第4章 平面連桿機構(gòu)

1、第四章第四章 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)42 鉸鏈四鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式桿機構(gòu)的基本型式及其演化及其演化43 鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄條件鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄條件45 平面四桿機構(gòu)的設計平面四桿機構(gòu)的設計44 鉸鏈四鉸鏈四桿機構(gòu)的基桿機構(gòu)的基本特性本特性練習題練習題41 概述概述41 概述概述一、有關的幾個基本概念一、有關的幾個基本概念1、優(yōu)點、優(yōu)點： 主動件運動規(guī)律不變下，只主動件運動規(guī)律不變下，只改變桿的相對尺寸，改變桿的相對尺寸，可使從動件實現(xiàn)不同的運動規(guī)律和運動要求?？墒箯膭蛹崿F(xiàn)不同的運動規(guī)律和運動要求。1、連桿機構(gòu)、連桿機構(gòu)：構(gòu)件間只有低副聯(lián)接的機構(gòu)構(gòu)件間只有低副聯(lián)接的機構(gòu)。（低。（低副機

2、械）副機械）二、平面連桿機構(gòu)的特點二、平面連桿機構(gòu)的特點2、平面連桿機構(gòu)、平面連桿機構(gòu)：所有構(gòu)件間均作為平行于某一所有構(gòu)件間均作為平行于某一平面的平面運動的連桿機構(gòu)。平面的平面運動的連桿機構(gòu)。3、鉸鏈四桿機構(gòu)：、鉸鏈四桿機構(gòu)：所有由低副均為轉(zhuǎn)動副連所有由低副均為轉(zhuǎn)動副連接組接組成成的四桿機構(gòu)。的四桿機構(gòu)。（是基本形式）（是基本形式）采用低副相連，面接觸、承載壓強較低，因而可采用低副相連，面接觸、承載壓強較低，因而可傳遞較大的動力。便于潤滑、不易磨損，形狀簡單、傳遞較大的動力。便于潤滑、不易磨損，形狀簡單、易加工。易加工。構(gòu)件運動形式具有多樣性。轉(zhuǎn)動，搖動，滑動等構(gòu)件運動形式具有多樣性。轉(zhuǎn)動，搖

3、動，滑動等缺點：缺點：根據(jù)從動件所需要的運動規(guī)律或軌跡來連桿機構(gòu)根據(jù)從動件所需要的運動規(guī)律或軌跡來連桿機構(gòu)比較復雜。比較復雜。產(chǎn)生動載荷（慣性力產(chǎn)生動載荷（慣性力）不易平衡，使機構(gòu)產(chǎn)生強迫）不易平衡，使機構(gòu)產(chǎn)生強迫振動，振動，不適合高速。不適合高速。構(gòu)件和運動副多，累積誤差大、運動精度低、效構(gòu)件和運動副多，累積誤差大、運動精度低、效率低。率低。連連桿曲桿曲線具有多樣性。曲線豐富，可線具有多樣性。曲線豐富，可滿足不同要求。滿足不同要求。分類分類:平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)常以構(gòu)件數(shù)命名：常以構(gòu)件數(shù)命名：四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)、多桿機構(gòu)多桿機構(gòu)。本章重點內(nèi)容是介紹本章重點內(nèi)容是介紹

4、四桿機構(gòu)。四桿機構(gòu)。應用實例：應用實例：內(nèi)燃機內(nèi)燃機、鶴式吊鶴式吊、火車輪火車輪、急回沖床急回沖床、牛頭刨床牛頭刨床、翻箱機翻箱機、橢圓儀橢圓儀、機械手爪機械手爪、開窗、車門、折疊傘、開窗、車門、折疊傘、折疊床、牙膏筒拔管機、單車等。折疊床、牙膏筒拔管機、單車等。1 1、基、基本型式本型式鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)，其它四桿機構(gòu)都是由它其它四桿機構(gòu)都是由它演變得到的。演變得到的。名詞解名詞解釋：釋：連桿連桿不直接與機架相連的構(gòu)件不直接與機架相連的構(gòu)件連架桿連架桿與機架相聯(lián)的構(gòu)件與機架相聯(lián)的構(gòu)件；曲柄和搖桿曲柄和搖桿搖桿搖桿作定軸擺動的構(gòu)件；作定軸擺動的構(gòu)件；周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副能作能作360360相對回

