機(jī)械原理課件

第一章緒論本章要求了解本課程研究的對(duì)象、內(nèi)容及其地位、作用和任務(wù)；了解機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)。§1-1機(jī)械原理課程的研究對(duì)象和內(nèi)容§1-2機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)目的和作用§1-3機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展動(dòng)向§1-1機(jī)械原理課程的研究對(duì)象和內(nèi)容

機(jī)械原理是機(jī)構(gòu)和機(jī)器理論的簡(jiǎn)稱，又稱為機(jī)構(gòu)學(xué)。機(jī)構(gòu)學(xué)是在原來(lái)的機(jī)械力學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展成為的一門獨(dú)立的學(xué)科，通過(guò)對(duì)機(jī)械的結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的研究形成了機(jī)構(gòu)學(xué)獨(dú)立的體系和獨(dú)特的研究?jī)?nèi)容。一、機(jī)械原理課程的研究對(duì)象本課程研究的對(duì)象是機(jī)械，研究的內(nèi)容是有關(guān)機(jī)械的基本理論問(wèn)題；具體講機(jī)械原理是一門研究機(jī)械的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)基本理論問(wèn)題的課程。機(jī)械(machinery)是機(jī)器(machine)與機(jī)構(gòu)(mechanism)的總稱。

人類在長(zhǎng)期的生產(chǎn)和生活實(shí)踐中創(chuàng)造和發(fā)展了機(jī)械，其目的是為了減輕或替代人的勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。在我國(guó)，機(jī)械的創(chuàng)造、發(fā)展及使用有著悠久的歷史（例如搗米這樣的簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)）。三千年前出現(xiàn)了簡(jiǎn)單的紡織機(jī)，兩千年前，已將繩輪、凸輪、連桿機(jī)構(gòu)等用于生產(chǎn)中。漢代以后的指南車及記里鼓車中利用了齒輪和輪系傳動(dòng)。東漢時(shí)已發(fā)明了用水排以鼓風(fēng)煉鐵，這對(duì)古代冶鐵業(yè)的發(fā)展起了重要作用。東漢張衡將桿機(jī)構(gòu)巧妙地使用在人類第一臺(tái)地震儀上。

北宋時(shí)出現(xiàn)了世界上第一座結(jié)構(gòu)復(fù)雜的活動(dòng)天文臺(tái)──“水運(yùn)儀象臺(tái)”，可用以觀測(cè)天象和自動(dòng)報(bào)時(shí)，它是近代鐘表中重要機(jī)件，擒縱器（卡子）的前身?？墒情L(zhǎng)期的封建制度和長(zhǎng)年的戰(zhàn)亂，阻礙了我國(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。新中國(guó)誕生后，我國(guó)的機(jī)械工業(yè)和機(jī)械學(xué)科有了很大的發(fā)展。目前我國(guó)不但能自行設(shè)計(jì)大型、精密、成套高新技術(shù)設(shè)備，而且，也縮短了與先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的距離。

1、機(jī)器機(jī)器：人類為了滿足生產(chǎn)和生活上的需要?jiǎng)?chuàng)造出來(lái)的、目的是為了減輕勞動(dòng)、提高生產(chǎn)率。從原始人制造第一把石刀開(kāi)始，就開(kāi)始了“制造工藝過(guò)程”。材料的發(fā)展、冶鋼煉鐵的發(fā)明、金屬工具的出現(xiàn)，使得工具與加工對(duì)象之間的相互作用強(qiáng)度劇增，人手直接作為執(zhí)行裝置已難于使金屬工具充分發(fā)揮作用，難于承受如此強(qiáng)度的作用，因而產(chǎn)生了機(jī)構(gòu)、機(jī)器。

機(jī)器是根據(jù)某種使用要求而設(shè)計(jì)的一種執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，可以用來(lái)變換和傳遞能量、物料和信息。機(jī)器是代替人們體力和部分腦力勞動(dòng)的工具，既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能大大提高生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。機(jī)器是一種人為實(shí)物組合的具有確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，它用來(lái)完成有用功、轉(zhuǎn)換能量或處理信息，以代替或減輕人類的勞動(dòng)。機(jī)器的分類動(dòng)力機(jī)器：將任何一種能量變換成機(jī)械能。如內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)。工作機(jī)器：完成有用的機(jī)械功或搬運(yùn)物品。如汽車、機(jī)床、飛機(jī)、起重機(jī)。信息機(jī)器：完成信息的傳遞和變換。如復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)。單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)⑴組成：氣缸體，活塞，連桿，曲軸，齒輪，凸輪，進(jìn)、排氣閥，推桿，彈簧等。⑵能量轉(zhuǎn)換：熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能牛頭刨床插齒機(jī)構(gòu)機(jī)器的特征1、機(jī)器是一種人為的實(shí)物組合；2、是執(zhí)行確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置；3、能代替或減輕人的勞動(dòng)，完成有效的機(jī)械功，進(jìn)行能量、物料和信息的傳遞，或能量的變換。機(jī)器的組成

一臺(tái)完整的機(jī)器的組成大致可包括：原動(dòng)機(jī)部分傳動(dòng)部分執(zhí)行部分潤(rùn)滑、顯示、照明等輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)傳感器傳感器傳感器

1）原動(dòng)機(jī) 為機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)提供動(dòng)力，常用的原動(dòng)機(jī)有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓機(jī)、氣動(dòng)機(jī)等。電動(dòng)機(jī)可以把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能；內(nèi)燃機(jī)可把燃料燃燒的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。原動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了如下發(fā)展過(guò)程：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)人力、畜力→水力機(jī)、風(fēng)力機(jī)→風(fēng)力發(fā)電機(jī)蒸汽機(jī)轎車上用的內(nèi)燃機(jī)手扶拖拉機(jī)上用的內(nèi)燃機(jī)12缸V型柴油機(jī)16缸V型柴油機(jī)水平布置的電動(dòng)機(jī)豎直布置的電動(dòng)機(jī)

2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

用來(lái)連接原動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部分所需的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)。傳動(dòng)部分大多數(shù)采用機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，有時(shí)也采用液壓或電力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。如：常用的各種減速和變速裝置均可作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)它是一部機(jī)器中最接近作業(yè)工作端的機(jī)構(gòu)，它通過(guò)執(zhí)行構(gòu)件與被作業(yè)件相接觸，以完成作業(yè)任務(wù)。如：起重機(jī)和挖掘機(jī)中的起重吊運(yùn)和挖掘機(jī)構(gòu)。4）控制和輔助系統(tǒng)用來(lái)處理機(jī)器各組成部分之間，以及與外部其它機(jī)器之間的工作協(xié)調(diào)關(guān)系，它通常由各種計(jì)算機(jī)和控制器組成。2、機(jī)構(gòu)

機(jī)器中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)大多是通過(guò)各種“機(jī)構(gòu)”實(shí)現(xiàn)的。一部機(jī)器通常包含一個(gè)或若干個(gè)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)是機(jī)器的重要組成部分。機(jī)構(gòu)是一切機(jī)器的共性組成部分。機(jī)構(gòu)是一個(gè)具有確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)，用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的可動(dòng)的裝置，是人為的實(shí)物的組合，但不具備機(jī)器的第三個(gè)特征。機(jī)構(gòu)---由兩個(gè)以上的構(gòu)件相互直接接觸，具有一定形狀的可動(dòng)聯(lián)接結(jié)構(gòu)和一定運(yùn)動(dòng)傳遞與轉(zhuǎn)換特征，各構(gòu)件間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的系統(tǒng)稱為機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)常用的機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)（1）構(gòu)件組成機(jī)構(gòu)的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部分稱為構(gòu)件，它是一個(gè)整體或元件的剛性組合，是運(yùn)動(dòng)的單元。齒輪軸鍵

（2）零件

組成構(gòu)件的單元稱為零件。它是機(jī)器中制造的單元。有通用零件和專用零件。通用零件：螺釘、螺母、墊圈、齒輪、凸輪、彈簧、軸、鍵、箱體、聯(lián)軸器、離合器等。專用零件:葉片、波輪、槍栓等。通用零件專用零件（3）部件

機(jī)器中由若干零件所組成而協(xié)調(diào)工作的、不一定剛性聯(lián)接的裝配單元，稱為部件。如：減速器、離合器、頂尖、刀架、軸承等。二、機(jī)械原理課程研究的內(nèi)容

本課程專門研究各種機(jī)器和機(jī)構(gòu)的共同性的基本理論問(wèn)題，其主要內(nèi)容有：

1.各種機(jī)構(gòu)的分析問(wèn)題

主要研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析（含機(jī)構(gòu)的組成）、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和機(jī)構(gòu)受力分析等。2.常用的各種機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題齒輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)等設(shè)計(jì)理論與方法。

