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)

（V18版）平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題1.實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律或位置要求1)實(shí)現(xiàn)剛體的若干位置要求，稱為剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合。2)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求，如實(shí)現(xiàn)主、從動(dòng)件間的角位移對(duì)應(yīng)關(guān)系，稱為函數(shù)生成機(jī)構(gòu)綜合。2.實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡要求描出給定曲線，稱為軌跡生成機(jī)構(gòu)綜合。下面重點(diǎn)介紹圖解法設(shè)計(jì)或精確地通過(guò)給定軌跡上的若干點(diǎn)。1、按照給定連桿兩個(gè)或三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

一、實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律或位置設(shè)計(jì)三點(diǎn)唯一確定一個(gè)圓，B、C確定后，A、D是確定的；B、C的位置可以根據(jù)實(shí)際情況確定，若僅為二位置已知，滿足設(shè)計(jì)要求的四桿機(jī)構(gòu)有無(wú)窮多個(gè)。

已知固定鉸鏈點(diǎn)A、D，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，使得兩個(gè)連架桿可以實(shí)現(xiàn)三組對(duì)應(yīng)關(guān)系2、按照給定連架桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

d剛化反轉(zhuǎn)法

以CD桿為機(jī)架時(shí)看到的四桿機(jī)構(gòu)ABCD的位置相當(dāng)于把以AD為機(jī)架時(shí)觀察到的ABCD的位置剛化，以D軸為中心轉(zhuǎn)過(guò)圖示角度得到的。低副可逆性；機(jī)構(gòu)在某一瞬時(shí)，各構(gòu)件相對(duì)位置固定不變，相當(dāng)于一個(gè)剛體，其形狀不會(huì)隨著參考坐標(biāo)系不同而改變。第1步：選B點(diǎn)，以I位置為參考位置，DF1為機(jī)架第2步：用剛化反轉(zhuǎn)法求出B2、B3的轉(zhuǎn)位點(diǎn)第3步：做中垂線，找C1點(diǎn)第4步：聯(lián)接AB1C1D將函數(shù)生成機(jī)構(gòu)中兩連架桿相對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化為兩連架桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，把其中一個(gè)連架桿由原來(lái)相對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為相對(duì)于另一個(gè)連架桿的運(yùn)動(dòng)—基本思路即將一個(gè)連架桿看作連桿，另一個(gè)連架桿看作機(jī)架；而把原來(lái)的機(jī)架和連桿視為兩連架桿。(運(yùn)動(dòng)倒置法)轉(zhuǎn)換原則

——各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變

已知行程速比系數(shù)K，以及從動(dòng)件兩個(gè)極限位置，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

(1)按給定行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

急回機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思考：A點(diǎn)可以在FG弧上選取嗎？第2步：找A點(diǎn)第3步：找B點(diǎn)(2)按給定行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

(3)按給定行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

已知：機(jī)架長(zhǎng)，行程速比系數(shù)K，求曲柄長(zhǎng)。適當(dāng)選取機(jī)構(gòu)圖比例尺，按已知機(jī)架長(zhǎng)作機(jī)架AC，由K按式求出極位夾角，按圖1.3.44分析可知，擺桿的擺角，作，由此可得擺桿的兩極限位置線及。由A點(diǎn)作線，即可求得曲柄長(zhǎng)。二、實(shí)現(xiàn)已知軌跡

綜合軌跡生成平面連桿機(jī)構(gòu)，一般要求連桿上的某點(diǎn)通過(guò)已知軌跡上一系列有序的點(diǎn)（稱為精確點(diǎn)），而連桿的轉(zhuǎn)角為待求的未知量。這類機(jī)構(gòu)綜合問(wèn)題因變量增多，故有較大的靈活性。需要注意的是：為滿足軌跡要求，應(yīng)求出機(jī)構(gòu)中各桿的絕對(duì)長(zhǎng)度。

