機(jī)械原理 第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

1、1第三章第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)】u了解平面連桿機(jī)構(gòu)的組成及其特點(diǎn)；了解平面連桿機(jī)構(gòu)的組成及其特點(diǎn)；u了解平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其演化和應(yīng)用；了解平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其演化和應(yīng)用；u掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件，并能判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型；掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件，并能判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型；u掌握平面四桿機(jī)構(gòu)壓力角、傳動(dòng)角、急回特性、極位夾角、行程掌握平面四桿機(jī)構(gòu)壓力角、傳動(dòng)角、急回特性、極位夾角、行程 速比系數(shù)等基本概念；速比系數(shù)等基本概念；u掌握連桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角出現(xiàn)的位置及計(jì)算方法；掌握連桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角出現(xiàn)的位置及計(jì)算方法；u掌握死

2、點(diǎn)在什么情況下出現(xiàn)及死點(diǎn)位置在機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用；掌握死點(diǎn)在什么情況下出現(xiàn)及死點(diǎn)位置在機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用；u了解平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題；了解平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題；u掌握根據(jù)具體設(shè)計(jì)條件和實(shí)際需要設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的方法。掌握根據(jù)具體設(shè)計(jì)條件和實(shí)際需要設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的方法?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：重點(diǎn)：曲柄存在的條件及鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷；有關(guān)四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件及鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷；有關(guān)四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識(shí)；平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些基本方法。的一些基本知識(shí)；平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些基本方法。難點(diǎn)：難點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角的確定平面四桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角的確定；用；用轉(zhuǎn)換機(jī)架法轉(zhuǎn)換機(jī)架法設(shè)

3、計(jì)平面四設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)。桿機(jī)構(gòu)。2一、連桿機(jī)構(gòu)一、連桿機(jī)構(gòu)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)題平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題定義：定義：若干剛性構(gòu)件通過(guò)若干剛性構(gòu)件通過(guò)低副低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，稱為聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，稱為連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)，又稱，又稱低副機(jī)構(gòu)低副機(jī)構(gòu)。30 0 xyADCBabcd0 0ADM2BMM1M3連桿曲線連桿曲線連桿連桿二、連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)二、連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 承受載荷大，便于潤(rùn)滑承受載荷大，便于潤(rùn)滑 制造方便，易獲得較高的精度制造方便，易獲得較高的精度 兩構(gòu)件之間的接觸靠幾何封閉實(shí)現(xiàn)兩構(gòu)件之間的接觸靠幾何封閉實(shí)現(xiàn) 實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡要求實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡

4、要求優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：4缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不易精確實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡要求；不易精確實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡要求； 機(jī)械效率較低；機(jī)械效率較低； 產(chǎn)生動(dòng)態(tài)不平衡。產(chǎn)生動(dòng)態(tài)不平衡。CaaBBCrrllBCDA4213m2m3S2S3S1m1mmcm2Bm2C5三三、連桿機(jī)構(gòu)的分類連桿機(jī)構(gòu)的分類1 1）根據(jù)構(gòu)件之間的）根據(jù)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)分類分類平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)62）根據(jù)）根據(jù)構(gòu)件的數(shù)目構(gòu)件的數(shù)目分類分類四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)本章主要討論本章主要討論平面四桿機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)。廣泛應(yīng)用的是平面四桿機(jī)構(gòu)，而且它是構(gòu)成和研究平面多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。7

5、四、平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題四、平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題問(wèn)題一：實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置（剛體導(dǎo)引）問(wèn)題一：實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置（剛體導(dǎo)引） 要求連桿機(jī)構(gòu)能引導(dǎo)某構(gòu)件按規(guī)定順序精確或近要求連桿機(jī)構(gòu)能引導(dǎo)某構(gòu)件按規(guī)定順序精確或近似地經(jīng)過(guò)給定的若干位置。似地經(jīng)過(guò)給定的若干位置。8問(wèn)題二：實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律（或函數(shù)生成）問(wèn)題二：實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律（或函數(shù)生成） 要求主、從動(dòng)件滿足要求主、從動(dòng)件滿足已知的若干組對(duì)應(yīng)位置關(guān)已知的若干組對(duì)應(yīng)位置關(guān)系，包括滿足一定的急回系，包括滿足一定的急回特性要求，或者在主動(dòng)件特性要求，或者在主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定時(shí)，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定時(shí)，從動(dòng)件能精確地或近似地按給定能精確地或近似地按給