3.機(jī)器動(dòng)力學(xué)問(wèn)題

主要研究在已知力作用下機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)問(wèn)題。4.機(jī)構(gòu)的選型及機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。§1-2機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)目的和作用本課程對(duì)機(jī)械的組成原理、工作原理、運(yùn)動(dòng)分析以及設(shè)計(jì)理論與方法都作了基本介紹，這對(duì)于以后在實(shí)習(xí)、專業(yè)課學(xué)習(xí)以及工作中認(rèn)識(shí)機(jī)械、了解機(jī)械和進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握機(jī)械都大有好處。一、認(rèn)識(shí)機(jī)械,了解機(jī)械二、掌握方法,分析機(jī)械各種機(jī)械的形態(tài)和用途各不相同，但它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)：作機(jī)械運(yùn)動(dòng)。而運(yùn)動(dòng)幾何學(xué)中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、相互包絡(luò)等基本概念和方法，在各種機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)中都得到廣泛應(yīng)用。三、開(kāi)闊思路,設(shè)計(jì)與創(chuàng)新機(jī)械

本課程講授的機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)的基本理論與方法，不僅用于課程所學(xué)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，還為以后的機(jī)械設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。課程的目的是提供基本方法，開(kāi)闊思路，便于運(yùn)用。根據(jù)實(shí)際要求分析比較各種機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，合理地選擇機(jī)構(gòu)，構(gòu)思并設(shè)計(jì)基本機(jī)構(gòu)和機(jī)械系統(tǒng)。四、更新觀念,發(fā)展機(jī)械學(xué)科當(dāng)今機(jī)械學(xué)學(xué)科的發(fā)展已離不開(kāi)計(jì)算機(jī)技術(shù)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，充分利用機(jī)構(gòu)分析與計(jì)算機(jī)快速計(jì)算、存貯和比較的功能去解決較為復(fù)雜的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，把對(duì)機(jī)械的研究與其他學(xué)科的技術(shù)（電、液、氣、計(jì)算機(jī)、控制等）充分地結(jié)合起來(lái)，去推動(dòng)機(jī)械學(xué)科的發(fā)展。

機(jī)械原理學(xué)科作為機(jī)械原理的重要組成部分，是機(jī)械工業(yè)和現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。目前，機(jī)械學(xué)科和電子學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物科學(xué)、以及管理科學(xué)等相互滲透，相互結(jié)合，已成為一門嶄新的學(xué)科。它的研究領(lǐng)域已擴(kuò)展到航空航天、深海作業(yè)、生物工程、微觀世界、機(jī)械電子等?！?-3機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展動(dòng)向一、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)理論由于機(jī)器人、步行機(jī)、人工假肢和新型機(jī)器的發(fā)展需要，以及機(jī)器的動(dòng)力日益廣泛采用液壓與氣動(dòng)，因此近年來(lái)對(duì)于多自由度、多閉環(huán)的多桿平面連桿機(jī)構(gòu)以及開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)原理有了較多研究。二、仿生機(jī)構(gòu)學(xué)

很多國(guó)家對(duì)人的手指、手腕和手臂的結(jié)構(gòu)、動(dòng)作原理和運(yùn)動(dòng)范圍的分析研究，研制出各種多自由度的生物電控或聲控的機(jī)械手。同時(shí)，在研究人體步態(tài)和大小腿的結(jié)構(gòu)、動(dòng)作原理和可動(dòng)范圍之后，已研制出各種類型的兩足步行機(jī)。

人們?yōu)榱送ㄟ^(guò)松軟地面和跨越較大障礙還努力研究四足步行機(jī)、六足步行機(jī)等的步行機(jī)理和步行機(jī)構(gòu)學(xué)。為了提高沙漠行走效率，還在研究駱駝足底構(gòu)造和行走機(jī)理。

另外，通過(guò)研制蛇行機(jī)構(gòu)來(lái)探測(cè)煤氣管道的故障；通過(guò)魚游機(jī)構(gòu)研制來(lái)解決深水中的探測(cè)問(wèn)題。三、微型機(jī)械微型機(jī)械在尺度、構(gòu)造、材料制造方法和工作原理等方面都與傳統(tǒng)機(jī)械截然不同，它與微電子學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)、氣動(dòng)力學(xué)、液體力學(xué)、熱力學(xué)、聲學(xué)、磁學(xué)、自動(dòng)控制、仿生學(xué)、材料科學(xué)以及表面物理與化學(xué)等領(lǐng)域緊密結(jié)合。

目前已經(jīng)研制出的滑塊，直徑為的靜電電機(jī)，供情報(bào)收集用的“蚊子機(jī)器人”等等?？梢韵嘈牛⑿腿嗽煨l(wèi)星、在人體血管內(nèi)爬行的微型步行機(jī)器人以及進(jìn)行眼科手術(shù)的微型機(jī)械手等將研制出來(lái)并應(yīng)用。機(jī)械原理學(xué)科研究領(lǐng)域十分廣闊，內(nèi)容非常豐富，發(fā)展十分迅猛。機(jī)械原理學(xué)科涌現(xiàn)出不少前沿研究課題，對(duì)我們有極大的吸引力。

作為機(jī)械類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，根據(jù)教學(xué)要求，只能研究一些有關(guān)機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)原理和基本方法，以使我們掌握進(jìn)一步研究機(jī)械原理新課題所必須的知識(shí)基礎(chǔ)。第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合

§2-1研究機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的目的§2-2機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制§2-3機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算§2-4平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析§2-5平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合

本章要求了解機(jī)構(gòu)的組成，運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、約束和自由度等基本概念；能繪制常用機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；能計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度。

重點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副和運(yùn)動(dòng)鏈的概念、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件及機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。

難點(diǎn)：機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算中有關(guān)虛約束的識(shí)別及處理。§2-1研究機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的目的1)研究組成機(jī)構(gòu)的要素及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2）研究機(jī)構(gòu)的組成原理，并根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類3）研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制，即研究如何用簡(jiǎn)單的圖形表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。4）研究機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)綜合方法，即研究在滿足預(yù)期運(yùn)動(dòng)及工作條件下，如何綜合出機(jī)構(gòu)可能的結(jié)構(gòu)型式?！?-2機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制一、機(jī)構(gòu)的組成要素二、運(yùn)動(dòng)副的分類三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制一、機(jī)構(gòu)的組成要素機(jī)構(gòu)是具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合體，由構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副兩個(gè)要素組成。1、構(gòu)件所謂構(gòu)件是指作為一個(gè)整體參與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的剛性單元。在機(jī)構(gòu)中，每個(gè)構(gòu)件都是以一定的方式與其它構(gòu)件相互聯(lián)接。2、運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件之間的直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)聯(lián)接稱為運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件參與接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的部分稱為運(yùn)動(dòng)副元素?；蚪M成運(yùn)動(dòng)副的點(diǎn)、線、面稱為運(yùn)動(dòng)副元素。運(yùn)動(dòng)副元素（1）自由度

一個(gè)自由構(gòu)件作平面運(yùn)動(dòng)時(shí)有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的可能性，這種可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱為自由度。（2）約束兩構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副所起的作用是限制構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種限制作用稱為約束。3、運(yùn)動(dòng)鏈若干個(gè)構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)組成的構(gòu)件系統(tǒng)稱為運(yùn)動(dòng)鏈。如果運(yùn)動(dòng)鏈中的各構(gòu)件構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)則稱為閉式鏈,否則稱為開(kāi)式鏈。機(jī)架：支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件；原動(dòng)件(主動(dòng)件)：運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)件，又稱輸入件；從動(dòng)件：隨原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。機(jī)構(gòu)要按一定的要求實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞與變換，各構(gòu)件要具有確定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。為描述其傳遞和變換關(guān)系及各構(gòu)件的位置，須選定一個(gè)構(gòu)件作為參照體，將其視為與靜止坐標(biāo)固結(jié)，即取一個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架。4、機(jī)構(gòu)二、運(yùn)動(dòng)副的分類1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)副所引入的約束數(shù)分類：把引入一個(gè)約束數(shù)的運(yùn)動(dòng)副稱為I級(jí)副，引入兩個(gè)約束數(shù)的運(yùn)動(dòng)副稱為Ⅱ級(jí)副，依此類推，最末為V級(jí)副。2)根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的接觸情況進(jìn)行分類：凡是以面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，而以點(diǎn)或線相接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。平面低副平面低副的約束數(shù)為２，自由度為1。低副又分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副：允許構(gòu)件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。移動(dòng)副：允許構(gòu)件作相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。平面高副平面高副的約束數(shù)為１，自由度為2。3)根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩元素間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的空間形式進(jìn)行分類：如果運(yùn)動(dòng)副元素間只能相互作平面平行運(yùn)動(dòng)，則稱之為平面運(yùn)動(dòng)副，否則稱為空間運(yùn)動(dòng)副。三機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制（一）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的定義（二）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制（一）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的定義用簡(jiǎn)單的線條和符號(hào)代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例定出各運(yùn)動(dòng)副位置，表示機(jī)構(gòu)的組成和傳動(dòng)情況。這樣繪制出的簡(jiǎn)明圖形就稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。為了表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)情況，不嚴(yán)格按比例繪制的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，稱為機(jī)構(gòu)示意圖。（二）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制1、運(yùn)動(dòng)副的表示方法：機(jī)架:低副高副

