機械原理第三章

機械原理第三章第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一§3.4

剛體導引機構(gòu)的設計鉸鏈四桿機構(gòu)§3.4剛體導引機構(gòu)的設計一、幾何法設計剛體導引機構(gòu)的基本原理二、實現(xiàn)連桿兩位置的平面四桿機構(gòu)設計三、實現(xiàn)連桿三位置的平面四桿機構(gòu)設計第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一1.

轉(zhuǎn)動極和半角一、幾何法設計剛體導引機構(gòu)的基本原理一、幾何法設計剛體導引機構(gòu)的基本原理2.等視角定理第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一P12B1C1B2C2nB12nC12mB12剛體在平面中的位置可以用剛體上任何兩點所連直線的位置來表示。1.

轉(zhuǎn)動極和半角1.轉(zhuǎn)動極和半角轉(zhuǎn)動極P12（極點）：

剛體由位置B1C1繞P12轉(zhuǎn)過角12到達位置B2C2，點P12稱為轉(zhuǎn)動極。半角：線B1P12與nB12之間的夾角12/2，稱為半角。P12B1C1≌△P12B2C2第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一ADB1C1nB12P12nC12B2C22.等視角定理視角概念：從P12至構(gòu)件兩鉸鏈中心所作二射線（B1P12，C1P12）之間的夾角。2.等視角定理第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一ADB1C1nB12P12nC12B2C22.等視角定理等視角定理：轉(zhuǎn)動極對四桿機構(gòu)中形成對邊的鉸鏈中心的視角分別相等或為互補第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一

已知連桿BC的兩個位置B1C1和B2C2，試設計此鉸鏈四桿機構(gòu)。1.點B、C是連桿的鉸鏈中心二、實現(xiàn)連桿兩位置的平面四桿機構(gòu)設計二、實現(xiàn)連桿兩位置的平面四桿機構(gòu)設計2.點B、C不是連桿的鉸鏈中心第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一AB1C1DB2C2nBnC已知連桿BC的兩個位置B1C1和B2C2，點B、C是連桿的鉸鏈中心，試設計此鉸鏈四桿機構(gòu)。顯然此問題有無窮多個解1.點B、C是連桿的鉸鏈中心1.點B、C是連桿的鉸鏈中心第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一B1C1C2B2nBnCm1n1m2n2E1F1P12AD2.點B、C不是連桿的鉸鏈中心2.點B、C不是連桿的鉸鏈中心此問題有無窮多個解第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一1.點B、C是連桿的鉸鏈中心三、實現(xiàn)連桿三位置的平面四桿機構(gòu)設計三、實現(xiàn)連桿三位置的平面四桿機構(gòu)設計2.點B、C不是連桿的鉸鏈中心第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一B2C2ADC3B3B1C1nB12nC12nB23nC23AB1C1D是所求機構(gòu)此問題的解是唯一的1.點B、C是連桿的鉸鏈中心1.點B、C是連桿的鉸鏈中心第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一C1B2B1C2B3C3P12P13m12n12m13n13m'12n'12m'13n'13E1F1ADnB12nC12nB13nC13有無窮多解實現(xiàn)連桿的三個給定位置的四桿機構(gòu)動畫2.點B、C不是連桿的鉸鏈中心2.點B、C不是連桿的鉸鏈中心第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一§3.5

函數(shù)生成機構(gòu)的設計§3.5函數(shù)生成機構(gòu)的設計一、機構(gòu)的剛化反轉(zhuǎn)法及相對轉(zhuǎn)動極點二、實現(xiàn)兩連架桿兩組對應位置的鉸鏈四桿機構(gòu)的設計四、實現(xiàn)連架桿兩對應位置的曲柄滑塊機構(gòu)的設計三、實現(xiàn)兩連架桿三組對應位置的鉸鏈四桿機構(gòu)的設計第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一1212AB1B2C1C2D一、機構(gòu)的剛化反轉(zhuǎn)法及相對轉(zhuǎn)動極點一、機構(gòu)的剛化反轉(zhuǎn)法及相對轉(zhuǎn)動極點第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一B1ADC1R12B’2C’2D’B2C2-12相對轉(zhuǎn)動極點R12（極點）：以A、D為頂點，按角位移的相反方向，從AD線起，分別作12/2、12/2的角度線AR12與DR12,其交點為相對轉(zhuǎn)動極點R12一、機構(gòu)的剛化反轉(zhuǎn)法及相對轉(zhuǎn)動極點第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一已知：機架長度d，輸入角12輸出角12（均為順時針方向）B1C1ADLBLCR12AB1C1DC2B2二、實現(xiàn)兩連架桿兩組對應位置的鉸鏈四桿機構(gòu)的設計二、實現(xiàn)兩連架桿兩組對應位置的鉸鏈四桿機構(gòu)的設計第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一AB1C1DdB2C2B3C3已知：機架長度d，輸入角12、13和輸出角12、13（均為順時針方向）三、實現(xiàn)兩連架桿三組對應位置的鉸鏈四桿機構(gòu)的設計三、實現(xiàn)兩連架桿三組對應位置的鉸鏈四桿機構(gòu)的設計第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一AD12/212/2R12LBLC13/213/2R13LB’LC’B1C1用剛化反轉(zhuǎn)的方法動畫三、實現(xiàn)兩連架桿三組對應位置的鉸鏈四桿機構(gòu)的設計已知：機架長度d，輸入角12、13和輸出角12、13（均為順時針方向）第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一四、實現(xiàn)連架桿兩對應位置的曲柄滑塊機構(gòu)的設計已知：曲柄滑塊機構(gòu)偏距e在固定鉸鏈A之上方，曲柄順時針轉(zhuǎn)動12，滑塊在A點右側(cè)向右水平移動距離s12，試設計此曲柄滑塊機構(gòu)。AB1B212C2es12C1L1L2eAY12/2Es12R12LC12/2B1C1LB四、實現(xiàn)連架桿兩對應位置的曲柄滑塊機構(gòu)的設計第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一§3.6急回機構(gòu)的設計§3.6

