lián)立式立式(5.20)(5.23)得曲柄的桿長得曲柄的桿長 a、連桿的桿長、連桿的桿長 b 以及搖桿以及搖桿的桿長的桿長 c 的設計方程為的設計方程為 )24. 5()cos2/()

14、cos1 (2b)25. 5()cos1/()1 (222bbc)26. 5(2/ )cos1 ( ca曲柄搖桿機構的設計動畫曲柄搖桿機構的設計動畫4AA4A3A2B4B1B2B3BA0B0圖圖5.210的曲柄搖桿機構的曲柄搖桿機構A1QjP1Q1OyxPjQ j1j剛體從初始位置剛體從初始位置P1 Q1到達任意位置到達任意位置Pj Qj1jQjPjQ jP1Q1OyxPjQ j1j剛體從初始位置剛體從初始位置P1 Q1到達任意位置到達任意位置Pj QjQjQjPjQ j1j QjP1Q1OyxPjQ j1j剛體從初始位置剛體從初始位置P1 Q1到達任意位置到達任意位置Pj QjQjPjQ j

15、1j(qjxqjy1)T= D1j(q1xq1y1)T)27. 5(cossinsincos1111j1j1j1j1jjjjyyxxyyxxpqpqpqpq)28. 5(1100cossincossinsincossincos111j11j11jj1j1j11j11jj1j1jjyxyxyyxxyxqqppppppqq)29. 5(100cossincossinsincossincosj11j11jj1j1j11j11jj1j1j1yxyyxxppppppDQ1Qj1jP1PjA1(a1x，a1y)Aj(ajx，ajy)A0(a0 x,a0y)lOyxlQ1Qj1jP1PjA1(a1x，a1y

16、)Aj(ajx，ajy)A0(a0 x,a0y)lOyxl( ajx - a0 x )2 + ( ajy - a0y )2 = ( a1x- a0 x )2 + ( a1y - a0y )2 ajxajy1T= D1ja1xa1y1Tj = 2,3,，n (5.30) j =2,3,，n (5.31) Q1Qj1jP1PjA1(a1x，a1y)Aj(ajx，ajy)A0(a0 x,a0y)lOyxl Q1Qj1jP1PjA1(a1x，a1y)Aj(ajx，ajy)A0(a0 x,a0y)lOyxlOxyBjSjPjQjB1S1Q1P1B2S22P2Q2P2j) OxyBjSjPjQjB1S1Q

17、1P1B2S22P2Q2P2jjOxyBjSjPjQjB1S1Q1P1B2S22P2Q2P2j 。Axyl44D00l1l3l2123BC圖圖5.25鉸鏈四桿鉸鏈四桿函數(shù)生成機構函數(shù)生成機構Axyl44D00l1l3l2123BC圖圖5.25鉸鏈四桿鉸鏈四桿函數(shù)生成機構函數(shù)生成機構)40. 5(n,.,3 , 2 , 1)2180180cos(1 20m0j jnjnxxxx2n1ii2n1igi)()(min)(minminiixfxgEAxyl44D00l1l3l2123BC圖圖5.25鉸鏈四桿鉸鏈四桿函數(shù)生成機構函數(shù)生成機構圖圖5.25鉸鏈四桿函數(shù)生成機構的設計鉸鏈四桿函數(shù)生成機構的設計

18、Axyl44D00l1l3l2123BC)sin()cos(01B01Blylx)sin()cos(03C014Clyllx222BC2BC)()(lyyxx圖圖5.25鉸鏈四桿函數(shù)生成機構的設計鉸鏈四桿函數(shù)生成機構的設計Axyl44D00l1l3l2123BC)35. 5()cos()cos()cos(0030201KKK圖圖5.25鉸鏈四桿函數(shù)生成機構的設計鉸鏈四桿函數(shù)生成機構的設計Axyl44D00l1l3l2123BC )cos()cos()cos()cos()cos()cos()cos()cos()cos(030330320310202302202101013012011KKKKKK