2、構(gòu)件的表示方法：軸、桿固定件常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制步驟1）確定機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)部分和工作部分，然后再把兩者之間的傳動(dòng)搞清楚，從而找出組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件并確定構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副類型。2）恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面。一般選擇機(jī)構(gòu)中與多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面相平行的面作為繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的投影面。3）選擇適當(dāng)?shù)谋壤撸_定各運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置，用規(guī)定的符號(hào)畫出各類運(yùn)動(dòng)副，并將同一構(gòu)件上的運(yùn)動(dòng)副元素用簡(jiǎn)單線條連接起來(lái)，即為所繪的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。例1：繪制油泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖例2:繪制內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖CAB12344'D55'6例3:繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖ECAB1DFG2345678HI插齒機(jī)§2-3機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式二、機(jī)構(gòu)自由度的意義及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)四、空間機(jī)構(gòu)自由度簡(jiǎn)述一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式

設(shè)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)有K個(gè)構(gòu)件，其中必有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，機(jī)架的自由度為零，則活動(dòng)件個(gè)數(shù)n=K-1；這些活動(dòng)構(gòu)件在未組成運(yùn)動(dòng)副之前總共有3n個(gè)自由度，組成運(yùn)動(dòng)副后，自由度將減少。若機(jī)構(gòu)中有PL個(gè)低副和PH個(gè)高副，則引入的約束數(shù)為(2PL+PH)，機(jī)構(gòu)的自由度F為:F=3n-(2PL+PH)=3n-2PL-PH

例1：計(jì)算油泵機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的自由度解：n=3,ＰL=4,ＰH=0Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×3－２×4－0＝1例2：計(jì)算牛頭刨床機(jī)構(gòu)的自由度解：Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×6－２×8－1＝1二、機(jī)構(gòu)自由度的意義及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件自由度：是描述或確定一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)或位置所必須的的獨(dú)立參數(shù)。

ABCDＦ＝３ｎ－２ＰL－ＰH

＝３×3－２×4－0＝1

四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置可由B、C兩點(diǎn)的位置確定，平面上的每個(gè)點(diǎn)包含兩個(gè)位置變量，所以平面四桿機(jī)構(gòu)的任意位置狀態(tài)需由四個(gè)位置變量確定。另外，四桿機(jī)構(gòu)又有三個(gè)桿長(zhǎng)引入三個(gè)桿長(zhǎng)約束方程。四個(gè)位置變量需滿足三個(gè)約束方程，故只有一個(gè)變量是獨(dú)立的，說(shuō)明平面四桿機(jī)構(gòu)的位置需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)，即有一個(gè)自由度。ABCD一般，機(jī)構(gòu)約束方程的數(shù)目總小于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)位置變量的數(shù)目；要解出確定的變量，必須引入附加的獨(dú)立方程，需引入方程的個(gè)數(shù)等于位置變量數(shù)與獨(dú)立約束方程間的差值，這個(gè)差值便是機(jī)構(gòu)的自由度。設(shè)構(gòu)件1為原動(dòng)件，參變量φ1表示構(gòu)件1的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，則由圖可見(jiàn)，每給出一個(gè)φ1的數(shù)值，從動(dòng)件2、3便有一個(gè)確定的位置。因此，這個(gè)自由度等于1的機(jī)構(gòu)，在具有一個(gè)原動(dòng)件時(shí)的運(yùn)動(dòng)是確定的。五桿機(jī)構(gòu)F=3*4-2*5=2AEBCD該機(jī)構(gòu)的自由度為2，應(yīng)當(dāng)有2個(gè)原動(dòng)件，若取構(gòu)件1和構(gòu)件4為原動(dòng)件，φ1和φ4分別表示構(gòu)件1和4的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。每給定一組φ1和φ4的數(shù)值，從動(dòng)件2、3便有一個(gè)確定的相應(yīng)位置。因此，這個(gè)自由度等于2的機(jī)構(gòu)在具有兩個(gè)原動(dòng)件時(shí)運(yùn)動(dòng)是確定的。小結(jié)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目和機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目與機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)有著密切的關(guān)系：1)若機(jī)構(gòu)自由度F≤0，則機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)桁架（桁架）。n=2,Pl=3,F=02312)若Ｆ>0且與原動(dòng)件數(shù)相等，則機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是確定的；這就是機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。n=3,Pl=4,F=1

14123ABCD3)若Ｆ>0，而原動(dòng)件數(shù)<F，則構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)是不確定的；Ｆ＝３ｎ－(２ＰL＋ＰH)＝３×４－（２×５＋０）＝２AEBCD4）若Ｆ>0，而原動(dòng)件數(shù)>F，則構(gòu)件間不能運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生破壞。機(jī)構(gòu)并非是構(gòu)件的任意拼湊組合，而機(jī)構(gòu)自由度、原動(dòng)件數(shù)目與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)有著密切的關(guān)系。機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)=機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)1、復(fù)合鉸鏈2、局部自由度3、虛約束1、復(fù)合鉸鏈由兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成的重合轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈。由m個(gè)構(gòu)件匯集而成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)當(dāng)包含（m-1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。例：計(jì)算直線機(jī)構(gòu)的自由度解：Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×7－２×10－０＝12、局部自由度對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)（或其他構(gòu)件）運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度稱為局部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，局部自由度應(yīng)當(dāng)舍棄不計(jì)。21ACB4321ACB3?3、虛約束在機(jī)構(gòu)中不起獨(dú)立限制作用的（或著說(shuō)這些約束所起的限制作用是重復(fù)的）約束稱為虛約束。常見(jiàn)的虛約束有以下幾種情況1)移動(dòng)副導(dǎo)路平行當(dāng)兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且其導(dǎo)路互相平行或重合時(shí)，則只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余都是虛約束，2CAB1342)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線互相重合時(shí)，則只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起作用，其余轉(zhuǎn)副都是虛約束。3)軌跡重合如果機(jī)構(gòu)中兩活動(dòng)構(gòu)件上某兩點(diǎn)的距離始終保持不變，此時(shí)若用具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的附加構(gòu)件來(lái)連接這兩個(gè)點(diǎn)，則將會(huì)引入一個(gè)虛約束。ABCDEF？4F5123ADBCE123ADBCE

4)機(jī)構(gòu)存在對(duì)運(yùn)動(dòng)起重復(fù)約束作用的對(duì)稱部分在機(jī)構(gòu)中，某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束為虛約束。5)如果兩構(gòu)件在多處接觸而構(gòu)成平面高副，且在接觸點(diǎn)處的公法線彼此重合,則只能算一個(gè)平面高副。例：計(jì)算內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)的自由度解：n=5,ＰL=6,ＰH=2Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×5－２×6－2＝1CAB12344'D55'6例：計(jì)算大篩機(jī)構(gòu)的自由度解:Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×7－２×9－1＝2324四、空間機(jī)構(gòu)自由度簡(jiǎn)述若n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件中有P1個(gè)一級(jí)副；有P2個(gè)二級(jí)副；有P3個(gè)三級(jí)副；有P4個(gè)四級(jí)副；有P5個(gè)五級(jí)副，則可得空間機(jī)構(gòu)的自由度公式為：F=6n－5P5－4P4－3P3－2P2－P1§2-4平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析三、平面機(jī)構(gòu)的高副低代一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理1、基本桿組的定義2、平面機(jī)構(gòu)的組成原理3、基本桿組的分類4、機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)1、基本桿組的定義去掉機(jī)架和原動(dòng)件,余下的是從動(dòng)件系統(tǒng)，它的F=0。最簡(jiǎn)單的、不可再分的、自由度為零的構(gòu)件組稱為基本桿組。2134ABCDEF561A6F=1F=0F=0234BCDEF5F=1F=023BCDE4F52、平面機(jī)構(gòu)的組成原理任何機(jī)構(gòu)都包含有機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件系統(tǒng)。所以機(jī)構(gòu)可以看成由若干個(gè)基本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上所組成的系統(tǒng)，這就是機(jī)構(gòu)的組成原理。任何平面機(jī)構(gòu)均可以用零自由度的桿組依次聯(lián)結(jié)到原動(dòng)件和機(jī)架上去的方法來(lái)組成。E4F523BCD61A1A623BCDE4F53、基本桿組的分類基本桿組：F＝3n－(2PL＋PH)＝0當(dāng)運(yùn)動(dòng)副全為低副時(shí)(高副可低代)則：F＝3n－2PL＝0∵n、PL均為整數(shù)，即：ｎ為２的倍數(shù)

PL為3的倍數(shù)∴基本組合有：ｎ＝２，PL＝３；ｎ＝４，PL＝６；ｎ＝６，PL＝９；．．．．．最簡(jiǎn)單的的平面基本桿組是由兩個(gè)構(gòu)件、三個(gè)低副組成的桿組，稱為Ⅱ級(jí)組。轉(zhuǎn)動(dòng)副用R表示，移動(dòng)副用P表示。桿組的型式如下：