6、定規(guī)律運(yùn)動(dòng)。規(guī)律運(yùn)動(dòng)。9問(wèn)題三：實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題三：實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)軌跡 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)?；蚪频匮刂o定的軌跡運(yùn)動(dòng)。 設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)方法：圖解法圖解法、解析法、圖譜法、解析法、圖譜法10一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)-所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)。的平面四桿機(jī)構(gòu)。 它是平面四桿機(jī)構(gòu)的它是平面四桿機(jī)構(gòu)的最基本的型式最基本的型式，其它型式的平面，其它型式的平面四桿機(jī)構(gòu)都可看作是在它的基礎(chǔ)上通過(guò)演化而成的。四

7、桿機(jī)構(gòu)都可看作是在它的基礎(chǔ)上通過(guò)演化而成的。3-2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化11幾個(gè)概念：幾個(gè)概念：u整整(周周)轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)副能使兩構(gòu)件作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。能使兩構(gòu)件作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。u擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副不能使兩構(gòu)件作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。不能使兩構(gòu)件作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。 曲柄曲柄與機(jī)架組成整轉(zhuǎn)副的與機(jī)架組成整轉(zhuǎn)副的連架桿，如桿連架桿，如桿1。 搖桿搖桿與機(jī)架組成擺動(dòng)副的與機(jī)架組成擺動(dòng)副的連架桿，如桿連架桿，如桿3。 組成：組成：如圖所示，鉸鏈如圖所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)由四桿機(jī)構(gòu)由機(jī)架機(jī)架4、連架連架桿桿(與機(jī)架相連的與機(jī)架相連的1、3兩兩桿桿)和和連桿連桿(

8、與機(jī)架不相與機(jī)架不相聯(lián)的中間桿聯(lián)的中間桿2)組成。組成。連架桿連架桿機(jī)架機(jī)架BADC1234連桿連桿整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副擺動(dòng)副擺動(dòng)副121. 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本形式基本形式曲曲柄柄搖搖桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)雙雙曲曲柄柄機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)雙雙搖搖桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)根據(jù)連架桿為曲柄或搖桿的不同，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本型式：(avi)(avi)(avi)13(avi)(avi)(avi)(avi)2. 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用曲曲柄柄搖搖桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)14(avi) 慣性篩慣性篩(avi)(avi)雙雙曲曲柄柄機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)15(avi)夾夾具具雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)16轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副e改

9、變搖桿改變搖桿相對(duì)尺寸相對(duì)尺寸改變構(gòu)件相對(duì)尺寸改變構(gòu)件相對(duì)尺寸e01、改變運(yùn)動(dòng)副的形式、改變運(yùn)動(dòng)副的形式（變轉(zhuǎn)動(dòng)副為移動(dòng)副）（變轉(zhuǎn)動(dòng)副為移動(dòng)副）對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化17導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)變轉(zhuǎn)動(dòng)副變轉(zhuǎn)動(dòng)副為移動(dòng)副為移動(dòng)副180移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)改變構(gòu)改變構(gòu)件相對(duì)件相對(duì)尺寸尺寸改變運(yùn)動(dòng)副類型改變運(yùn)動(dòng)副類型19改變運(yùn)動(dòng)副類型改變運(yùn)動(dòng)副類型改變構(gòu)件改變構(gòu)件相對(duì)尺寸相對(duì)尺寸ABC 正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)s = l sin slC20ACDB2、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副ABCD偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)BAACDB如圖所