19、KKK)2/()(/31242322213142341llllllKllKllK33124232121431242/KllllllKlllKlAxyl44D00l1l3l2123BC圖圖5.25鉸鏈四桿鉸鏈四桿函數(shù)生成機構函數(shù)生成機構Axyl44D00l1l3l2123BC圖圖5.25鉸鏈四桿鉸鏈四桿函數(shù)生成機構函數(shù)生成機構2121)()(min)(minminniiiniigixfxgE圖圖5.25鉸鏈四桿函數(shù)生成機構的設計鉸鏈四桿函數(shù)生成機構的設計Axyl44D00l1l3l2123BC)36. 5()cos()cos()cos(210030201niiiiiKKKE)365()cos()

20、cos()cos(210030201niiiiiKKKE)39. 5(0)cos()cos()cos(2)38. 5(0)cos()cos()cos()cos(2)37. 5(0)cos()cos()cos()cos(2001302010001302010001302011iiniiiiiiniiiiiiniiiKKKKEKKKKEKKKKE)39. 5()cos(1)cos()cos()38. 5()cos()cos()cos()(cos)cos()cos()37. 5()cos()cos()cos()cos()cos()(cos1001113020110001110302200110001

21、1103002021niiinininiiiniiiinininiiiiiniiiinininiiiiiKKKKKKKKKyxabcd00ABCD圖圖5.25鉸鏈四桿鉸鏈四桿函數(shù)生成機構函數(shù)生成機構例例設連架桿設連架桿a的變化區(qū)間為的變化區(qū)間為090，初始角位移，初始角位移0140；連架；連架桿桿c的初始角位移的初始角位移090，對，對的變化的變化區(qū)間劃分區(qū)間劃分10份，連架桿份，連架桿c與連架桿與連架桿a的的函數(shù)關系為，試用解析法確定連架桿函數(shù)關系為，試用解析法確定連架桿a、連架桿連架桿c與連桿與連桿b的桿長。的桿長。 2)曲柄滑塊函數(shù)生成機構的設計曲柄滑塊函數(shù)生成機構的設計 yS2AA0B

22、圖圖5.26曲柄滑塊函數(shù)生成機構曲柄滑塊函數(shù)生成機構134abeS00 x在在圖圖5.26所示的坐標系中，設所示的坐標系中，設a，b，e為設計變量，為設計變量，0，S0為預先選擇的為預先選擇的參數(shù)，參數(shù)，A、B兩點之間的定長約束方程為兩點之間的定長約束方程為)41. 5()sin()cos(220200baeaSSiii令令K1、K2和和K3分別為分別為 2221ebaKaK22aeK23 曲柄滑塊函數(shù)生成機曲柄滑塊函數(shù)生成機構的構的設計設計與與分析分析動畫動畫 于是，式于是，式(5.41)簡化為簡化為 )42. 5(2)sin()cos()(0202030021iiiiiSSSSKSSKK與

23、式與式(5.36)式式(5.39)相同的處理方法，求得相同的處理方法，求得K1、K2和和K3，然后，然后，再求得再求得a，b，e。于是，得機構的設計尺寸。于是，得機構的設計尺寸。 yS2AA0B圖圖5.26曲柄滑塊函數(shù)生成機構曲柄滑塊函數(shù)生成機構134abeS00 x例例5.3設曲柄設曲柄1的角位移的角位移i、初始角位移、初始角位移0、滑塊、滑塊3的位移的位移Si與初始位移與初始位移S0如如表表1.1所示。試用解析法確定曲柄所示。試用解析法確定曲柄 a、連桿、連桿 b 與偏心距與偏心距 e 的桿長，判斷的桿長，判斷該機構是否為曲柄滑塊機構，給出該機構的運動規(guī)律曲線。該機構是否為曲柄滑塊機構，給