（2）RRP（1）RRRII級(jí)組(二桿三副)（3）RPR（5）RPP（4）PRPIII級(jí)組(四桿六副)IV級(jí)組(四桿六副)：具有四個(gè)內(nèi)運(yùn)動(dòng)副組成閉廓的桿組。4、機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)

（在同一機(jī)構(gòu)中可以同時(shí)包含不同級(jí)別的基本桿組），把機(jī)構(gòu)中包含的基本桿組的最高級(jí)數(shù)稱為該機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)。八桿機(jī)構(gòu)組成：Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的意義2、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的步驟1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的意義機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析就是將已知機(jī)構(gòu)分解為原動(dòng)件、機(jī)架和若干個(gè)基本桿組，進(jìn)而了解機(jī)構(gòu)的組成，并確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。2、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的步驟1)計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度并確定原動(dòng)件。（先去除局部自由度和虛約束）2)拆桿組。從遠(yuǎn)離原動(dòng)件處開(kāi)始→Ⅱ級(jí)（不行）→Ⅲ級(jí)→直到只剩Ⅰ級(jí)（每拆出一個(gè)桿組后，剩下的仍能組成機(jī)構(gòu)，且F不變）

3）確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。八桿機(jī)構(gòu)Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)例1：確定圖示機(jī)構(gòu)的級(jí)別解：F＝3n－(2PL＋PH)＝３×５－２×７＝１Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu).例2：確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別（１）計(jì)算自由度（構(gòu)件1為原動(dòng)件）F=3×7－2×10－0=1（2）拆桿組：（3）確定級(jí)別：Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)。將原動(dòng)件改為構(gòu)件８三、平面機(jī)構(gòu)的高副低代1、平面機(jī)構(gòu)的高副低代的意義2、平面機(jī)構(gòu)的高副低代的條件1、平面機(jī)構(gòu)的高副低代的意義為使平面低副機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和運(yùn)動(dòng)分析方法適合于含有高副的平面機(jī)構(gòu)，可根據(jù)一定的約束條件將平面機(jī)構(gòu)中的高副虛擬地用低副代替，稱為高副低代。2、平面機(jī)構(gòu)的高副低代的條件（不改變機(jī)構(gòu)特性）1）代替前后機(jī)構(gòu)的自由度完全相同。2）代替前后機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀況（位移，速度，加速度）相同。213

高副低代關(guān)鍵：找出構(gòu)成高副的兩輪廓曲線相接觸點(diǎn)處的曲率中心。然后用一個(gè)構(gòu)件和位于兩個(gè)曲率中心的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副來(lái)代替該高副。若兩輪廓之一為直線，則轉(zhuǎn)動(dòng)副演化為移動(dòng)副。2O1若兩輪廓之一為一點(diǎn)，點(diǎn)的曲率半徑為零。B21AC321ACB3（1）計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，去除虛約束、局部自由度，并高副低代，ABCDOEFGHABCDEFGOH例：確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別（2）先試拆級(jí)組，若拆不出級(jí)組，再試拆級(jí)組。（3）確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別，以機(jī)構(gòu)桿組的最高級(jí)別命名機(jī)構(gòu)的級(jí)別。FABCDEGOHFGOABCDHE注意：遠(yuǎn)離主動(dòng)件的桿組先坼?！?-5平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合的意義2、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合方法1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合的意義根據(jù)機(jī)構(gòu)的輸入特性與輸出特性的要求設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的過(guò)程一般稱為結(jié)構(gòu)綜合（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）。

平面機(jī)構(gòu)的綜合是研究一定數(shù)量的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副可以組成多少種機(jī)構(gòu)型式的綜合過(guò)程。通過(guò)進(jìn)行機(jī)構(gòu)的型式綜合，可提供相同數(shù)目的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)組合而成的各種機(jī)構(gòu)型式，為設(shè)計(jì)新機(jī)器提供了擇優(yōu)選擇的條件。2、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合方法根據(jù)平面機(jī)構(gòu)的組成原理，在綜合平面機(jī)構(gòu)時(shí)，如果沒(méi)有虛約束，則只須往原動(dòng)件和機(jī)架（即I級(jí)機(jī)構(gòu)）上聯(lián)接自由度等于零的基本桿組。這種結(jié)構(gòu)綜合的方法稱為基本桿組疊加法。自由度等于零的平面基本桿組滿足機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)綜合條件式F＝3n－2PL＝0綜合機(jī)構(gòu)＝Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)＋基本桿組1：當(dāng)ｎ＝１時(shí)即與Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)聯(lián)接的構(gòu)件數(shù)為１，不滿足F＝3n－2PL＝0的條件，但滿足F=3n-2PL-PH=0，即：PL=1，PH=1，形成只有一個(gè)從動(dòng)件的機(jī)構(gòu)。⑴移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)⑵擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)（或一對(duì)齒輪傳動(dòng)）2.當(dāng)ｎ＝２時(shí)即與Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)聯(lián)接的構(gòu)件數(shù)為２，滿足F＝3n－2PL＝0的條件，PL=3，PH=0。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)

平面機(jī)構(gòu)如果沒(méi)有高副，可按公式綜合出各種類型的基本桿組，再利用串聯(lián)、并聯(lián)等方式將基本桿組與I級(jí)機(jī)構(gòu)和機(jī)架聯(lián)接，即可得到各種類型的機(jī)構(gòu)。例如顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)由兩個(gè)II級(jí)桿組和I級(jí)機(jī)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成。§3-1概述§3-2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其演化§3-3平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件及幾個(gè)基本概念

§3-4平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析§3-5平面連桿機(jī)構(gòu)的力分析和機(jī)械效率§3-6平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)§3-7機(jī)器人操作機(jī)——開(kāi)式鏈機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)分析第三章連桿機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)

本章要求掌握平面連桿機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)，平面連桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化和應(yīng)用，曲柄存在條件、傳動(dòng)角、死點(diǎn)、急回運(yùn)動(dòng)、行程速比系數(shù)等基本概念以及設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的方法。明確機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法；能用解析法和圖解法對(duì)平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析；了解速度瞬心的概念，并能運(yùn)用“三心定理”確定平面機(jī)構(gòu)各瞬心的位置和機(jī)構(gòu)的速度分析。重點(diǎn)：平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化；速度瞬心的概念和“三心定理”的應(yīng)用。難點(diǎn)：曲柄存在條件的全面分析、平面多桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角和平面四桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角的確定。§3-1概述一、連桿機(jī)構(gòu)的意義二、連桿機(jī)構(gòu)的分類三、平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)四、平面連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)一、連桿機(jī)構(gòu)的意義

由若干個(gè)構(gòu)件通過(guò)低副(Lower-pair)連接而組成的機(jī)構(gòu)稱為連桿機(jī)構(gòu)，又稱為低副機(jī)構(gòu)。抽油機(jī)中的連桿機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)中的連桿機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)中的連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)構(gòu)，人造衛(wèi)星太陽(yáng)能板的展開(kāi)機(jī)構(gòu)，機(jī)械手的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，折疊傘的收放機(jī)構(gòu)以及人體假肢等等，都是連桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)是最常見(jiàn)的連桿機(jī)構(gòu)型式。這些機(jī)構(gòu)的共同特點(diǎn)是其原動(dòng)件1的運(yùn)動(dòng)都要經(jīng)過(guò)一個(gè)不直接與機(jī)架相聯(lián)的中間構(gòu)件2才能傳動(dòng)從動(dòng)件3，這個(gè)不直接與機(jī)架相聯(lián)的中間構(gòu)件稱為連桿，而把具有連桿的這些機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為連桿機(jī)構(gòu)。二、連桿機(jī)構(gòu)的分類所有構(gòu)件均在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)，稱為平面連桿機(jī)構(gòu)。1、平面連桿機(jī)構(gòu)(planarlinkage)所有構(gòu)件不全在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)，稱為空間連桿機(jī)構(gòu)。2、空間連桿機(jī)構(gòu)(speciallinkage)三、平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)1、平面連桿機(jī)構(gòu)屬于低副機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)副為面接觸，壓強(qiáng)小，承載能力大，耐沖擊，并且便于潤(rùn)滑，磨損小。2、其運(yùn)動(dòng)副元素多為平面或圓柱面，制造比較容易，而且靠其本身的幾何封閉來(lái)保證構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。