10、示，當(dāng)將回轉(zhuǎn)副如圖所示，當(dāng)將回轉(zhuǎn)副B的軸頸的半徑的軸頸的半徑不斷擴(kuò)大，直到超過(guò)曲柄長(zhǎng)度不斷擴(kuò)大，直到超過(guò)曲柄長(zhǎng)度lAB時(shí)，時(shí)，曲柄可做成一偏心輪。曲柄可做成一偏心輪。213、取不同構(gòu)件為、取不同構(gòu)件為機(jī)架（倒置）機(jī)架（倒置）(avi)曲柄滑塊曲柄滑塊(avi)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿(avi)曲柄搖塊曲柄搖塊(avi)移動(dòng)導(dǎo)桿移動(dòng)導(dǎo)桿223-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性一、某一轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件一、某一轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件 不失一般性，不失一般性， 現(xiàn)以現(xiàn)以轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副A為例證明。要使為例證明。要使A成為成為整轉(zhuǎn)副，整轉(zhuǎn)副，則則AB桿應(yīng)能占據(jù)與桿應(yīng)能占據(jù)與

11、AD桿拉直和重疊共線的兩桿拉直和重疊共線的兩個(gè)特殊位置個(gè)特殊位置。B C ABCDdabcC B B C D成立成立 a+d b+c （1）B C D成立成立 |b - c| |d - a|或或 -|d -a| b-c |d - a| （2）23由此式易知：由此式易知：a=min。由上式又知：由上式又知：d =min。若若a d，則，則|da|=ad，由式（，由式（2）及式（）及式（1）可得）可得（3）abdcacacbdadadbcab（4）dcabdabdacdcdabcdb24結(jié)論：結(jié)論：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，某一轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副的充分某一轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件是必要條件是

12、：（1）最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿的長(zhǎng)最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿的長(zhǎng)度之和度之和（桿長(zhǎng)之和條件桿長(zhǎng)之和條件）；）；（2）組成該轉(zhuǎn)動(dòng)副的組成該轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件中必有一個(gè)構(gòu)件為最短桿兩構(gòu)件中必有一個(gè)構(gòu)件為最短桿。推論推論1：如果如果四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度不滿足桿長(zhǎng)之和條件四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度不滿足桿長(zhǎng)之和條件，則四個(gè)，則四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副均為擺動(dòng)副擺動(dòng)副，則無(wú)論取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，則無(wú)論取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，均得均得雙搖雙搖桿機(jī)構(gòu)桿機(jī)構(gòu)。推論推論2：如果鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中如果鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度滿足桿長(zhǎng)之和滿足桿長(zhǎng)之和條件條件，且其中，且其中一個(gè)構(gòu)件為最短構(gòu)件一個(gè)構(gòu)件

13、為最短構(gòu)件，則該，則該最短構(gòu)件所聯(lián)接的最短構(gòu)件所聯(lián)接的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副，另，另兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為擺動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為擺動(dòng)副。251）若以最短構(gòu)件的鄰邊為機(jī)架）若以最短構(gòu)件的鄰邊為機(jī)架ABCD3214曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2）若以最短桿為機(jī)架）若以最短桿為機(jī)架雙曲柄機(jī)構(gòu)（含雙曲柄機(jī)構(gòu)（含平行四邊形機(jī)構(gòu)）平行四邊形機(jī)構(gòu)）ABCD32143）若以最短構(gòu)件的對(duì)邊為機(jī)架）若以最短構(gòu)件的對(duì)邊為機(jī)架雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCD3214假設(shè)構(gòu)件假設(shè)構(gòu)件1為最短構(gòu)件，且滿足桿長(zhǎng)之和條件。為最短構(gòu)件，且滿足桿長(zhǎng)之和條件。26C注意：注意：在一個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，在一個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，任一桿的長(zhǎng)

14、度必任一桿的長(zhǎng)度必須小于其余三桿的長(zhǎng)度之和須小于其余三桿的長(zhǎng)度之和。（2）連架桿連架桿和和機(jī)架機(jī)架中必有一構(gòu)件為中必有一構(gòu)件為最短桿最短桿。（1）滿足）滿足桿長(zhǎng)之和條件桿長(zhǎng)之和條件；推論推論3：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件27 例例1：判斷圖示兩個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型：判斷圖示兩個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型解：對(duì)圖解：對(duì)圖(a)，有：，有： 30 + 70 40 + 55 該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 對(duì)圖對(duì)圖(b)，有：，有： 20 + 80 40 + 70， 且機(jī)架為最短桿的相鄰桿，且機(jī)架為最短桿的相鄰桿， 該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。30704055