24、出該機構的運動規(guī)律曲線。 圖圖5.26曲柄滑塊函數(shù)生成機構與運動規(guī)律曲線曲柄滑塊函數(shù)生成機構與運動規(guī)律曲線 yS2AA0B134abeS00 xS3VL3aL3qL302表表1.1機構的設計參數(shù)機構的設計參數(shù)(長度的單位為米長度的單位為米)1401251109580655035205151098765432100.03750.03550.0330.0300.0270.02350.0200.0160.0120.0080.079S10S9S8S7S6S5S4S3S2S1S0解曲柄解曲柄 a14.859 mm，連桿，連桿 b57.373 mm，偏心距，偏心距 e7.289 mm。 ：APOyxr4A

25、0r1rr3r2BB0r5r6APOyxr4A0r1rr3r2BB0r5r6)47. 5(ii3i2i1reererer)48. 5(ii6i5i4reerererAPOyxr4A0r1rr3r2BB0r5r6)cos(2)()cos(2)cos(221221222321rrrrrrrrrr)cos(2)()cos(2)cos(264226242564rrrrrrrrrr5.51)52. 5(,6482624257664521421222332211rrKrrrKrKrKrrKrrrKrKrKAPOyxr4A0r1rr3r2BB0r5r6APOyxr4A0r1rr3r2BB0r5r6)cos(

26、2)cos(2)cos(242321KrKrKrK)cos(2)cos(2)cos(282765KrKrKrK5.53 APOyxr4A0r1rr3r2BB0r5r6)54. 5(4333222111qKmqlKmqlKmqlK)53. 5()cos(2)cos(2)cos(242321KrKrKrK)56. 5()cos(2)cos(22321rlrlrl)57. 5()cos(2)cos(2)cos(2321mrmrm)53. 5()cos(2)()cos(2)()cos(2)(2332211qrmqlrmqlrmql)54. 5(4333222111qKmqlKmqlKmqlK)58.

27、5(0) 1()(211221221llqmlmlqmm)(2211mqlmqlqAPOyxr4A0r1rr3r2BB0r5r6)58. 5(0) 1()(211221221llqmlmlqmm)(2)(4) 1() 1(212121212211221mmllmmmlmlmlmlq2122332211rrKrKrKrAPOyxr4A0r1rr3r2BB0r5r6)53. 5()cos(2)()cos(2)()cos(2)(2776655srmslrmslrmsl)53. 5()cos(2)cos(2)cos(282765KrKrKrK)53. 5()cos(2)cos(22765arlrlrl

28、)55. 5(8777666555sKmslKmslKmslK)53. 5()cos(2)cos(2)cos(2765bmrmrm6645,rKrK)(6655mslmsls0) 1()(655665265llsmlmlsmm)(2)(4) 1() 1(656565256655665mmllmmmlmlmlmls)52. 5(,64826242576645rrKrrrKrKrK54Kr 66Kr 262475rrKr)55. 5(8777666555sKmslKmslKmslKAPOyxr4A0r1rr3r2BB0r5r6)60. 5()(11ii)59. 5()coscoscos(/ )si

29、nsinsinarctan(2121iiiiiirrrrrrAPOyxr4A0r1rr3r2BB0r5r6以上論述了以上論述了三三個精確點個精確點的尺寸設計方法。如果精確點的數(shù)目超的尺寸設計方法。如果精確點的數(shù)目超過三個，設計工作量顯著增大。由于只有過三個，設計工作量顯著增大。由于只有九個設計參數(shù)九個設計參數(shù)(r1、r2、r3、r4、r5、r6、)，當精確點的數(shù)目超過當精確點的數(shù)目超過九個九個時，只能采用數(shù)值時，只能采用數(shù)值方法予以求解。若采用數(shù)值方法設計軌跡機構，可由方法予以求解。若采用數(shù)值方法設計軌跡機構，可由式式 (5.56) 、式、式 (5.57)構造構造最小二乘偏差的表達式最小二乘偏