5、轉(zhuǎn)的運動副；相對回轉(zhuǎn)的運動副；曲柄曲柄作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件根據(jù)連桿運動的形式不同可分為三種基本型式：一一、鉸鏈四、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式桿機構(gòu)的基本型式42 平面四桿平面四桿機構(gòu)的基本型式機構(gòu)的基本型式及演化及演化機架機架固定不動的構(gòu)件。固定不動的構(gòu)件。曲柄曲柄連桿連桿機架機架搖桿搖桿（2 2）特征：特征：兩個曲柄兩個曲柄作用作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樽優(yōu)榈人俚人倩蚧蜃兯僮兯倩剞D(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)。縫紉機踏板機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu)應用實例：應用實例：如如葉片泵葉片泵、慣性篩慣性篩等等。2143搖桿搖桿1 1主動主動3124作用：作用：將曲柄的整周將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)

6、變?yōu)閾u桿的往復擺復擺動。動。實例：實例：特征：特征：曲柄搖桿曲柄搖桿2 2、三、三種基種基本類型：本類型：（1 1）曲柄搖桿機構(gòu)）曲柄搖桿機構(gòu)雷達天線雷達天線雙雙曲柄曲柄機構(gòu)機構(gòu)A AD DC CB B1 12 23 34 4旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵A AD DC CB B1 12 23 3ABDC1234E6慣性篩機構(gòu)慣性篩機構(gòu)31ABCD耕地耕地料斗料斗DCAB耕地耕地料斗料斗DCAB實實例：例：特例：特例：平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)AB = CD特征：特征：兩連架桿等長且平行，兩連架桿等長且平行， 連桿作平動連桿作平動BC = ADABDC攝影平臺攝影平臺ADBCBC天平天平播種機料斗

7、機構(gòu)播種機料斗機構(gòu)火車輪火車輪反平行四邊形機構(gòu)反平行四邊形機構(gòu)車車門開閉機構(gòu)門開閉機構(gòu)反向反向平行四邊形機構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運平行四邊形機構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運動不確定。動不確定?；疖囕啿苫疖囕啿捎脙山M機構(gòu)錯開排列。用兩組機構(gòu)錯開排列。（3 3）雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)特征：特征：兩個搖桿兩個搖桿應用舉應用舉例：例：特例：特例：等腰梯形等腰梯形機構(gòu)機構(gòu)-、風扇搖頭機構(gòu)、風扇搖頭機構(gòu)BCABDC風扇座風扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機電機電機電機ABDC風扇座風扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機電機ABDC風扇座風扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿ABDC鑄造翻箱機構(gòu)鑄造翻箱機構(gòu)汽汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)車轉(zhuǎn)向機構(gòu)(1)(1) 改變構(gòu)件的形狀和運動

8、尺寸改變構(gòu)件的形狀和運動尺寸偏心曲柄滑塊機構(gòu)偏心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)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)雙滑塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu) 正弦機構(gòu)正弦機構(gòu)s=l sin l二、平面四桿機構(gòu)的演化二、平面四桿機構(gòu)的演化(2)(2)改變運動副的尺寸改變運動副的尺寸(3)(3)選不同的構(gòu)件為機架選不同的構(gòu)件為機架偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)擺動導桿機構(gòu)擺動導桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)314A2BC牛頭刨床牛頭刨床運動機構(gòu)運動機構(gòu)應用實例應用實例:ABDC1243C2C1小型刨床小型刨床ABDCE123456牛頭刨床運動機構(gòu)牛頭

9、刨床運動機構(gòu)應用實例應用實例B234C1A自卸卡車舉升機構(gòu)自卸卡車舉升機構(gòu)(3)(3)選不同的構(gòu)件為機架選不同的構(gòu)件為機架ACB1234應用實例應用實例B34C1A2應用實例應用實例4A1B23C應用實例應用實例13C4AB2應用實例應用實例A1C234B導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)314A2BC搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)314A2BC(3)(3)選不同的構(gòu)件為機架選不同的構(gòu)件為機架314A2BC直動滑桿機構(gòu)直動滑桿機構(gòu)手搖唧筒手搖唧筒這種通過選擇不同構(gòu)件作為機架以獲得不同機構(gòu)的這種通過選擇不同構(gòu)件作為機架以獲得不同機構(gòu)的方法稱為：方法稱為：機構(gòu)的倒置機構(gòu)的倒置BC3214A導

