章-平面連桿機(jī)構(gòu)

§2—1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及應(yīng)用第二章平面連桿機(jī)構(gòu)§2—2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性§2—3平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

本章要點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)：若干構(gòu)件+低副平面四桿機(jī)構(gòu)：4個(gè)構(gòu)件+低副鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：4個(gè)構(gòu)件+轉(zhuǎn)動(dòng)副§2—1

平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特性一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：

4個(gè)構(gòu)件+轉(zhuǎn)動(dòng)副2-1圖鉸鏈四桿機(jī)構(gòu).avi連架桿

機(jī)架連桿連架桿

曲柄搖桿不同的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)1整圈轉(zhuǎn)動(dòng)（曲柄）3往復(fù)擺動(dòng)（搖桿）應(yīng)用例2：2-3圖雷達(dá)調(diào)整機(jī)構(gòu)（曲柄搖桿）.avi應(yīng)用例1：2-2圖牛頭刨床（曲柄搖桿）.avi應(yīng)用例4：2-5圖攪拌器（曲柄搖桿）.avi應(yīng)用例3：2-4圖剪斷鉗（曲柄搖桿）.avi應(yīng)用例5：2-6圖電影抓片（曲柄搖桿）.avi2、雙曲柄機(jī)構(gòu)2整圈轉(zhuǎn)動(dòng)（曲柄）4整圈轉(zhuǎn)動(dòng)（曲柄）應(yīng)用例1：2-7圖機(jī)車車輪（雙曲柄）.avi應(yīng)用例2：2-8圖慣性篩（雙曲柄）.avi轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，通常二轉(zhuǎn)速不相等雙曲柄機(jī)構(gòu)的特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)

——運(yùn)動(dòng)不確定問題應(yīng)用例2：2-10圖汽車前輪轉(zhuǎn)向（雙搖桿）.avi應(yīng)用例1：2-9圖飛機(jī)起落架（雙搖桿）.avi應(yīng)用例4：2-12圖起重機(jī)（雙搖桿）.avi應(yīng)用例3：2-11圖升降機(jī)（雙搖桿）.avi2往復(fù)擺動(dòng)（搖桿）4往復(fù)擺動(dòng)（搖桿）3、雙搖桿機(jī)構(gòu)二、含有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)：1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1B24AC3偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1B24AC3e應(yīng)用例1：2-13內(nèi)燃機(jī)（曲柄滑塊）.avi應(yīng)用例2：2-14開門機(jī)構(gòu)（曲柄滑塊）.avi曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、搖塊機(jī)構(gòu)、定塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)變更機(jī)架搖塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)C234A41B2C3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)１作機(jī)架A41B2C3導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)lBC>lABC234C234C234C234AB123C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C4lBC<lAB擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)32C4AB1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)A41曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2作機(jī)架A41A41A41A41A41A41A41A41A41A41A41A413B2C搖塊機(jī)構(gòu)車箱舉升機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)2B12B12B11BA21BA2A41B2C3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)CA43定塊機(jī)構(gòu)C41BA21BA21BA23手動(dòng)唧筒機(jī)構(gòu)2-16圖手動(dòng)嘰桶.avi3作機(jī)架1B2定塊機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)了解三、含有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)：四、具有偏心輪的四桿機(jī)構(gòu)對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)1B24AC32LAB4C231BAB副擴(kuò)大B副擴(kuò)大前的AB桿B副擴(kuò)大后的AB桿偏心輪機(jī)構(gòu)形成動(dòng)畫一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件整轉(zhuǎn)副：兩構(gòu)件能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)360°的轉(zhuǎn)動(dòng)副?！?—2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性假設(shè)機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（A是整轉(zhuǎn)副，D非整轉(zhuǎn)副）有整轉(zhuǎn)副的條件推導(dǎo)：l1Al4l2l3CBDl1Al4l2l3CBDB'C'B"C"該機(jī)構(gòu)存在兩個(gè)特殊位置：在ΔAC"D中有：l4≤（l2-l1）+l3l3≤（l2-l1）+l4l1+l4≤l2+l3(1)l1+l3≤l2+l4

(2)l1+l2≤l4+l3

(3)在ΔAC'D中有：搖桿在左和右極限位置，即將（1）-（3）式兩兩相加：l1≤l2，l1≤l3，l1≤l4(4)且A、B為整轉(zhuǎn)副l1+l4≤l2+l3(1)l1+l3≤l2+l4(2)l1+l2≤l4+l3(3)l1≤l2，l1≤l3，l1≤l4(4)曲柄為最短桿最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其它兩桿長(zhǎng)度之和

該結(jié)論是在假設(shè)機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件下推出的，可以作為具有整轉(zhuǎn)副的條件。判斷流程Lmin+Lmax<L(其余兩桿長(zhǎng)度之和)?