急回機構(gòu)的設計一、幾何法二、解析法第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一已知條件：曲柄搖桿機構(gòu)中CD的長度c和擺角，以及行程速比系數(shù)K，要求設計該四桿機構(gòu)。B2C2AB1C1DP問題分析：解決問題的關(guān)鍵是確定曲柄固定轉(zhuǎn)動中心A的位置。一、幾何法一、幾何法第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一1、計算2、選L,任取固定鉸鏈中心D，根據(jù)長度LCD及擺角，作搖桿的兩個極限位置C1D、C2D；3、當<90°，作C1C2O=C2C1O=90°－，得C1O和C2O的交點O，以O為圓心，C1O為半徑，作輔助圓。4、固定鉸鏈A應位于圓弧C1NF或C2ME上。AB2B1EFMNC2C1D90-O可考慮其它輔助條件選定，如：機架A，D間的距離；

C2處的傳動角γ幾何法求解步驟：一、幾何法90-90-2ONMAB2B1C2C1DFE第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一

A點選在E或F點時，γ＝0°

A點選在EF弧的中點時，曲柄長度為0。故EF弧及附近這段為A點的禁區(qū)。AB2B1EFMNC2C1D90-O一、幾何法90-90-2ONMAC2C1DFE5、A點位置選定后，

連AC1及AC2注意：B2B1第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一已知c,ψ,θ(或K),γmin時,可解上述方程組求a,b,d,ψ0二、解析法二、解析法第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一例題1：偏置曲柄滑塊機構(gòu)已知：滑塊的行程H，行程速比系數(shù)K，偏距e試用幾何法設計該偏置曲柄滑塊機構(gòu)。AOabeMH90°－θθBC11BC22第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一AOabeMH90°－θθBC11BC22例題1：偏置曲柄滑塊機構(gòu)余弦定理正弦定理:C1AC2中

:第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一

sin(AC2C1)=(b-a)sin/H直角三角形AMC2中,sin(AC2C1)=e/(b+a)

因此,

e=(b+a)*sin(AC2C1)=(b2-a2)sin/H

AOabeMH90°－θθBC11BC22例題1：偏置曲柄滑塊機構(gòu)第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一AOabeMH90°－θθBC11BC22例題1：偏置曲柄滑塊機構(gòu)如果已知K

(由K可求出)及四個參數(shù)(H、e、banda)中的任何兩個，則其它兩個參數(shù)可以聯(lián)立以下兩個方程求出:第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一=

max已知LAC

和K試設計該擺動導桿機構(gòu)。例題2：擺動導桿機構(gòu)例題2：擺動導桿機構(gòu)在直角△ABC中:第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一§3.7

軌跡機構(gòu)的設計

§3.7軌跡機構(gòu)的設計一、解析法二、應用連桿曲線圖譜法第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一平面鉸鏈四桿軌跡機構(gòu)OxyB1BiCiC1P1PiAD目的：找出給定軌跡上P點的坐標P(x,y)與機構(gòu)尺寸之間的函數(shù)關(guān)系。一、解析法一、解析法第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一xyABiCiPi一、解析法曲柄滑塊軌跡機構(gòu)第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一曲柄搖桿機構(gòu)的連桿曲線圖譜大約包含7300個連桿曲線。二、應用連桿曲線圖譜法二、應用連桿曲線圖譜法第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一連桿曲線上的小圓表示軌跡點在連桿上的相對位置。連桿曲線上的每一虛線表示主動曲柄轉(zhuǎn)動5二、應用連桿曲線圖譜法第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一

連桿曲線段E1EE2

近似為圓弧。構(gòu)件EF的長度等于該圓弧的半徑。

當連桿上的點E通過點E1、E

and

E3時，輸出構(gòu)件GF停歇。ABCDEFG12EE二、應用連桿曲線圖譜法第35頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一固定鉸鏈點G位于連桿曲線兩直線段延伸線的交點。

輸出構(gòu)件GF在兩極限位置短暫停歇。EFG擺桿雙側(cè)停歇：二、應用連桿曲線圖譜法第36頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一

利用有直線段的8字形連桿曲線可實現(xiàn)連桿機構(gòu)的中間停歇。

EFG中間停歇：二、應用連桿曲線圖譜法第37頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一按給