10、桿機構(gòu)導桿機構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)314A2BC搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)314A2BCABC3214例：選擇雙滑塊機構(gòu)中的不同構(gòu)件例：選擇雙滑塊機構(gòu)中的不同構(gòu)件 作為機架可得不同的機構(gòu)作為機架可得不同的機構(gòu)橢圓儀機構(gòu)橢圓儀機構(gòu)1234正弦機構(gòu)正弦機構(gòu)3214橢圓儀橢圓儀雙滑塊機構(gòu)應用雙滑塊機構(gòu)應用l1l2l4l3CBAD平面平面四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)具有具有整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副可能存在可能存在曲柄。曲柄。桿桿1 1為曲柄，作整周回轉(zhuǎn)，必有兩次與機架共線為曲柄，作整周回轉(zhuǎn)，必有兩次與機架共線l2(l4 l1)+ l3則由則由BCD可得：可得：三角形任意兩邊之和大于第三邊則由則由B”C”D可得：可得：

11、l1+ l4 l2 + l3l3(l4 l1)+ l2AB為最短桿為最短桿最長桿與最短桿的長度之和其他兩桿長度之和 l1+ l2 l3 + l4C”l1l2l4l3ADl4- - l1將以上三式兩兩相加的：將以上三式兩兩相加的： l1 l2, l1 l3, l1 l4 l1+ l3 l2 + l443 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B”2.連架桿或機架之一為最短桿。連架桿或機架之一為最短桿?？芍寒敐M足桿長條件時，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)可知：當滿足桿長條件時，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副都是整轉(zhuǎn)副。動副都是整轉(zhuǎn)副。曲柄存在的條件：曲柄存在的條件：1. 最長桿與最短桿的長度之和應最長

12、桿與最短桿的長度之和應其他兩桿長度之其他兩桿長度之和和此時，鉸鏈此時，鉸鏈A為整轉(zhuǎn)副。為整轉(zhuǎn)副。若取若取BC為機架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈為機架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈B也是整轉(zhuǎn)副。也是整轉(zhuǎn)副。 稱為稱為桿長條件桿長條件。ABCDl1l2l3l4當滿足桿長條件時，說明存在整轉(zhuǎn)副，當選擇不同當滿足桿長條件時，說明存在整轉(zhuǎn)副，當選擇不同的構(gòu)件作為機架時，可得不同的機構(gòu)。的構(gòu)件作為機架時，可得不同的機構(gòu)。如：如：例例 題題例：例：AB=30，BC=50，CD=40，AD=45，取不同桿為機架時，取不同桿為機架時，分別為何種機構(gòu)分別為何種機構(gòu)1234BCDAABCDB2C2AD當曲柄以當曲柄以逆時針轉(zhuǎn)過逆

13、時針轉(zhuǎn)過180180+時，搖桿時，搖桿從從C2D位置位置擺擺到到C1D。所花時間為所花時間為t1 , , 平均速度為平均速度為V1, ,那么有：那么有：/)180(1t1211tCCV 曲柄搖桿曲柄搖桿機構(gòu)機構(gòu)1 1、極位夾角：、極位夾角：當曲柄與連桿兩次共線時，搖桿位于兩當曲柄與連桿兩次共線時，搖桿位于兩個極限位置，此個極限位置，此兩處曲柄之間兩處曲柄之間的所夾銳角的所夾銳角 。180180C1B1)180/(21CC一、急回特性一、急回特性44 平面四桿平面四桿機構(gòu)機構(gòu)的基本特性的基本特性它是標志機構(gòu)有無急回性質(zhì)的重要參數(shù)。 輸出件在兩極限位置間的移動距離或擺動角度稱行程B1C1ADC2當