30、差的表達式E1、E2，即，即2123211)cos(2)cos(2niiiirlrlrlE231212)cos(2)cos(2)cos(2mrmrmEniiiOXY15432678大腿大腿小腿小腿踝關節(jié)運動軌跡1y1x1x2y2O1ABCDEFGHO85.6近似等速比機構的設計與傳動特征近似等速比機構的設計與傳動特征 近似等速比傳動機構的設計理論是機構設計理論中的重要分支之一，近似等速比傳動機構的設計理論是機構設計理論中的重要分支之一，數(shù)學分析表明，若兩個基本機構所對應的組合機構的位移函數(shù)在同一時數(shù)學分析表明，若兩個基本機構所對應的組合機構的位移函數(shù)在同一時刻的一階導數(shù)等于常數(shù)，二階、三階導數(shù)

31、在對應時刻等于零，則該組合刻的一階導數(shù)等于常數(shù)，二階、三階導數(shù)在對應時刻等于零，則該組合機構具有近似等速比的傳動特征。此原理建立了近似等速比傳動機構設機構具有近似等速比的傳動特征。此原理建立了近似等速比傳動機構設計的新方法計的新方法 設一類平面六桿機構輸入端子機構的速度函數(shù)為設一類平面六桿機構輸入端子機構的速度函數(shù)為i1，輸出端子機構，輸出端子機構的速度函數(shù)為的速度函數(shù)為i2，則該平面六桿機構的速度函數(shù)為，則該平面六桿機構的速度函數(shù)為i為為 )61. 5(21iii對對i求關于輸入位移的求關于輸入位移的13階導數(shù)得階導數(shù)得)62. 5(12212iiiii )63. 5(312112312ii

32、iiiiii )64. 5(436)3(12112212211241)3(2)3(iiiiiiiiiiiii 若若i在機構某一位置的數(shù)值不等于零，令在該位置的數(shù)值等于零，在機構某一位置的數(shù)值不等于零，令在該位置的數(shù)值等于零，則機構在該位置的鄰域內(nèi)作近似等速比的傳動。則機構在該位置的鄰域內(nèi)作近似等速比的傳動。 5.6.1曲柄與移動從動件型近似等速比平面六桿機構曲柄與移動從動件型近似等速比平面六桿機構123421S52i3i4i0圖圖5.28 曲柄與移動從動件型近似等速比平面六桿機構曲柄與移動從動件型近似等速比平面六桿機構 圖圖5.29 曲柄與移動從動件型近似等速曲柄與移動從動件型近似等速比平面六

33、桿機構的傳動特征比平面六桿機構的傳動特征 HO1AA1A2S5O3123456B1B2Bd1d2RLBLR1xy圖圖5.28為曲柄與移動從動件型近似等速比平面六桿機構。令為曲柄與移動從動件型近似等速比平面六桿機構。令qO1A/O1O3a/d1，于是，導桿，于是，導桿3的半擺角的半擺角Barctanq/(1q2)0.5。 5.6.1曲柄與移動從動件型近似等速比平面六桿機構曲柄與移動從動件型近似等速比平面六桿機構當已知從動件當已知從動件5的工作行程的工作行程H時，從動件時，從動件5關于關于O3點的距離點的距離d20.5H/tanB ，當已知曲柄，當已知曲柄1的桿長的桿長a時，時，O1、O3之間的距

34、離之間的距離d1a/sinB 。該機構的行程速比系數(shù)。該機構的行程速比系數(shù)K(2B )/(2B )，最小傳動，最小傳動角角min /2B。 )cos21/(12qqc令令)cos1/(sinarctanqq)65. 5()cos(d/d)(1qqci123421S52i3i4i0HO1AA1A2S5O3123456B1B2Bd1d2RLBLR1xy圖圖5.28 曲柄與移動從動件型近似等速比平面六桿機構曲柄與移動從動件型近似等速比平面六桿機構 圖圖5.29曲柄與移動從動件型近似曲柄與移動從動件型近似等速比平面六桿機構的傳動特征等速比平面六桿機構的傳動特征 5.6.2曲柄與擺動導桿型近似等速比平面