實(shí)驗(yàn)法—復(fù)演軌跡法

當(dāng)原動(dòng)件AB繞固定鉸鏈A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿平面上的點(diǎn)各自描繪出不同形狀的軌跡，稱之為連桿曲線。連桿曲線的形狀和大小由各構(gòu)件的絕對(duì)尺寸和軌跡點(diǎn)在連桿平面上的位置這兩個(gè)條件來(lái)決定。一、實(shí)驗(yàn)法

用實(shí)驗(yàn)法綜合給定軌跡的連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，所要實(shí)現(xiàn)的軌跡（如圖中M點(diǎn)的軌跡）是已知的，要求設(shè)計(jì)出的連桿機(jī)構(gòu)（如鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)）能使連桿上的某點(diǎn)（如M點(diǎn)）沿著給定的軌跡運(yùn)動(dòng)，即能復(fù)演軌跡。

一般可先初選曲柄長(zhǎng)度和曲柄固定鉸鏈與已知軌跡的相對(duì)位置，然后在連桿平面上選取若干點(diǎn)（如圖中M、C、C’、C”等）。當(dāng)令M點(diǎn)沿已知軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿平面上的其余各點(diǎn)便畫出不同軌跡。找出軌跡最接近圓弧的點(diǎn)（如圖中C點(diǎn)）作為連桿上的另一個(gè)活動(dòng)鉸鏈，則可得到能滿足要求的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。

若在連桿平面上找不出軌跡最接近圓弧的點(diǎn)，應(yīng)改變初選參數(shù)重新演試，直到得出滿意的解為止。

二、圖譜法

前人已將構(gòu)件長(zhǎng)度不同的平面四桿機(jī)構(gòu)中，連桿平面上各點(diǎn)的軌跡曲線繪出，并按一定規(guī)律匯編成冊(cè)（如圖）。圖譜法就是先將所要實(shí)現(xiàn)的軌跡曲線與圖譜中的曲線進(jìn)行比較，找到形狀相符的軌跡曲線及其相應(yīng)機(jī)構(gòu)后，各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度便可查到。然后根據(jù)圖譜編制時(shí)的相應(yīng)規(guī)則，即可得到各構(gòu)件的實(shí)際尺寸。

若用圖譜法設(shè)計(jì)的平面連桿機(jī)構(gòu)還不能滿足精度要求時(shí)，可將用圖譜法得到的機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸作為初值，再用優(yōu)化的方法進(jìn)一步計(jì)算，以便求出滿足精度要求的結(jié)果。三、解析法略第六節(jié)平面五連桿機(jī)構(gòu)一、平面五連桿機(jī)構(gòu)特性分析（一）平面鉸鏈五連桿機(jī)構(gòu)雙曲柄存在條件的判據(jù)

鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)也可分為雙曲柄機(jī)構(gòu)（具有兩個(gè)曲柄）；曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（具有一個(gè)曲柄）；雙搖桿機(jī)構(gòu)（無(wú)曲柄）等多種型式。平面鉸鏈五連桿機(jī)構(gòu)存在雙曲柄時(shí)，必有：(1)連桿b，c不能是虛擬四桿機(jī)構(gòu)（其桿長(zhǎng)為b，c，d，f）中的最短桿。(2)若f，d分別是極大值桿長(zhǎng)時(shí)，由式（1.3.41）、（1.3.46）可知，必須滿足即兩連桿長(zhǎng)度之和（b+c）不小于其余三桿之和（a+e+d）。

若判定機(jī)構(gòu)不是雙曲柄機(jī)構(gòu)或?yàn)榍鷵u桿機(jī)構(gòu)或?yàn)殡p搖桿機(jī)構(gòu)，則分析過(guò)程更為復(fù)雜，有意者可參考相關(guān)文獻(xiàn)了解。（二）平面鉸鏈五連桿機(jī)構(gòu)雙曲柄不存在條件的判據(jù)

二、鉸鏈五連桿機(jī)構(gòu)連桿曲線分析可以借助于解析法，通過(guò)建立數(shù)學(xué)