3、可以實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特點(diǎn)軌跡要求。1）用于受力較大的挖掘機(jī)，破碎機(jī)2）用于實(shí)現(xiàn)各種不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求四、平面連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)1、當(dāng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜時(shí)累計(jì)誤差較大，影響其傳動(dòng)精度。2、慣性力不容易平衡，不適合于高速傳動(dòng)。3、不易精確地滿足各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡的要求。平面連桿機(jī)構(gòu)中，其構(gòu)件多呈桿狀，故常簡(jiǎn)稱為“桿”。連桿機(jī)構(gòu)又可根據(jù)機(jī)構(gòu)中所含桿數(shù)而命名，如：四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)、多桿機(jī)構(gòu)等。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在連桿機(jī)構(gòu)的研究方面都有長(zhǎng)足的發(fā)展，不再限于單自由度四桿機(jī)構(gòu)的研究，也注重多自由度、多桿機(jī)構(gòu)的分析和綜合。例如：多自由的的機(jī)械手；四足、六足步行機(jī)等，已經(jīng)不限于運(yùn)動(dòng)學(xué)的范圍，還注重動(dòng)力學(xué)方面的研究。由于計(jì)算機(jī)的普及，很多智能化軟件為平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研究奠定了基礎(chǔ)，連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用前景也很廣泛。平面連桿機(jī)構(gòu)中最簡(jiǎn)單、應(yīng)用最廣的是四桿機(jī)構(gòu)，其他多桿機(jī)構(gòu)都是在它的基礎(chǔ)上擴(kuò)充而成的，本章重點(diǎn)討論四桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)?！?-2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其演化一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及應(yīng)用二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)就是當(dāng)平面四桿機(jī)構(gòu)中的全部運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)的四桿機(jī)構(gòu)為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。構(gòu)件名稱連架桿：與機(jī)架相連的構(gòu)件稱為連架桿。連架桿機(jī)架連架桿連桿能繞其軸線轉(zhuǎn)360o的連架桿。僅能繞其軸線作往復(fù)擺動(dòng)的連架桿。曲柄搖桿連架桿機(jī)架：固定不動(dòng)的構(gòu)件稱為機(jī)架。連桿：不直接與機(jī)架相連的構(gòu)件稱為連桿。一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及應(yīng)用1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2、雙曲柄機(jī)構(gòu)3、雙搖桿機(jī)構(gòu)1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：若在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩連架桿中一為曲柄，另一為搖桿，則此四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)2、雙曲柄機(jī)構(gòu)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中若兩連架桿均為曲柄，則此四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用慣性篩機(jī)構(gòu)在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，若相對(duì)兩桿的長(zhǎng)度相等且平行，兩曲柄的轉(zhuǎn)向相同，稱為平行四邊形機(jī)構(gòu)。（1）平行四邊形機(jī)構(gòu)：平行四邊形機(jī)構(gòu)的應(yīng)用蒸汽機(jī)車驅(qū)動(dòng)裝置攝影升降機(jī)構(gòu)在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，若相對(duì)兩桿的長(zhǎng)度相等，但不平行(BC與AD)，兩曲柄轉(zhuǎn)向相反（AB與CD），稱為反平行四邊形機(jī)構(gòu)。（2）反平行四邊形機(jī)構(gòu)：車門開(kāi)閉機(jī)構(gòu)3、雙搖桿機(jī)構(gòu)若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩連架桿均為搖桿，則此四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用鶴式起重機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)構(gòu)：在雙搖桿機(jī)構(gòu)中若兩搖桿長(zhǎng)度相等，則稱為等腰梯形機(jī)構(gòu)。汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化1、改變相對(duì)桿長(zhǎng)、轉(zhuǎn)動(dòng)副演化為移動(dòng)副曲柄滑塊機(jī)構(gòu)C3AB124e偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（e>0)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(e=0)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2、選用不同構(gòu)件為機(jī)架（1）變化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架(0~360°)(0~360°)(<360°)(<360°)1234ABCD雙曲柄機(jī)構(gòu)(0~360°)(0~360°)(<360°)(<360°)1234ABDC雙搖桿機(jī)構(gòu)(0~360°)(0~360°)(<360°)1234ABCD(<360°)整周轉(zhuǎn)動(dòng)副曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)（2）變化單移動(dòng)副機(jī)構(gòu)的機(jī)架曲柄滑塊機(jī)構(gòu)BA1234C曲柄搖塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)BA1234C擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3A124CB導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)刨床機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(AB<BC)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(AB>BC)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（定塊機(jī)構(gòu)）（3）變化雙移動(dòng)副機(jī)構(gòu)的機(jī)架（帶二個(gè)滑塊）雙滑塊機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用

縫紉機(jī)針桿機(jī)構(gòu)橢圓儀機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)3、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副徑向尺寸§3-3平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件及幾個(gè)基本概念一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件二、壓力角和傳動(dòng)角三、急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù)四、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件由△B2C2D

a+d≤b+c(1)由△B1C1Db≤(d-a)+c或c≤(d-a)+b即a+b≤d+c(2)a+c≤b+d(3)a≤dC2A1a4b3cdBDa≤ca≤ba為最短桿鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件1、桿長(zhǎng)條件：最短桿和最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其它兩桿長(zhǎng)度之和。2、最短桿是連架桿或機(jī)架。（組成周轉(zhuǎn)副的兩桿中必一個(gè)是最短桿）滿足桿長(zhǎng)條件即：最短桿+最長(zhǎng)桿小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。若取最短桿為連架桿時(shí)：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。若取最短桿為機(jī)架時(shí)：雙曲柄機(jī)構(gòu)。若取最短桿為連桿時(shí)，即最短桿相對(duì)的桿為機(jī)架：雙搖桿機(jī)構(gòu)。不滿足桿長(zhǎng)條件即：最短桿加最長(zhǎng)桿大于其余兩桿長(zhǎng)度之和，則鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)無(wú)論取哪桿為機(jī)架均無(wú)曲柄存在，只能得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型與尺寸之間的關(guān)系：2以最短桿為機(jī)架，則此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；以最短桿的相鄰構(gòu)件為機(jī)架，則此機(jī)構(gòu)為以最短桿為曲柄的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；且：13以最短桿的對(duì)邊構(gòu)件為機(jī)架，則此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。（1）如果最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其它兩桿長(zhǎng)度之和——滿足桿長(zhǎng)和條件（2）如果最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和大于其它兩桿長(zhǎng)度之和（不滿足桿長(zhǎng)和條件），則不論選哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，都為雙搖桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件？轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件？AB1234eCabD二、壓力角和傳動(dòng)角1、壓力角(pressureangle)

從動(dòng)件CD受的力F的作用線與力作用點(diǎn)C的絕對(duì)速度vc所夾銳角，稱為此位置的壓力角。

在不計(jì)摩擦力、重力、慣性力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸出件運(yùn)動(dòng)的力的方向線與輸出件上受力點(diǎn)的速度方向線所夾的銳角。vcF1ABCD234vcFF1F21ABCD234由力的分解：沿著速度方向的有效分力垂直于Ft的分力vcFF1F21ABCD234力F2只能使鉸鏈C、D產(chǎn)生壓軸力，希望它越小越好；力F1越大，推動(dòng)機(jī)構(gòu)的有效分力就越大，傳力效果就越好，即

越小越好。因此，對(duì)連桿機(jī)構(gòu)中的壓力角提出了限制，最大不能超過(guò)40°～50°，即：

<[

]=40°～50°vcFF1F21ABCD234越小，受力越好。越大，受力越好。2、傳動(dòng)角(transmissionangle）

壓力角的余角稱為機(jī)構(gòu)在此位置的傳動(dòng)角。

=90o-

ACBDvBFFvcaAB134Cb2vcABC12F

FvB3B123AC機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，傳動(dòng)角

隨機(jī)構(gòu)的位置不同而變化，為保證機(jī)構(gòu)的傳力效果，平面四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角位置原動(dòng)件為AB當(dāng)為銳角時(shí)，傳動(dòng)角4vcABCDF123當(dāng)為鈍角時(shí)，傳動(dòng)角fF1vcDFCABF21234abcd在三角形ABD中：BD2=a2+d2-2adcos(1)在三角形BCD中：BD2=b2+c2-2bccos(2)(1)=(2)得：

是隨各桿長(zhǎng)和原動(dòng)件轉(zhuǎn)角的變化而變化的。在三角形ABD中：BD2=a2+d2-2adcos(1)在三角形BCD中：BD2=b2+c2-2bccos(2)

設(shè)a、b、c、d各桿長(zhǎng)確定當(dāng)=0°時(shí)，即曲柄與機(jī)架重疊共線，cos=+1,取最小值。當(dāng)=180°時(shí)，即曲柄與機(jī)架拉直共線，cos=-1,取最大值。

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin必出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線的兩個(gè)位置上，即