35、六桿機構曲柄與擺動導桿型近似等速比平面六桿機構圖圖5.30為曲柄與擺動導桿型近似等速比平面六桿機構。桿為曲柄與擺動導桿型近似等速比平面六桿機構。桿1、2、3和和6組成輸入端的曲柄導桿機構，桿組成輸入端的曲柄導桿機構，桿3、4、5和和6組成輸出端的導桿機構，組成輸出端的導桿機構，設曲柄設曲柄1的桿長為的桿長為a，以，以1勻速轉(zhuǎn)動，勻速轉(zhuǎn)動，O1O3d1，O3O5d2，擺桿，擺桿5的桿的桿長為長為b，作往復擺動。令，作往復擺動。令a/d11。 )73. 5()cos1/(sinarctan)cos/(sinarctan1ada圖圖5.30 曲柄與擺動導桿型近似等速比平面六桿機構曲柄與擺動導桿型近似

36、等速比平面六桿機構 O5O3O1AB123456ab15BA2bA1A2B1B22b1234520圖圖5.31曲柄與擺動導桿型近似等速比曲柄與擺動導桿型近似等速比平面六桿機構的傳動特征平面六桿機構的傳動特征 5.6.2曲柄與擺動導桿型近似等速比平面六桿機構曲柄與擺動導桿型近似等速比平面六桿機構)74. 5(cos21)cos(dd21i53BOO對應用正弦定理得對應用正弦定理得b/sind2/sin，sin(d2/b)sin，令，令N2d2/b1，于是，于是sinN2sin，為此，輔助角度變量，為此，輔助角度變量為為)78. 5()sin(1/sinarctan(222NN79).(5圖圖5.

37、30 曲柄與擺動導桿型近似等速比平面六桿機構曲柄與擺動導桿型近似等速比平面六桿機構 O5O3O1AB123456ab15BA2bA1A2B1B22b1234520圖圖5.31曲柄與擺動導桿型近似等速比曲柄與擺動導桿型近似等速比平面六桿機構的傳動特征平面六桿機構的傳動特征 5.7高階停歇機構的設計與傳動特征高階停歇機構的設計與傳動特征 高階停歇機構是指一類機構的從動件在極限位置作直到高階停歇機構是指一類機構的從動件在極限位置作直到3階或直到階或直到5階停歇的一類組合機構階停歇的一類組合機構45-51。其設計原理為，若復合函數(shù)表示一類組其設計原理為，若復合函數(shù)表示一類組合機構的位移傳動函數(shù)，當復合

38、函數(shù)的底層函數(shù)在一點或兩點上的合機構的位移傳動函數(shù)，當復合函數(shù)的底層函數(shù)在一點或兩點上的1階階導數(shù)為零，高層函數(shù)在對應點上的導數(shù)為零，高層函數(shù)在對應點上的1階導數(shù)為零時，則復合函數(shù)在該點階導數(shù)為零時，則復合函數(shù)在該點上存在直到上存在直到3階零點，于是組合機構在一點或兩點上具有直到階零點，于是組合機構在一點或兩點上具有直到3階停歇。階停歇。若復合函數(shù)的底層函數(shù)在一點或兩點上具有直到若復合函數(shù)的底層函數(shù)在一點或兩點上具有直到3階導數(shù)為零，高層函階導數(shù)為零，高層函數(shù)為線性函數(shù)，則復合函數(shù)在該點上存在直到數(shù)為線性函數(shù)，則復合函數(shù)在該點上存在直到3階零點，于是組合機構階零點，于是組合機構在一點或兩點上具