15、20804070(a)(b)28 例例2：若要求該機(jī)構(gòu)為曲：若要求該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，問(wèn)柄搖桿機(jī)構(gòu)，問(wèn)AB桿尺寸桿尺寸應(yīng)為多少？應(yīng)為多少？ B1107060ACD解：解：1.設(shè)設(shè)AB為最短桿為最短桿即即 LAB+11060+70LAB20 2.設(shè)設(shè)AB為最長(zhǎng)桿為最長(zhǎng)桿即即 LAB+60110+70LAB120 3.設(shè)設(shè)AB為中間桿為中間桿即即 110+60LAB+70100LAB所以所以AB桿的取值范圍為：桿的取值范圍為：0 b時(shí)，時(shí)，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。BACabD D 2）當(dāng)）當(dāng)a t2 3 3工作行程工作行程t2 2/ 1B1C1B2C2AD 180 180 工作行程工作行程空回

16、行程空回行程ABCD 1空回行程空回行程33常用常用行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K 來(lái)表示機(jī)構(gòu)急回特性的相對(duì)程度來(lái)表示機(jī)構(gòu)急回特性的相對(duì)程度。3. 行程速度變化系數(shù)（行程速比系數(shù)）行程速度變化系數(shù)（行程速比系數(shù)）33K從動(dòng)件快速行程平均速度從動(dòng)件慢速行程平均速度321111312212/180K/180tttt設(shè)計(jì)時(shí)往往先給定設(shè)計(jì)時(shí)往往先給定 K 值，再計(jì)算值，再計(jì)算 ，即，即 可見(jiàn)：可見(jiàn)： K 急回特性急回特性 ； =0 K=1 無(wú)急回特性無(wú)急回特性34擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)思考：思考：對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是否具有急回特性？是否具有急回特性？4、推廣到其他機(jī)構(gòu)、推廣到其他機(jī)構(gòu)

17、偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABCB1C1C2B2 0結(jié)論：偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)論：偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有急回特性有急回特性。C1C2ABC 結(jié)論：結(jié)論：有急回特性有急回特性，且極位夾角，且極位夾角等于擺桿擺角，即等于擺桿擺角，即 = 。 35四、四、 壓力角和傳動(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角傳動(dòng)角傳動(dòng)角 壓力角壓力角 的的余角余角。壓力角壓力角 ：當(dāng)不考慮運(yùn)動(dòng)副當(dāng)不考慮運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力、構(gòu)件的重力和中的摩擦力、構(gòu)件的重力和慣性力等時(shí)，慣性力等時(shí)，作用于作用于輸出從輸出從動(dòng)件動(dòng)件上的上的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力F與該力作與該力作用點(diǎn)用點(diǎn)絕對(duì)速度方向絕對(duì)速度方向之間之間所夾所夾的的銳角銳角。有效分力有效分力： F

18、t F cos F sin 徑向壓力徑向壓力：Fn F sin =F cos 角越大，角越大，F(xiàn)t越大，越大，F(xiàn)n越小，對(duì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)越有利。越小，對(duì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)越有利。 F ABDCFt Fn vc123連桿機(jī)構(gòu)中，連桿機(jī)構(gòu)中，常用常用 的大小來(lái)衡量機(jī)構(gòu)傳力性能的好壞。的大小來(lái)衡量機(jī)構(gòu)傳力性能的好壞。36vcABC121F F0vB3B1231AC例：標(biāo)出機(jī)構(gòu)在圖示位置的壓力角與傳動(dòng)角例：標(biāo)出機(jī)構(gòu)在圖示位置的壓力角與傳動(dòng)角 FBVB1C234ABDabcd = 90 FBVBC1234ABDF vB1372、最小傳動(dòng)角出現(xiàn)的位置、最小傳動(dòng)角出現(xiàn)的位置在三角形在三角形ABD中：中：BD=a+d-2