14、曲柄以當曲柄以繼續(xù)轉(zhuǎn)過繼續(xù)轉(zhuǎn)過180180-時，搖桿從時，搖桿從C2D,置擺到置擺到C1D，所花時間為所花時間為t2 , ,平均速度為平均速度為V2 , ,那么有：那么有： 180180-/)180(2t因曲柄轉(zhuǎn)角不同，故搖桿來回擺動的時間不一樣，平均速度也不等。顯然：顯然：t t1 1 tt2 2 V V2 2 （空回）（空回） V V1 1（工作）（工作）搖桿的這種特性稱為搖桿的這種特性稱為急急回特性回特性。用以下比值表示急回程度2、行行程速比系數(shù)程速比系數(shù)。12VVK18018021tt且且越大，越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。值越大，急回性質(zhì)越明顯。 若若 0 ，就有就有 KK1所以可

15、通過分析機構(gòu)中是否存在以及的大小來判斷機構(gòu)是否有急回運動或運動的程度。11180KK設計新機械時，往往先給定設計新機械時，往往先給定K值，于是值，于是: 2212tCCV)180/(21CC121221tCCtCC表示機構(gòu)急回特性的相對程度，用行程速表示機構(gòu)急回特性的相對程度，用行程速度變化系數(shù)度變化系數(shù)K K表示。表示。牛頭刨床牛頭刨床原理原理(急回特性急回特性)FF F”當當BCD90BCD90時，時， BCDBCD1 1、壓、壓力角力角：從動件驅(qū)動力從動件驅(qū)動力F F與力作用點絕對速度之間所夾銳角。與力作用點絕對速度之間所夾銳角。ABCD設計時要求設計時要求: : minmin5050m

16、inmin出現(xiàn)的位置：出現(xiàn)的位置：當當BCD90BCD90時，時， 180180- BCD- BCD切向分力切向分力: : F= FcosF= Fcos法 向 分 力法 向 分 力 : : F ” = F ” = FcosFcos FF對傳動有利對傳動有利。=Fsin=Fsin此位置一定是：此位置一定是：主動件與機架共線兩處之一。主動件與機架共線兩處之一。CDBAF可用可用的大小來表示機構(gòu)傳動力性能的好壞的大小來表示機構(gòu)傳動力性能的好壞, ,F”F當當BCDBCD最小或最大時，都有可能出現(xiàn)最小或最大時，都有可能出現(xiàn)minmin為了保證機構(gòu)良好的傳力性能二、機構(gòu)的壓二、機構(gòu)的壓力角、傳力角、傳動

17、角動角2 2、傳動角：、傳動角：連桿與從動桿所夾銳角連桿與從動桿所夾銳角。C1B1l1l2l3l4DA由余弦定律有：由余弦定律有： B B1 1C C1 1D Darccosarccosl42 2 + + l32 2-(-(l4 - - l1) )2 2/2/2l2 l3 B B2 2C C2 2D Darccosarccosl42 2 + + l32 2-(-(l4 - - l1) )2 2/2/2l2 l3若若B B1 1C C1 1D90D90, ,則則若若B B2 2C C2 2D90D90, , 則則1 1B B1 1C C1 1D D2 2180180-B-B2 2C C2 2D

18、D機構(gòu)的傳動角一般在運動鏈機構(gòu)的傳動角一般在運動鏈最終一個從動件上度量。最終一個從動件上度量。v1 1minminBB1 1C C1 1D, 180D, 180-B-B2 2C C2 2DDminmin2 2F F車門車門C2B2FVagagddg dg 1800 dgg壓力角與傳動角關系壓力角與傳動角關系壓力角越小，傳動角越大，機壓力角越小，傳動角越大，機構(gòu)傳力性能越好；否則相反。構(gòu)傳力性能越好；否則相反。F三、機三、機構(gòu)的死點位置構(gòu)的死點位置搖桿為主動件，且連桿搖桿為主動件，且連桿與曲柄兩次共線時，有：與曲柄兩次共線時，有：此時機構(gòu)不能運動此時機構(gòu)不能運動. .避免措施：避免措施： 兩組機

19、構(gòu)錯開排列兩組機構(gòu)錯開排列，如，如; ;稱此位置為：稱此位置為：“死點死點”0 0靠靠飛輪的慣性飛輪的慣性（如內(nèi)燃機、縫紉機等）。（如內(nèi)燃機、縫紉機等）。FAEDGBCABEFDCG0 0F0 0死點位置死點位置*火車輪機構(gòu)火車輪機構(gòu)工件工件ABCD1234PABCD1234工件工件P鉆孔夾具鉆孔夾具=0=0TABDC飛機起落架飛機起落架ABCD=0=0F也可以利用死點進行工作也可以利用死點進行工作：飛機起落架、鉆夾具起落架、鉆夾具等。等。 連桿機構(gòu)設計的基本問題連桿機構(gòu)設計的基本問題 機構(gòu)選型機構(gòu)選型根據(jù)給定的運動要求選擇機根據(jù)給定的運動要求選擇機 構(gòu)的類型；構(gòu)的類型；尺度綜合尺度綜合確定各