39、有直到在一點或兩點上具有直到3階停歇。階停歇。若復合函數(shù)的底層函數(shù)在一點或兩若復合函數(shù)的底層函數(shù)在一點或兩點上的點上的1階、階、2階導數(shù)都為零，高層函數(shù)在對應點上的階導數(shù)都為零，高層函數(shù)在對應點上的1階導數(shù)為零，則階導數(shù)為零，則復合函數(shù)在該點上存在直到復合函數(shù)在該點上存在直到5階零點，于是組合機構在一點或兩點上具階零點，于是組合機構在一點或兩點上具有直到有直到5階停歇。階停歇。 設復合函數(shù)設復合函數(shù)()表示一類組合機構輸入角位移表示一類組合機構輸入角位移到中間角到中間角位移位移再到輸出角位移再到輸出角位移的位移傳動函數(shù)的位移傳動函數(shù) )93. 5(ddddddddtt)94. 5()dd(dd

40、dd)dd(dddd22222222tt)95. 5()dd(dddddddddd3)dd(dddd333222233333ttj)96. 5()dd(dddd)dd(dd3dddddd4)dd(dddd6)dd(dddd4442222233222223344444ttj dd)dd(dd15dd)dd(dd10)dd(dddd222332234455555tj)97. 5()dd(dddddddddd10dddddd5)dd(dddd10555223322442223333t5.7.1型串聯(lián)導桿的擺桿雙極位作直到三階停歇的平面六桿機構型串聯(lián)導桿的擺桿雙極位作直到三階停歇的平面六桿機構圖圖5.

41、32表示表示型串聯(lián)導桿的擺桿雙極位作直到三階停歇的平面六型串聯(lián)導桿的擺桿雙極位作直到三階停歇的平面六桿機構桿機構46-47。 O5O3O1AB312456d1d2A1A2B1B2S5S3r3r1bbS1圖圖5.32 型串聯(lián)導桿的擺桿雙極位作直到三階停歇的平面六桿機構型串聯(lián)導桿的擺桿雙極位作直到三階停歇的平面六桿機構 )100. 5()cos/(sin 2arctan111drr)101. 5()cos()sin(211213drrS)116. 5()cos/()sin(2arctan233drr)117. 5(cos/ )cos(325rdS5.7.2基于曲柄搖桿機構的移動件單極位直到三階停歇

42、的平面六桿機構基于曲柄搖桿機構的移動件單極位直到三階停歇的平面六桿機構 圖圖5.34 基于曲柄搖桿機構的移動件基于曲柄搖桿機構的移動件單極位直到三階停歇的平面六桿機構單極位直到三階停歇的平面六桿機構sinAKcos/BadKcos)/()2/()(2222CabacabcdK)134. 5()/()arctan(2CB2C2B2AAKKKKKK在在圖圖5.34中，曲柄搖桿機構的運動分析如下。中，曲柄搖桿機構的運動分析如下。 移動從動件移動從動件6的的運動分析如下。的的運動分析如下。 RO1A2A1AB2B1BO3xyC2C1CB0123456BRARminL4S6H6)135. 5()cosc

43、os/()sinsinarctan(acdac)142. 5(cos)()cos()(BL6hchcS5.8機構創(chuàng)新設計概述機構創(chuàng)新設計概述 社會需求是創(chuàng)新的源泉，問題意識是創(chuàng)新的種子，知識結構是創(chuàng)社會需求是創(chuàng)新的源泉，問題意識是創(chuàng)新的種子，知識結構是創(chuàng)新的基礎，靈活運用合適的方法是創(chuàng)新的關鍵。新的基礎，靈活運用合適的方法是創(chuàng)新的關鍵。 5.8.1輥式破碎機傳動機構的創(chuàng)新設計輥式破碎機傳動機構的創(chuàng)新設計 12a(t)物料物料1234圖圖5.36輥式破碎機的局部結構簡圖輥式破碎機的局部結構簡圖 圖圖5.37 型組合傳動機構的簡圖型組合傳動機構的簡圖abc12345 6O1O4a(t)ABde輥式