19、adcos (1)在三角形在三角形BCD中：中：BD=b+c-2bccos (2)當(dāng)當(dāng) 為銳角為銳角時(shí)，傳動(dòng)角時(shí)，傳動(dòng)角 = 當(dāng)當(dāng) 為鈍角為鈍角時(shí)，傳動(dòng)角時(shí)，傳動(dòng)角 = 180 - ABCDcb dFVC 38由（由（1）=（2）得：得：22222coscos2bcadadbc1）當(dāng)）當(dāng) = 0時(shí)，即時(shí)，即曲柄與機(jī)架重疊共線曲柄與機(jī)架重疊共線，cos =+1， 取最小值。取最小值。 2）當(dāng)）當(dāng) =180時(shí)，即時(shí)，即曲柄與機(jī)架拉直共線曲柄與機(jī)架拉直共線，cos =-1， 取最大值。取最大值。222min()arccos2bcdabc222max()arccos2bcdabc39即：即： =0時(shí)，

20、時(shí)， 1min = min min=min180 max， minC1B1abcdDA min 2minB2C2 =180 時(shí)，時(shí)， 2min =180 max max為了保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)良好，設(shè)計(jì)時(shí)通常要求為了保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)良好，設(shè)計(jì)時(shí)通常要求 min 40；對(duì)于高速；對(duì)于高速和大功率傳動(dòng)機(jī)械，和大功率傳動(dòng)機(jī)械， min 50。 1min結(jié)論：結(jié)論：對(duì)于對(duì)于以曲柄為原動(dòng)件以曲柄為原動(dòng)件的平面四桿機(jī)構(gòu)，的平面四桿機(jī)構(gòu)，最小傳動(dòng)角最小傳動(dòng)角 min一定發(fā)生在一定發(fā)生在曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一。40曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) min何時(shí)出現(xiàn)？何時(shí)出現(xiàn)？C 1A23B4 max4

21、1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) min?結(jié)論結(jié)論：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角 衡等于衡等于90，即，即壓力角壓力角 衡等于衡等于0。42F = 0F = 0三、死點(diǎn)三、死點(diǎn)(Dead point)位置位置注意：注意：機(jī)構(gòu)有無(wú)死點(diǎn)與原動(dòng)件的機(jī)構(gòu)有無(wú)死點(diǎn)與原動(dòng)件的選取選取有關(guān)，常出現(xiàn)在有關(guān)，常出現(xiàn)在以往復(fù)以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件為原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件為原動(dòng)件的情形下。的情形下。 若以若以搖桿搖桿CD為主動(dòng)件，則當(dāng)為主動(dòng)件，則當(dāng)連桿與從動(dòng)曲柄共線時(shí)連桿與從動(dòng)曲柄共線時(shí)，機(jī)，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角為零，這時(shí)構(gòu)傳動(dòng)角為零，這時(shí)CD通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件AB上的力恰好上的力恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，出現(xiàn)不能使構(gòu)件通過(guò)其回轉(zhuǎn)中

22、心，出現(xiàn)不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)而“頂死頂死”的現(xiàn)象，的現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)死點(diǎn)。機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)角機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)角 =0的位置，稱為死點(diǎn)位置。的位置，稱為死點(diǎn)位置。431、死點(diǎn)位置的判斷、死點(diǎn)位置的判斷 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置：44導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（曲柄為主動(dòng)件）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（曲柄為主動(dòng)件）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（導(dǎo)桿為主動(dòng)件）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（導(dǎo)桿為主動(dòng)件）VB3FB3A BD1234 B3 0， 90 B1 = 90， =0FB1A BD1234VB1無(wú)死點(diǎn)存在無(wú)死點(diǎn)存在有死點(diǎn)存在有死點(diǎn)存在452、避免死點(diǎn)的措施、避免死點(diǎn)的措施 對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)講，死點(diǎn)是不利的，應(yīng)采取措施使機(jī)構(gòu)對(duì)于