有整轉(zhuǎn)副

無(wú)整轉(zhuǎn)副雙搖桿機(jī)構(gòu)

最短桿為機(jī)架

最短桿相鄰桿為機(jī)架最短桿相對(duì)桿為機(jī)架否是雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)LminAl4Lmaxl3CBD

最短桿為機(jī)架

最短桿相鄰桿為機(jī)架最短桿相對(duì)桿為機(jī)架雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)2、急回特性

當(dāng)回程所用時(shí)間小于工作行程所用時(shí)間時(shí)，稱該機(jī)構(gòu)具有急回特性。K=1,無(wú)急回特性q↑K↑急回特征越顯著1jB2C212v2v1B1C14ABCD231極位夾角行程速比系數(shù)K1=1t1=1800+2=1t2=1800-擺角急回特性的應(yīng)用——牛頭刨床（采用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）急回特性的應(yīng)用——牛頭刨床（采用擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）3、壓力角和傳動(dòng)角ABCDαFv壓力角α=<F、V>

在不計(jì)摩擦力、慣性力和重力的條件下:γ傳動(dòng)角γ=90°-α

在連桿設(shè)計(jì)中，習(xí)慣用傳動(dòng)角γ。γ越大，機(jī)構(gòu)傳力性能越好。

機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)角γ是變化的，為保證機(jī)構(gòu)正常工作：γmin≥[γ]（[γ]=30°∽60°）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角：出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線（＝0o

或＝180o

）的位置。四、死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置:傳動(dòng)角為零g=0(連桿與從動(dòng)件共線)的位置。B1C1B2C24ABCD231=00=00=00C2B2=00BACB1C１克服死點(diǎn)的措施

*利用構(gòu)件慣性力實(shí)例:家用縫紉機(jī)*采用多套機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列實(shí)例:蒸汽機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)死點(diǎn)的利用實(shí)例1：2-15圖夾具.rm實(shí)例2：飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)=00AA原設(shè)計(jì)改進(jìn)設(shè)計(jì)實(shí)例3：折疊家具機(jī)構(gòu)1、平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)全低副（面接觸），承受沖擊力，易潤(rùn)滑，不易磨損運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工運(yùn)動(dòng)規(guī)律多樣化、點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡多樣化運(yùn)動(dòng)副累積誤差大，效率低慣性力難以平衡，不宜用于高速不能精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)計(jì)算較復(fù)雜123ABC4A1B2C3D44A12B3C56DE2-3

平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2、平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用1）實(shí)現(xiàn)有軌跡、位置或運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的運(yùn)動(dòng)2）實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式及運(yùn)動(dòng)特性的改變3）實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)或操縱4）實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件行程的調(diào)節(jié)、擴(kuò)大5）實(shí)現(xiàn)機(jī)械增益的增大（輸出力(矩)與輸入力(矩)之比）1）實(shí)現(xiàn)有軌跡、位置或運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的運(yùn)動(dòng)

圓軌跡復(fù)制機(jī)構(gòu)AMF保齡球置瓶機(jī)掃瓶機(jī)構(gòu)CDABM2）實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式及運(yùn)動(dòng)特性的改變步進(jìn)式工件傳送機(jī)構(gòu)3）實(shí)現(xiàn)較運(yùn)距離的傳動(dòng)或操縱自行車手閘4）調(diào)節(jié)、擴(kuò)大從動(dòng)件行程可變行程滑塊機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：調(diào)節(jié)可改變滑塊D的行程汽車用空氣泵機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：曲輛CD短，滑塊行程大ABCDABCDEF5）獲得較大的機(jī)械增益:輸出力(矩)與輸入力(矩)之比肘節(jié)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：機(jī)械增益大剪切機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：機(jī)械增益大EABCD3、平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過(guò)程：已知條件→構(gòu)件尺寸

兩類基本問題：實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)軌跡；

設(shè)計(jì)方法：圖解法解析法實(shí)驗(yàn)法

簡(jiǎn)明易懂，精確性差。精確度好，計(jì)算繁雜。形象直觀，過(guò)程復(fù)雜。1）給定行程速比變化系數(shù)2）給定連架桿對(duì)應(yīng)位置

本課程介紹用圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)一、給定行程速比系數(shù)二、給定連桿對(duì)應(yīng)位置

1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)搖桿長(zhǎng)度L3

行程速比系數(shù)K擺角φ一、給定行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)θφC2ADB1B2C1L1L4L3L2求:L1,L2,L4已知:則∠C1PC2=θ1)求出θ（∠C1AC2）分析:2）如果三點(diǎn)位于同一圓上：θ是圓周角如何作此圓？因A點(diǎn)未知3）連OC2交圓于P點(diǎn)POθθφC2ADB1B2C1下面具體求解解(1)任選D點(diǎn),作搖桿兩極位C1D和C2DOθθAB1B2φC2DC1(2)過(guò)C1作C1C2垂線C1M(3)過(guò)C1、C2、P作圓(4)AC1=L2－L1,AC2=L2+L1(5)以L1為半徑作圓,交

B1,B2點(diǎn)(曲柄兩位置)MN在圓上任選一點(diǎn)AC1M與C2N交于P點(diǎn)作∠C1C2N=90－θP→L1=(AC2－AC1)/2于是L1,L2,L4求出（解不唯一）2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)已知:機(jī)架長(zhǎng)L4,KCmnφAB1B2θ解:求:L1(1)任選固定鉸鏈中心C→

作導(dǎo)桿兩極位Cm和Cn

φ=θ(2)作擺角φ的平分線AC,

確定A點(diǎn)（AC=L4）(3)過(guò)A作導(dǎo)桿極位垂線

AB1(AB2)CmnφAB1B2則L1=AB1（唯一解）1.給定連桿BC長(zhǎng)L2及連桿兩個(gè)位置B1C1,B2C2求：L1、L3、

L24二、按給定連桿位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)

ABCDL2L1L3L4●DB1C1B2C2A●分析：A必在B1B2垂直平分線上

D必在C1C2垂直平分線上1）連接B1B2,C1C2并作其垂直平分線b12,c122）在b12線上任取一點(diǎn)A,在C12任取一點(diǎn)D解:b12c12則