20、構(gòu)件的尺度參數(shù)確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長度長度 尺寸尺寸)。 同時要滿足其他輔助條件：同時要滿足其他輔助條件：a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長比恰當、結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長比恰當、 運動副結(jié)構(gòu)合理等）運動副結(jié)構(gòu)合理等）;b)動力條件（如動力條件（如minmin）;c)運動連續(xù)性條件等。運動連續(xù)性條件等。65 平面四桿機構(gòu)的設計平面四桿機構(gòu)的設計ADCB飛機起落架飛機起落架BC三類設計要求：三類設計要求：1)滿足預定的運動規(guī)律滿足預定的運動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應，如，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應，如: 飛機起落架、函數(shù)機構(gòu)。飛機起落架、函數(shù)機構(gòu)。函數(shù)機構(gòu)函數(shù)機構(gòu)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函

21、數(shù)滿足函數(shù) y=logxxy=logxABCD三類設計要求：三類設計要求：1)滿足預定的運動規(guī)律滿足預定的運動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應，如，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應，如: 飛機起落架飛機起落架、函數(shù)機構(gòu)。函數(shù)機構(gòu)。前者要求兩連架桿轉(zhuǎn)角對應，后者要求急回運動2)滿足預定的連桿位置要求，如滿足預定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機構(gòu)鑄造翻箱機構(gòu)。要求連桿在兩個位置要求連桿在兩個位置垂直地面且相差垂直地面且相差180 CBABDC鶴式起重機鶴式起重機攪拌機構(gòu)攪拌機構(gòu)要求連桿上要求連桿上E點的軌點的軌跡為一條卵形曲線跡為一條卵形曲線要求連桿上要求連桿上E點的軌點的軌跡為一條水平直線跡為一條水平直線QQABCDECBA

22、DE三類設計要求：三類設計要求：1)滿足預定的運動規(guī)律滿足預定的運動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應，如，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應，如: 飛機起落架飛機起落架、函數(shù)機構(gòu)。函數(shù)機構(gòu)。2)滿足預定的連桿位置要求，如滿足預定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機構(gòu)。鑄造翻箱機構(gòu)。3)滿足預定的軌跡要求，如滿足預定的軌跡要求，如: 鶴式起重機、攪拌機等。鶴式起重機、攪拌機等。給定的設計條件：給定的設計條件：1)幾何條件幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）（給定連架桿或連桿的位置）2)運動條件運動條件（給定（給定K）3)動力條件動力條件（給定（給定minmin）設計方法：設計方法：圖解法、解析法、實驗法圖解法、解析法、實驗法E 1)

23、 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)計算計算180(K-1)/(K+1);已知：已知：CD桿長，擺角桿長，擺角及及K， 設計此機構(gòu)。步驟如下：設計此機構(gòu)。步驟如下：任取一點任取一點D D，作等腰三角形，作等腰三角形 腰長為腰長為CDCD，夾角為，夾角為;作作C2PC1C2，作，作C1P使使作作P P C1C2的外接圓，則的外接圓，則A A點必在此圓上。點必在此圓上。選定選定A A，設曲柄為，設曲柄為l1 ，連桿為，連桿為l2 ，則，則: :以以A A為圓心，為圓心，A A C2為半徑作弧交于為半徑作弧交于E,E,得：得： l1 =EC1/ 2 l2 = A = A C1EC1/ 2,A,A C2= =l

24、2- - l1= = l1 =( A A C1A A C2)/ 2 C2C1P=90, ,交于交于P;P; 90-P A A C1= = l1+ +l2DAC1C2一、按給定的行程速比系數(shù)一、按給定的行程速比系數(shù)K設計四桿機構(gòu)設計四桿機構(gòu)ADmn=D2) 導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)分析：分析： 由于由于與與導桿擺角導桿擺角相等，設計此相等，設計此 機構(gòu)時，僅需要確定曲柄機構(gòu)時，僅需要確定曲柄 a。計算計算180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);任選任選D D作作mDnmDn， 取 取 A A 點 ， 使 得點 ， 使 得 A D = d , A D = d , 則則 : : a=ds