23、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)講，死點(diǎn)是不利的，應(yīng)采取措施使機(jī)構(gòu)能順利通過(guò)死點(diǎn)位置。能順利通過(guò)死點(diǎn)位置。 B2C2踏板踏板腳腳AB1C1D縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)措施一：措施一：加裝加裝飛輪飛輪利用慣性使機(jī)構(gòu)通過(guò)死點(diǎn)位置利用慣性使機(jī)構(gòu)通過(guò)死點(diǎn)位置46措施二：使各組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)相互錯(cuò)開(kāi)排列措施二：使各組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)相互錯(cuò)開(kāi)排列機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)47ABDC飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架工件工件PABCD1234工件工件ABCD1234工件工件P T 0ABCDF 03、死點(diǎn)的利用、死點(diǎn)的利用工程實(shí)踐中，常利用死點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)某些特定的工作要求工程實(shí)踐中，常利用死點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)某些特定的工作要求。 工件夾緊機(jī)構(gòu)工件夾緊機(jī)

24、構(gòu)F481、按連桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)、按連桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（剛體導(dǎo)引剛體導(dǎo)引）（1）連桿位置用動(dòng)鉸鏈中心）連桿位置用動(dòng)鉸鏈中心B、C兩點(diǎn)表示。即：兩點(diǎn)表示。即： 已知活動(dòng)鉸鏈中心已知活動(dòng)鉸鏈中心B、C A、D（找圓心法找圓心法）ABCDdabc3-4 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)49c12設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：b12DAB1C1C2B2a）連）連B1B2，作垂直平分線，作垂直平分線b12鉸 鏈鉸 鏈 Ab）連）連C1C2 ，作垂直平分線，作垂直平分線c12鉸 鏈鉸 鏈 D有無(wú)窮多解有無(wú)窮多解11lllABCDADlABlC DlAD.已知連桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的已知連桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中

25、的兩個(gè)位置兩個(gè)位置B1C1、B2C2。50c23b23.已知連桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的已知連桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的三個(gè)位置三個(gè)位置B1C1、B2C2 、B3C3。b12c12AB1C1C2B2B3C3D唯一唯一解解11lllABCDADlABlC DlAD51C2B2B2C2 12 12AB1C1DAB1C1D 12 12A D 設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法轉(zhuǎn)換機(jī)架法轉(zhuǎn)換機(jī)架法轉(zhuǎn)換機(jī)架法轉(zhuǎn)換機(jī)架法其原理其原理與取不同構(gòu)件為機(jī)架的與取不同構(gòu)件為機(jī)架的演化方法，即演化方法，即機(jī)構(gòu)倒置機(jī)構(gòu)倒置原理是一樣的。通過(guò)取原理是一樣的。通過(guò)取不同構(gòu)件為機(jī)架，將不同構(gòu)件為機(jī)架，將活活動(dòng)鉸鏈位置的求解問(wèn)題動(dòng)鉸鏈位置的求解問(wèn)題轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為固

26、定鉸鏈的求解固定鉸鏈的求解來(lái)來(lái)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的方法。設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的方法。（2）連桿位置用連桿平面上任意兩點(diǎn)表示。）連桿位置用連桿平面上任意兩點(diǎn)表示。 即：已知固定鉸鏈中心即：已知固定鉸鏈中心A、D B、C以連桿為相對(duì)機(jī)架的情況以連桿為相對(duì)機(jī)架的情況52B2C2E2F2以連桿上任一線為相對(duì)機(jī)架的情況以連桿上任一線為相對(duì)機(jī)架的情況所得結(jié)果與以連桿為相對(duì)機(jī)架時(shí)相同，故所得結(jié)果與以連桿為相對(duì)機(jī)架時(shí)相同，故設(shè)計(jì)時(shí)可以連桿上設(shè)計(jì)時(shí)可以連桿上任一線為相對(duì)機(jī)架進(jìn)行，結(jié)果相同任一線為相對(duì)機(jī)架進(jìn)行，結(jié)果相同。AB1C1DE1F1A D 53 12 12C1B1ADE1F1E2F2A D 有無(wú)窮多解有無(wú)窮多解1111