為

min或max時(shí)的兩個(gè)位置，比較這兩個(gè)位置傳動(dòng)角，即可求出最小傳動(dòng)角γmin。即：γ'min

=min

γ

"min=180°-max4vcABCDF123以AB為原動(dòng)件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)曲柄和機(jī)架處于兩共線位置時(shí)，連桿和輸出件的夾角最小和最大（）。B2DAC2B1C1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)γmin何時(shí)出現(xiàn)？FvcDB1C1342aAB1CbeC1A23B4導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)vB3F圖1B123AC圖2B4Ad12aC3evB3F三、急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù)1、極位夾角2、急回運(yùn)動(dòng)(quick-returnmotion)1、極位夾角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中曲柄與連桿兩次共線位置時(shí)曲柄之間所夾銳角稱為極位夾角。當(dāng)AB與BC兩次共線時(shí)，輸出件CD處于兩極限位置。搖桿在兩極限位置所夾角稱為擺角。極位夾角：當(dāng)搖桿處于兩極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的曲柄位置線所夾的銳角。B2C2B1C1A21C34BDabcd擺角極位夾角B2C2B1C1曲柄轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的時(shí)間搖桿點(diǎn)C的平均速度A21C34BDabcd擺角極位夾角v1v2))2、急回運(yùn)動(dòng)(quick-returnmotion)t1>t2v2>v1在曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，搖桿往復(fù)擺動(dòng)速度快慢不同的運(yùn)動(dòng)，稱為急回運(yùn)動(dòng)。v2>v1為了衡量搖桿急回作用的程度，用行程速比系數(shù)表示.3、行程速比系數(shù)(coefficientoftravelspeedvariation)

k為了衡量搖桿急回作用的程度，把從動(dòng)件往復(fù)擺動(dòng)平均速度的比值（大于1）稱為行程速比系數(shù)，即由極為夾角θ為

四桿機(jī)構(gòu)有無(wú)急回運(yùn)動(dòng)，取決于曲柄與連桿共線位置的夾角，即有無(wú)極位夾角

，不論是何種機(jī)構(gòu)，只要機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中具有極位夾角

，則該機(jī)構(gòu)就具有急回作用。角越大，則K值越大，說(shuō)明急回運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)也越顯著。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，原動(dòng)件AB以等速轉(zhuǎn)動(dòng)C1B1B2HC2偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2AB134eCab,有急回特性。曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)B2B1有急回特性。B1B2HH=2a,,無(wú)急回特性。314A對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)B2CabC1C2AB四、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置

指從動(dòng)件的傳動(dòng)角

=0°(或

=90°)時(shí)機(jī)構(gòu)所處的位置。（不考慮構(gòu)件的重力、慣性力和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力的影響）1、死點(diǎn)(deadpoint)位置B2C2vB踏板縫紉機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)腳AB1C1DFB

畫出壓力角1C234ABDabcdvBFB

對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)搖桿1為主動(dòng)件，當(dāng)連桿與曲柄共線時(shí)的位置，即：搖桿處于兩個(gè)極限位置時(shí)，經(jīng)過(guò)連桿2傳給從動(dòng)曲柄3的驅(qū)動(dòng)力F，通過(guò)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心A。對(duì)從動(dòng)曲柄3的有效力矩為零，故不能推動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng),機(jī)構(gòu)處于卡死位置，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置。此時(shí)傳動(dòng)角

=0°（或

=90°）。機(jī)構(gòu)是否有死點(diǎn)位置與哪一構(gòu)件為主動(dòng)件有關(guān)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)無(wú)死點(diǎn)位置，但有極限位置，當(dāng)搖桿為主動(dòng)件時(shí)有死點(diǎn)位置。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)以滑塊3為主動(dòng)件時(shí)有死點(diǎn)位置。平行四邊形機(jī)構(gòu)，連桿與曲柄共線時(shí)傳動(dòng)角為0°（轉(zhuǎn)向點(diǎn)），從動(dòng)曲柄可能向正反兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定，平行四邊形機(jī)構(gòu)可能變成反平行四邊形機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)，也有死點(diǎn)位置，在實(shí)際設(shè)計(jì)中常采用限制擺桿的角度來(lái)避免死點(diǎn)位置。死點(diǎn)位置的克服辦法例：縫紉機(jī)借助于帶輪的慣性通過(guò)死點(diǎn)。（1）利用飛輪慣性來(lái)克服死點(diǎn)位置蒸汽機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，左右車輪兩組曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，曲柄AB與A’B’位置錯(cuò)開(kāi)90°。（2）利用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列法來(lái)克服死點(diǎn)位置。2、死點(diǎn)位置在機(jī)構(gòu)中的作用鉆床工件夾緊機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)§3-4平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析一、研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法二、用速度瞬心法對(duì)平面機(jī)構(gòu)作速度分析三、用解析法對(duì)平面機(jī)構(gòu)作速度和加速度分析一、研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法

所謂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，就是對(duì)機(jī)構(gòu)的位移、速度和加速度進(jìn)行分析。（不考慮機(jī)構(gòu)外力及構(gòu)件的彈性變形等的影響）主要研究在已知原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的條件下，分析機(jī)構(gòu)中其余構(gòu)件上各點(diǎn)的位移、軌跡、速度和加速度，以及這些構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析1、位移（包括軌跡）分析2、速度分析3、加速度分析1、位移（包括軌跡）分析通過(guò)位移（包括軌跡）分析：可以確定某些構(gòu)件運(yùn)動(dòng)所需的空間或判斷它們運(yùn)動(dòng)時(shí)是否發(fā)生相互干涉；可以確定從動(dòng)件的行程;考查構(gòu)件或構(gòu)件上某點(diǎn)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定位置變化的要求。例如：V型發(fā)動(dòng)機(jī)（為了確定活塞的行程，就必須知道活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的極限位置為了確定機(jī)殼的外廓尺寸，就必須指導(dǎo)機(jī)構(gòu)中外端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所需要的運(yùn)動(dòng)空間范圍等。）2、速度分析通過(guò)速度分析：可以確定機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件的速度變化是否滿足工作要求。例如：牛頭刨床，要求工作行程中的速度接近等速，空行程時(shí)希望快速返回。速度分析是機(jī)構(gòu)加速度分析和受力分析的基礎(chǔ)。若功率已知，通過(guò)速度分析可以了解受力情況。P=Fv3、加速度分析通過(guò)加速度分析：可以確定各構(gòu)件及構(gòu)件上某些點(diǎn)的加速度，了解機(jī)構(gòu)加速度的變化規(guī)律。這是計(jì)算慣性力和研究機(jī)械動(dòng)力性能不可缺少的前提條件。在高速機(jī)械中，要對(duì)其動(dòng)強(qiáng)度、振動(dòng)等力學(xué)性能進(jìn)行計(jì)算，這些都與動(dòng)載荷和慣性力的大小和變化有關(guān)。所以，對(duì)高速機(jī)械加速度分析不能忽略。平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法速度瞬心法

相對(duì)速度圖解法解析法實(shí)驗(yàn)法圖解法圖解法：形象直觀，對(duì)構(gòu)件少的簡(jiǎn)單的平面機(jī)構(gòu)，用圖解法比較簡(jiǎn)單，但精度不高，且當(dāng)對(duì)機(jī)構(gòu)一系列位置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，需要反復(fù)作圖，很煩瑣。

解析法：直接用機(jī)構(gòu)已知參數(shù)和應(yīng)求的未知量建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，獲得精確的計(jì)算結(jié)果。二、用速度瞬心法對(duì)平面機(jī)構(gòu)作速度分析速度瞬心法用于對(duì)構(gòu)件數(shù)目少的機(jī)構(gòu)（凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、平面四桿機(jī)構(gòu)等）進(jìn)行速度分析，既直觀又簡(jiǎn)便。1、速度瞬心2、機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目3、機(jī)構(gòu)中瞬心位置的確定4、速度瞬心在平面機(jī)構(gòu)速度分析中的應(yīng)用1、速度瞬心

當(dāng)兩構(gòu)件作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在任一瞬時(shí)，都可以認(rèn)為它們是繞某一點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，該點(diǎn)稱為瞬時(shí)速度中心，簡(jiǎn)稱瞬心，以p12（或P21）表示。兩構(gòu)件在其瞬心處沒(méi)有相對(duì)速度。

瞬心的定義：互相作平面運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上，瞬時(shí)相對(duì)速度為零的點(diǎn)?；蛘哒f(shuō)，瞬時(shí)絕對(duì)速度相等的重合點(diǎn)（即等速重合點(diǎn)）。

若絕對(duì)速度等于零的瞬心，稱為絕對(duì)瞬心，即兩構(gòu)件之一是靜止的；絕對(duì)速度不等于零的瞬心稱為相對(duì)瞬心，即兩構(gòu)件都是運(yùn)動(dòng)的。瞬心Pij表示構(gòu)件i與構(gòu)件j的瞬心。2、機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目

因?yàn)槊績(jī)蓚€(gè)構(gòu)件就有一個(gè)瞬心，所以由m個(gè)構(gòu)件（含機(jī)架）組成的機(jī)構(gòu)，總的瞬心數(shù)K為k=m(m-1)/2m----機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件（含機(jī)架）數(shù)。3、機(jī)構(gòu)中瞬心位置的確定（1）直接用瞬心定義確定機(jī)構(gòu)瞬心位置（2）用三心定理確定機(jī)構(gòu)瞬心位置（1）直接用瞬心定義確定機(jī)構(gòu)瞬心位置兩構(gòu)件是通過(guò)運(yùn)動(dòng)副直接聯(lián)接在一起的，其瞬心的位置可直接由定義確定。1）當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心即為該兩構(gòu)件的瞬心P12。