25、in(a=dsin(/2)/2)。=Ad作角分線作角分線; ;已知：已知：機架長度機架長度d，K，設計此機構(gòu)。，設計此機構(gòu)。E222ae3) 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)H已知已知K K，滑塊行程，滑塊行程H H，偏距偏距e e，設計此機構(gòu)，設計此機構(gòu) 。計算計算: 180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);作作C1 C2 H H作射線作射線C1O O 使使C2C1O=90, , 以以O O為圓心，為圓心，C1O O為半徑作圓。為半徑作圓。以以A A為圓心，為圓心，A A C1為半徑作弧交于為半徑作弧交于E,E,得：得：作射線作射線C2O O使使C1C2 O=90。 作偏距線作偏

26、距線e e，交圓弧于，交圓弧于A A，即為所求。，即為所求。C1C29090-o9090-Al1 =EC2/ 2l2 = A = A C2EC2/ 2a)給定連桿兩組位置給定連桿兩組位置有唯一解。有唯一解。B2C2AD將鉸鏈將鉸鏈A、D分別選在分別選在B1B2，C1C2連線的垂直平分線上任意連線的垂直平分線上任意位置都能滿足設計要求。位置都能滿足設計要求。b)給定連桿上鉸鏈給定連桿上鉸鏈BC的三組位置的三組位置有無窮多組解。有無窮多組解。ADB2C2B3C3ADB1C1B1C1二、按預定連桿位置設計四桿機構(gòu)二、按預定連桿位置設計四桿機構(gòu)xyABCD1234給定連架桿對應位置：給定連架桿對應位置

27、：構(gòu)件構(gòu)件3和和構(gòu)件構(gòu)件1滿足以下位置關系：滿足以下位置關系：l1l2l3l4建立坐標系建立坐標系, ,設構(gòu)件長度為：設構(gòu)件長度為：l1 、l2、l3、l4在在x,yx,y軸上投影可得：軸上投影可得：l1+l2=l3+l4機構(gòu)尺寸比例放大時，不影響各構(gòu)件相對轉(zhuǎn)角機構(gòu)尺寸比例放大時，不影響各構(gòu)件相對轉(zhuǎn)角. . l1 coc + l2 cos = l3 cos + l4 l1 sin + l2 sin = l3 sin i if (i i ) i =1, 2, 3n設計此四桿機構(gòu)設計此四桿機構(gòu)( (求各構(gòu)件長度求各構(gòu)件長度) )。令：令： l1 =1三、給定兩連架桿對應位置設計四桿機構(gòu)三、給定兩連

28、架桿對應位置設計四桿機構(gòu)消去消去整理得：整理得：coscos l3 cos cos(- -) l3l4l42+ l32+1- l222l4P2帶入移項得：帶入移項得： l2 cos = l4 l3 cos cos 則化簡為：則化簡為：coccocP0 cos P1 cos( ) P2代入兩連架桿的三組對應轉(zhuǎn)角參數(shù)，得方程組：代入兩連架桿的三組對應轉(zhuǎn)角參數(shù)，得方程組：l2 sin = l3 sin sin 令: P0P1coccoc1P0 cos1 P1 cos(1 1 ) P2coccoc2P0 cos2 P1 cos(2 2 ) P2coccoc3P0 cos3 P1 cos(3 3 ) P

29、2可求系數(shù)可求系數(shù): :P0 、P1、P2以及以及: : l2 、 l3、 l4將相對桿長乘以任意比例系數(shù)，所得機構(gòu)都能滿足轉(zhuǎn)角要求。若給定兩組對應位置，則有無窮多組解。舉例：舉例：設計一四桿機構(gòu)滿足連架桿三組對應位置：設計一四桿機構(gòu)滿足連架桿三組對應位置：1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 34545 50 50 90 90 80 80 135 135 110 1101 11 13 33 3帶入方程得：帶入方程得： cos90cos90=P=P0 0cos80cos80+P+P1 1cos(80cos(80-90-90)+P)+P2 2 cos135cos135=P=P0 0cos1