27、lllABCDBClABlC DlBC.已知連桿平面上已知連桿平面上EF的的兩個(gè)位置兩個(gè)位置E1F1 、 E2F2 54ADE1F1.已知連桿平面上已知連桿平面上EF的的三個(gè)位置三個(gè)位置E1F1、E2F2、E3F3 E2F2E3F3A2 D2 A3 D3 C1B1唯一唯一解解1111lllABCDBClABlC DlBC55已知連桿平面上已知連桿平面上EF的三個(gè)預(yù)訂位置及固定鉸鏈的三個(gè)預(yù)訂位置及固定鉸鏈A、D的位置。的位置。設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：連接連接E2A、F2D和和E3A、F3D；剛化剛化AE2F2D和和AE3F3D，并將，并將E2F2和和E3F3分別重合于分別重合于E1F1，得到，得到A

28、2、D2、A3和和D3點(diǎn)；點(diǎn)；連接連接AB1、DC1、B1C1、B1E1和和C1F1得所需機(jī)構(gòu)。得所需機(jī)構(gòu)。根據(jù)圖中線長(zhǎng)，乘以比例尺得到各構(gòu)件尺寸。根據(jù)圖中線長(zhǎng)，乘以比例尺得到各構(gòu)件尺寸。連接連接AA2、A2A3、DD2和和D2D3，并分別作其垂直平，并分別作其垂直平分線，得交點(diǎn)分線，得交點(diǎn)B1和和C1；E1ADE2F1F2F3A2D2A3D3E3B1C1a23a12d12d2356v轉(zhuǎn)換機(jī)架法的具體作圖方法轉(zhuǎn)換機(jī)架法的具體作圖方法為了不改變反轉(zhuǎn)前后機(jī)構(gòu)的為了不改變反轉(zhuǎn)前后機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，作圖時(shí)：相對(duì)運(yùn)動(dòng)，作圖時(shí)：將原機(jī)構(gòu)每一位置的各構(gòu)件之間的相對(duì)位置視為剛性體；將原機(jī)構(gòu)每一位置的各構(gòu)件之間的

29、相對(duì)位置視為剛性體；用作全等四邊形或全等三角形的方法，求出轉(zhuǎn)化后機(jī)構(gòu)的用作全等四邊形或全等三角形的方法，求出轉(zhuǎn)化后機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件的相對(duì)位置。各構(gòu)件的相對(duì)位置。這一方法又稱為這一方法又稱為“剛化剛化反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”。反轉(zhuǎn)作圖法只限于求解反轉(zhuǎn)作圖法只限于求解兩位置兩位置或或三位置三位置的設(shè)計(jì)問(wèn)題的設(shè)計(jì)問(wèn)題 572、按、按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（函數(shù)生成函數(shù)生成）設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法轉(zhuǎn)換機(jī)架法轉(zhuǎn)換機(jī)架法(或或反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法)B2C2AB1C1D 12 12以連架桿為相對(duì)機(jī)架以連架桿為相對(duì)機(jī)架按兩連架桿兩個(gè)對(duì)應(yīng)按兩連架桿兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩

30、連架桿三個(gè)對(duì)應(yīng)按兩連架桿三個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題：設(shè)計(jì)問(wèn)題： 12B2 A2 581）按）按兩連架桿兩連架桿兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知：已知：機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度 lAD= d ，一連架桿長(zhǎng)度，一連架桿長(zhǎng)度lAB及兩連架桿對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)及兩連架桿對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角角 12、 12 。設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu) 12 ld 12 121221B1B2C1B2 12ADd有無(wú)窮多解有無(wú)窮多解1111lllABCDBClABlC DlBC592）按兩）按兩連架桿三個(gè)連架桿三個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)C1B3 13_B2 ADC1C2C312131213請(qǐng)