44、破碎機用于塊狀物料的破碎。輥式破碎機用于塊狀物料的破碎。圖圖5.37所示的設計方案被提了所示的設計方案被提了出來出來27-28，稱為，稱為型組合傳動機構。型組合傳動機構。 圖圖5.38所示的設計方案又被設計出來所示的設計方案又被設計出來29-30，稱為，稱為型組合傳動機構。型組合傳動機構。 a(t)acdb1b2O1O4ABCO4123b1ef12a(t)物料物料1234圖圖5.36輥式破碎機的局部結構簡圖輥式破碎機的局部結構簡圖 圖圖5.38型組合傳動機構的簡圖型組合傳動機構的簡圖圖圖5.38所示的設計方案相對于圖所示的設計方案相對于圖5.37所示的設計方案的改進之處，在所示的設計方案的改進

45、之處，在于采用平行四邊形機構而不是扇形齒輪副來確保等腰梯形的存在。于采用平行四邊形機構而不是扇形齒輪副來確保等腰梯形的存在。 圖圖5.38所示組合機構不但實現(xiàn)了時變軸距等速比傳動，所能允許的所示組合機構不但實現(xiàn)了時變軸距等速比傳動，所能允許的中心距變化量可以達到正常工作狀態(tài)下的中心距，而且可以實現(xiàn)等強度中心距變化量可以達到正常工作狀態(tài)下的中心距，而且可以實現(xiàn)等強度設計，從而大大地提高使用壽命。設計，從而大大地提高使用壽命。 5.8.1輥式破碎機傳動機構的創(chuàng)新設計輥式破碎機傳動機構的創(chuàng)新設計12a(t)物料物料1234圖圖5.36輥式破碎機的局部結構簡圖輥式破碎機的局部結構簡圖 圖圖5.37型組

46、合傳動機構的簡圖型組合傳動機構的簡圖abc12345 6O1O4a(t)ABdea(t)acdb1b2O1O4ABCO4123b1ef圖圖5.38型組合傳動機構的簡圖型組合傳動機構的簡圖5.8.2二分之奇數(shù)轉(zhuǎn)主軸快速緩沖定位裝置的設計二分之奇數(shù)轉(zhuǎn)主軸快速緩沖定位裝置的設計 菱形金屬網(wǎng)編織機的成型導板在將連續(xù)的直鋼絲成型為連續(xù)的扁螺菱形金屬網(wǎng)編織機的成型導板在將連續(xù)的直鋼絲成型為連續(xù)的扁螺旋體后旋體后31，成型導板應當停歇一段時間，以便剪切裝置按定長切斷扁螺，成型導板應當停歇一段時間，以便剪切裝置按定長切斷扁螺旋鋼絲。旋鋼絲。 由于這是一個轉(zhuǎn)數(shù)多、轉(zhuǎn)數(shù)可設置、由于這是一個轉(zhuǎn)數(shù)多、轉(zhuǎn)數(shù)可設置、雙位

47、定位的問題，所以，需要采用機電雙位定位的問題，所以，需要采用機電一體化的系統(tǒng)一體化的系統(tǒng)予以實現(xiàn)。予以實現(xiàn)。 1.曲柄曲柄2.連桿連桿3.電磁鐵推桿電磁鐵推桿4,6,11,13.螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接5,12.油口油口配件配件7,14. 間隙調(diào)節(jié)件間隙調(diào)節(jié)件8.油油缸缸9. 油箱油箱10. 油缸蓋油缸蓋15. 活塞桿活塞桿16.電磁鐵的推桿電磁鐵的推桿17.油面油面C1.上油口上油口J1.上端節(jié)流上端節(jié)流口口C2.下油口下油口J2.下端節(jié)流口下端節(jié)流口36接電磁鐵接電磁鐵A1接電磁鐵接電磁鐵A27814J2J145C19C21113Dd1012Hd1d121151617圖圖5.40主軸雙位緩沖定位裝置的部分結構簡圖置的設計