2）當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成移動(dòng)副時(shí)，因兩構(gòu)件間任一重合點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度方向均平行于導(dǎo)路，瞬心P12必位于移動(dòng)副導(dǎo)路的垂直方向上的無(wú)窮遠(yuǎn)處。

3）兩構(gòu)件以平面高副相聯(lián)接時(shí)，當(dāng)兩構(gòu)件作純滾動(dòng)，接觸點(diǎn)相對(duì)速度為零，該接觸點(diǎn)M即為瞬心P12；

若高副元素間既作相對(duì)滾動(dòng)，又作相對(duì)滑動(dòng)，由于相對(duì)速度v12存在，并且其方向沿切線方向，瞬心P12必位于過(guò)接觸點(diǎn)的公法線（切線的垂線）n---n上，具體在法線的哪一點(diǎn)，須根據(jù)其它條件再作具體分析確定。

（2）用三心定理確定機(jī)構(gòu)瞬心位置三心定理：三個(gè)彼此作平面平行運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的三個(gè)瞬心必在同一直線上。

k=m(m-1)/2=3（3-1）/2=3證明如下:假設(shè)構(gòu)件3固定，構(gòu)件1、2分別繞轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B回轉(zhuǎn)，構(gòu)件1、2不組成運(yùn)動(dòng)副，它們間作非直接接觸的平面運(yùn)動(dòng)。三構(gòu)件有三個(gè)瞬心即P13、P23、P12，其中P13、P23為絕對(duì)瞬心，位于轉(zhuǎn)動(dòng)副中心；證明構(gòu)件1、2的相對(duì)瞬心P12與P13、P23在一條支線上。反證法：假設(shè)瞬心P12不在P13與P23的連線上，而在圖中任一點(diǎn)K上，則構(gòu)件1、2在點(diǎn)K的速度vK1vK2的速度方向，必須分別垂直于P13K、P23K，可見(jiàn)構(gòu)件vK1vK2的速度方向不同。

由定義，瞬心P12應(yīng)是構(gòu)件1和2上的絕對(duì)速度相同（大小相等、方向相同）的等速重合點(diǎn)，故瞬心P12必不在K點(diǎn)。

只有當(dāng)P12位于P13、P23的連線上時(shí)，構(gòu)件1及2的重合點(diǎn)的速度方向才能一致，故P12與P13,P23必在同一直線上。即第三個(gè)瞬心P12應(yīng)與P13,P23共線。3、速度瞬心在平面機(jī)構(gòu)速度分析中的應(yīng)用舉例1）平面四桿機(jī)構(gòu)2）凸輪機(jī)構(gòu)1）平面四桿機(jī)構(gòu)（1）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）

已知：各桿長(zhǎng)度及ω1;

求：所有瞬心及ω3..ABCD

解：K=6

即P12、P13、P14、P23、P24、P34，

其中P12、P14、P23、P34由定義求得；

P13必在三構(gòu)件1、2、3的兩瞬心P12和P23的連線上，又在三構(gòu)件1、3、4兩瞬心P14和P34的連線上，所以在上述兩直線的交點(diǎn)處。

P24必在P12、P14

和P23、P34兩連線的交點(diǎn)上.由瞬心定義：P13為構(gòu)件1、3的等速重合點(diǎn)。μl=構(gòu)件實(shí)際長(zhǎng)度(m)/圖紙上的長(zhǎng)度(mm)從動(dòng)件的角速度ω3

主、從動(dòng)件傳動(dòng)比等于該兩構(gòu)件的絕對(duì)瞬心至其相對(duì)瞬心距離的反比。在多桿機(jī)構(gòu)中，不直接接觸的兩構(gòu)i,j的瞬心在包含該二構(gòu)件（i,j）的兩組3構(gòu)件瞬心連線的交點(diǎn)上。（2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知：各構(gòu)件尺寸及ω1求：V3及各瞬心解：K=6

即：P12、P13、P14、P23、P24、P34六個(gè)瞬心；其中P12、P14、P23、P34由定義求得；相對(duì)瞬心P13為曲柄1和滑塊3的等速重合點(diǎn)，相對(duì)瞬心P24為連桿2和機(jī)架4的等速重合點(diǎn)

故滑塊移動(dòng)速度為2）凸輪機(jī)構(gòu)已知：各構(gòu)件尺寸及ω1求：V2及各瞬心解：K=3，

即P12、P13、P23；P13為轉(zhuǎn)動(dòng)副瞬心，P23為移動(dòng)副瞬心，

由于凸輪1和從動(dòng)件2是高副接觸（既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)），P12應(yīng)在過(guò)M點(diǎn)的n—n線上,且在直線和n—n線的交點(diǎn)處。瞬心P12是凸輪1和從動(dòng)件2的等速重合點(diǎn)，從動(dòng)件的移動(dòng)速度為：

例1：求機(jī)構(gòu)的瞬心位置12341）P12P23P34P14解：k=m(m-1)/2=6（P13）（P24）2）解：k=m(m-1)/2=3P13P23P12

例2：圖示擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪為一偏心圓盤，半徑r=30mm，偏距e=10mm，lAB=90mm，lBC=30mm，ω1=20rad/s。（1）求機(jī)構(gòu)的所有瞬心；（2）用瞬心法求υc。

eB312ArC用瞬心法作速度分析，對(duì)于四桿機(jī)構(gòu)、平面高副機(jī)構(gòu)很方便，但對(duì)于多桿機(jī)構(gòu)的速度分析很繁瑣，且缺點(diǎn)是無(wú)法進(jìn)行加速度分析。三、用解析法對(duì)平面機(jī)構(gòu)作速度和加速度分析1、基本方法2、桿組法運(yùn)動(dòng)分析的數(shù)學(xué)模型3、運(yùn)動(dòng)分析舉例1、基本方法用解析法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的內(nèi)容包括位移分析、速度分析和加速度分析，但關(guān)鍵問(wèn)題是位移分析。即首先建立機(jī)構(gòu)的位置方程，然后將其對(duì)時(shí)間求一次、二次導(dǎo)數(shù)，即可得到機(jī)構(gòu)的速度、加速度方程，完成機(jī)構(gòu)的分析?；痉椒?/p>

隨著現(xiàn)代數(shù)學(xué)工具日益完善和計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，快速、精確的解析法已占主導(dǎo)地位。目前，應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)分析解析法，由于所用的數(shù)學(xué)工具不同，其方法名稱也不同，如復(fù)數(shù)矢量法、矩陣法、矢量方程法等。這些方法只是使用不同數(shù)學(xué)工具而并未涉及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析方法的本質(zhì)。按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的本質(zhì)不同可分為以下三類：1）整體分析法：把所研究的機(jī)構(gòu)放在直角坐標(biāo)系中，把整個(gè)機(jī)構(gòu)作為研究對(duì)象，由已知數(shù)據(jù)求出待求參數(shù)。針對(duì)不同機(jī)構(gòu)建立適合該種機(jī)構(gòu)的具體數(shù)學(xué)模型。此方法有較系統(tǒng)的理論，適用于機(jī)構(gòu)的綜合，編程簡(jiǎn)單，但每種機(jī)構(gòu)都要單獨(dú)重新編程，所以通用性差。2）把機(jī)構(gòu)視為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)系，對(duì)各運(yùn)動(dòng)副間以桿長(zhǎng)為約束建立非線性方程組，進(jìn)行位置求解，然后再求解速度和加速度，該方法通用性很強(qiáng)，但計(jì)算程序復(fù)雜龐大。3）桿組法：首先把組成機(jī)構(gòu)的基本桿組作為研究對(duì)象，分別建立各個(gè)基本桿組的子程序，由于平面連桿機(jī)構(gòu)都是由I級(jí)機(jī)構(gòu)+基本桿組組成，所以對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，只需根據(jù)其組成原理和特點(diǎn)，編一個(gè)正確地調(diào)用所需基本桿組子程序的主程序即可。

機(jī)構(gòu)由I級(jí)機(jī)構(gòu)+基本桿組組成，當(dāng)給定I級(jí)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，機(jī)構(gòu)中各基本桿組的運(yùn)動(dòng)是確定的、可解的。因此，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析可以從I級(jí)機(jī)構(gòu)開(kāi)始，通過(guò)逐次求解各基本桿組來(lái)完成。即把Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)和各類基本桿組看成各自獨(dú)立的單元，分別建立其運(yùn)動(dòng)分析的數(shù)學(xué)模型，然后再編制成通用子程序，對(duì)其位置、速度及加速度和角速度、角加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行求解。當(dāng)對(duì)具體機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，可以通過(guò)調(diào)用原動(dòng)件和機(jī)構(gòu)中所需的基本桿組的通用子程序來(lái)解決，這樣，可快速求解出各桿件及其上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。這種方法稱為桿組法。用解析法作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的步驟：1、建立機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的數(shù)學(xué)模型2、進(jìn)行框圖設(shè)計(jì)3、根據(jù)框圖編程，上機(jī)調(diào)試。整體分析法舉例