31、求出請(qǐng)求出B1討論：討論：1 、哪個(gè)構(gòu)件應(yīng)成為相對(duì)機(jī)架？、哪個(gè)構(gòu)件應(yīng)成為相對(duì)機(jī)架？2 、反轉(zhuǎn)角為哪個(gè)？、反轉(zhuǎn)角為哪個(gè)？12_E3E212131213B1ADB2B3E1已知：已知：機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度lAD、一連架桿長(zhǎng)度、一連架桿長(zhǎng)度lAB及其起始位置、兩連架桿及其起始位置、兩連架桿對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角 12 、 12 、 13 、 13 。設(shè)計(jì)：四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：四桿機(jī)構(gòu)（以（以DE1為機(jī)架）為機(jī)架）以所求點(diǎn)所在的構(gòu)件作為機(jī)架603、按給定的、按給定的行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求：已知搖桿的長(zhǎng)度已知搖桿的長(zhǎng)度CD、擺角、擺角 及行程速比系數(shù)及

32、行程速比系數(shù)K。設(shè)計(jì)過(guò)程：設(shè)計(jì)過(guò)程：計(jì)算極位夾角：計(jì)算極位夾角：11180 KK 選定機(jī)構(gòu)比例尺，作出搖桿的兩極限位置；選定機(jī)構(gòu)比例尺，作出搖桿的兩極限位置；61GF(除弧除弧FG以外以外)IM N90- C1C2D P B1B2A連接連接C1C2，過(guò)，過(guò)C2 作作C2M C1C2 ；另過(guò)；另過(guò)C1作作 C2C1N=90 - 的射線的射線C1N，交交C2M于于P點(diǎn)；點(diǎn)；以以C1P 為直徑作圓為直徑作圓I，則該圓上任一點(diǎn)均可則該圓上任一點(diǎn)均可作為作為A鉸鏈，鉸鏈，有無(wú)窮有無(wú)窮多解多解。abACabAC 21設(shè)曲柄長(zhǎng)度為設(shè)曲柄長(zhǎng)度為a，連桿長(zhǎng)度為，連桿長(zhǎng)度為b，則，則:222121ACACbACA

33、Ca 62A A點(diǎn)所在圓點(diǎn)所在圓設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟 由由K計(jì)算出計(jì)算出 ； 連接連接C1 、C2，過(guò)，過(guò)C1 、C2兩點(diǎn)兩點(diǎn)作與作與C1C2 的夾角均為的夾角均為900- 的的兩兩射線射線 C1N、 C2M，交于，交于O點(diǎn)；點(diǎn)； 以以O(shè)為圓心，為圓心，OC1為半徑作為半徑作圓，為鉸鏈中心圓，為鉸鏈中心A點(diǎn)所在圓點(diǎn)所在圓無(wú)窮解；無(wú)窮解； 利用另外條件獲取唯一解；利用另外條件獲取唯一解；B1B2M 用作圖法用作圖法( (或公式計(jì)算或公式計(jì)算) )得曲柄和連桿尺寸。得曲柄和連桿尺寸。方法二：方法二：90 - NOFG(除弧除弧FG以外以外)DC2C163C2B2 C1B1 IGFC1C2D B1B2A錯(cuò)位不連續(xù)問(wèn)題錯(cuò)位不連續(xù)問(wèn)題不連通域不連通域A點(diǎn)愈靠近點(diǎn)愈靠近FG點(diǎn)，最小傳動(dòng)角點(diǎn)，最小傳動(dòng)角將愈小。將愈小。A點(diǎn)不點(diǎn)不能選在能選在FG和和C1C2兩弧段內(nèi)。否則兩弧段內(nèi)。否則運(yùn)動(dòng)將不連續(xù)運(yùn)動(dòng)將不連續(xù)64 90- P AE2aIIXIC1C2D (1)給定機(jī)架長(zhǎng)度給定機(jī)架長(zhǎng)度d的解：的解：(2)給定曲柄長(zhǎng)度給定曲柄長(zhǎng)度a的解：的解：作圖步驟：作圖步驟：abACabAC 21證明：證明：aACAC221 22AC XAEXAEAC 欲得確定解