30、10cos110+P+P1 1cos(110cos(110-135-135)+P)+P2 2解得相對長度解得相對長度: : P P0 0 =1.533, P =1.533, P1 1=-1.0628, P=-1.0628, P2 2=0.7805=0.7805各桿相對長度為：各桿相對長度為：選定構(gòu)件選定構(gòu)件l1的長度之后，可求得其余桿的絕對長度。的長度之后，可求得其余桿的絕對長度。 cos45cos45=P=P0 0cos50cos50+P+P1 1cos(50cos(50-45-45)+P)+P2 2B1C1ADB2C2B3C32 22 2l1= =1 1l4 =- - l3 / P1 =1

31、.442l2 =(=(l42+ l32+1-2l3P P2 2 )1/2 = =1.7831.783 l3 = P P0 0 = = 1.553, D實驗法設計四桿機構(gòu)實驗法設計四桿機構(gòu)當給定連架桿位置超過三對時，一般不可能有精確解。只能用優(yōu)化或試湊的方法獲得近似解。1)首先在一張紙上取首先在一張紙上取固定軸固定軸A的位置，作的位置，作原動件角位移原動件角位移i i位置位置 i i 位置位置 i i 12 15 10.8 45 15 15.8 23 15 12.5 56 15 17.5 34 15 14.2 67 15 19.2 2)任意取原動件長度任意取原動件長度AB3)任意取連桿長度任意取

32、連桿長度BC，作一系列圓弧，作一系列圓弧;4)在一張透明紙上取固定軸在一張透明紙上取固定軸D，作角位移，作角位移iDk15) 取一系列從動件取一系列從動件長度作同心圓弧。長度作同心圓弧。6) 兩圖疊加，移動透明兩圖疊加，移動透明 紙，使紙，使ki落在同一圓落在同一圓 弧上?；∩稀?iiAC1B1ABCDE14325 傳送機構(gòu)傳送機構(gòu)攪拌機構(gòu)攪拌機構(gòu)CBADE6步進式步進式四、按預定的運動軌跡設計四桿機構(gòu)四、按預定的運動軌跡設計四桿機構(gòu)ABCD四、按預定的運動軌跡設計四桿機構(gòu)四、按預定的運動軌跡設計四桿機構(gòu)NEM連桿作平面運動連桿作平面運動,其上各點的軌跡均不相同其上各點的軌跡均不相同。B, C

33、點的軌跡為圓弧點的軌跡為圓弧; 其余各點的軌跡為一其余各點的軌跡為一條條 封閉曲線封閉曲線。設計目標設計目標: 就是要確定一組就是要確定一組桿長參數(shù)桿長參數(shù), 使連桿上某點的使連桿上某點的軌跡滿足設計要求軌跡滿足設計要求。連桿曲線生成器ABCD連桿曲線圖譜連桿曲線圖譜重點和難點：重點和難點：四桿機構(gòu)的基本形式、演化及應用；四桿機構(gòu)的基本形式、演化及應用；曲曲柄存在條件、傳動角柄存在條件、傳動角、壓力角、壓力角、死點、急回特、死點、急回特性：極位夾角和行程速比系數(shù)等物理含義，并熟練掌性：極位夾角和行程速比系數(shù)等物理含義，并熟練掌握其確定方法；握其確定方法；基本要求：基本要求： 掌握掌握四桿機構(gòu)的基本形式判斷，四桿機構(gòu)的基本形式判斷，按按連桿連桿二組位置、三組位置、連架桿三組對應位置、行程速二組位置、三組位置、連架桿三組對應位置、行程速比系數(shù)設計四桿機構(gòu)的原理與方法。比系數(shù)設計四桿機構(gòu)的原理與方法。本章本章重點重點 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：四桿機構(gòu)的基本形式、演化及應用；四桿機構(gòu)的基本形式、演化及應用；曲柄存在條件、傳動角曲柄存在條件、傳動角、壓力角、壓力角、死點、急回、死點、急回特性：極位夾角和行程速比系數(shù)。特性：極位夾角和行程速比系數(shù)。1. 鉸鏈四桿機構(gòu)類型判別式是指：鉸鏈四桿機構(gòu)中最短桿鉸鏈