例1：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析已知：各桿的長(zhǎng)度和AB的等角速度，求:在AB回轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中BC、CD桿的位置角、角速度、角加速度。φφφ位置方程：l1cosφ1＋l2cosφ2－l3cosφ3－l4＝０l(fā)1sinφ1＋l2sinφ2－l3sinφ3＝０φφφ例2：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析已知：桿長(zhǎng)和的角速度，求:２桿的位置、角速度、角加速度，滑塊的位移、速度、加速度。Sφ2位置方程：l1cosφ1＋l2cosφ2＝sl1sinφ1＋l2sinφ2＝e2、桿組法運(yùn)動(dòng)分析的數(shù)學(xué)模型在生產(chǎn)實(shí)際中，應(yīng)用最多的是Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)，Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)和Ⅳ級(jí)機(jī)構(gòu)應(yīng)用較少，主要討論Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析問(wèn)題。（1）同一構(gòu)件上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分析（2）RRRⅡ級(jí)桿組的運(yùn)動(dòng)分析（3）RRPⅡ級(jí)桿組的運(yùn)動(dòng)分析（1）同一構(gòu)件上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分析

指已知構(gòu)件AB上一點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（位置、速度和加速度）和構(gòu)件的角位置、角速度和角加速度以及已知點(diǎn)A到所求點(diǎn)B的距離AB=li；求：同一構(gòu)件上任意點(diǎn)B的位置、速度和加速度。此方法常用于求解原動(dòng)件（Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)）、連桿和搖桿上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。1）位置分析B點(diǎn)的矢量方程：其投影坐標(biāo)方程：(3-13)2）速度和加速度分析速度方程：(3-14)加速度方程：(3-15)式中：分別是構(gòu)件的角速度和角加速度若點(diǎn)A為固定轉(zhuǎn)動(dòng)副（與機(jī)架固聯(lián)），則A點(diǎn)的速度、加速度為零，構(gòu)件AB和機(jī)架組成Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)。若，B點(diǎn)相當(dāng)于搖桿上點(diǎn)；若，B點(diǎn)相當(dāng)于曲柄上的點(diǎn)。若A點(diǎn)不固定，構(gòu)件AB相當(dāng)于作平面運(yùn)動(dòng)的連桿。（2）RRRⅡ級(jí)桿組的運(yùn)動(dòng)分析已知：兩桿長(zhǎng)li、lj及兩外運(yùn)動(dòng)副B、D的位置（xB、yB、xD、yD），速度（x'B、y'B、x'D、y'D）和加速度（x¨B、y¨B、x¨D、y¨D）。求：內(nèi)運(yùn)動(dòng)副C的位置（xc、yc），速度（x'c、y'c），加速度（x¨c、y¨c）,以及兩桿的位置角（φi、φj），角速度（φ'i、φ'j）和角加速度（φ¨i、φ¨j）。解：1）C點(diǎn)位置方程：①C位置方程：(3-16)②求

i：移項(xiàng)后分別平方相加，消去

j得：解方程式中：“+”表示B、C、D三運(yùn)動(dòng)副為順時(shí)針排列（實(shí)線位置）；“－”表示B、C、D三運(yùn)動(dòng)副為逆時(shí)針排列（虛線位置）。得：（3-17）③求φj將

i

代入可求得φj代入可求得xc、yc（3-18）2）速度方程對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得兩桿的角速度：將式（3-19）內(nèi)運(yùn)動(dòng)副C點(diǎn)的速度為：（3-20）對(duì)（3-16）求導(dǎo)3）加速度方程：對(duì)（3-19）求導(dǎo)，兩桿的角加速度（3-21）內(nèi)運(yùn)動(dòng)副C點(diǎn)的加速度為：對(duì)（3-20）求導(dǎo)，（3-22）（3）RRPⅡ級(jí)桿組的運(yùn)動(dòng)分析滑塊導(dǎo)路方向角φj和計(jì)算位移S(未知)時(shí)參考點(diǎn)K的位置或K點(diǎn)和導(dǎo)路運(yùn)動(dòng)參數(shù)已知：桿長(zhǎng)求：內(nèi)運(yùn)動(dòng)副C、D的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：解：1）位置方程由得（3-23）消去s得：③將其代入可求得：xc、yc，④代入下式即可求得滑塊的位移S（3-24）⑤滑塊D點(diǎn)的位置方程：（3-25）桿的角速度2〉速度方程：滑塊D沿導(dǎo)路的移動(dòng)速度（3-26）（3-27）內(nèi)運(yùn)動(dòng)副C的速度（對(duì)3-23求導(dǎo)）外移動(dòng)副D的速度：（對(duì)3-25求導(dǎo)）（3-28）（3-29）滑塊沿導(dǎo)路移動(dòng)加速度3〉加速度方程：（對(duì)3-26、3-27求導(dǎo)）桿的角加速度（3-30）內(nèi)回轉(zhuǎn)副C點(diǎn)加速度：（對(duì)3-28求導(dǎo)）外移動(dòng)副C點(diǎn)加速度：（對(duì)3-29求導(dǎo)）（3-31）（3-32）3、運(yùn)動(dòng)分析舉例例：圖示六桿機(jī)構(gòu)中，已知各桿長(zhǎng)及H，曲柄的角速度.求：滑塊F點(diǎn)的位移、速度和加速度。解：1、劃分基本桿組該六桿機(jī)構(gòu)是由Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)AB、RRRⅡ級(jí)基本桿組BCD和RRPⅡ級(jí)基本桿組EF組成。2、求解步驟1）調(diào)用Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)AB子程序，求同一構(gòu)件上點(diǎn)B的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。2）在RRRⅡ級(jí)基本桿組BCD中已知B、D兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)后，調(diào)用RRR基本組子程序求解內(nèi)運(yùn)動(dòng)副C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和桿件2、3的角運(yùn)動(dòng)參數(shù)。3）E相當(dāng)于BC桿（同一構(gòu)件）上的點(diǎn)，在已知C點(diǎn)或B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)情況下，調(diào)用同一構(gòu)件上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分析子程序，求出E點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。4）調(diào)用RRPⅡ級(jí)基本桿組EF子程序求出滑塊F的位移、速度和加速度?！?-6平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征及設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題二、導(dǎo)引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)三、函數(shù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)三、軌跡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一、四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征及設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題1、四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征2、四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題1、四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征（1）連架桿轉(zhuǎn)角曲線（）從動(dòng)件的角位移隨主動(dòng)件轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系曲線稱為連架桿轉(zhuǎn)角曲線。用（）表示。連架桿轉(zhuǎn)角曲線是一個(gè)周期性函數(shù)曲線，其形狀及最大值取決于四桿機(jī)構(gòu)的相對(duì)尺寸大小。不同相對(duì)尺寸的四桿機(jī)構(gòu)有不同的（）曲線。因此，可以用一條（）曲線來(lái)表征一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)。它表征該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征。即四桿機(jī)構(gòu)中兩連架桿間的傳動(dòng)比關(guān)系，或兩連架桿轉(zhuǎn)角間的變化關(guān)系（2）連桿曲線與連桿轉(zhuǎn)角曲線（）連桿曲線：四桿機(jī)構(gòu)的連桿作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)，其上任一點(diǎn)M所實(shí)現(xiàn)的封閉軌跡曲線稱為連桿曲線。連桿曲線的形狀與機(jī)構(gòu)尺寸及M點(diǎn)的位置有關(guān)。一個(gè)基本尺寸一定的四桿機(jī)構(gòu)，其連桿平面上的不同點(diǎn)可以形成無(wú)窮多條形狀各異的連桿曲線，所以，就難以用一條連桿曲線表征該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征。連桿轉(zhuǎn)角曲線連桿轉(zhuǎn)角曲線(coupleranglecurve)：四桿機(jī)構(gòu)連桿平面上任一條標(biāo)線（如BC）與x軸正向夾角β，它隨原動(dòng)件AB轉(zhuǎn)角

的變化曲線稱為連桿轉(zhuǎn)角曲線，用β(

)表示。

當(dāng)機(jī)構(gòu)的基本尺寸一定時(shí)，只存在一條形狀確定的β(

)曲線。因此，可以用一條β(

)曲線來(lái)表征一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)。不同相對(duì)尺寸的四桿機(jī)構(gòu)，具有不同的（）曲線和β(

)曲線，任意一條（）或β(

)曲線都可以看成是一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)所固有的特性，它們之間可以相互轉(zhuǎn)換，所以，只要一種曲線就可以表示四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征。2、四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題1）實(shí)現(xiàn)剛體給定位置的設(shè)計(jì)（導(dǎo)引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)）2）實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)（函數(shù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)）3）實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡的設(shè)計(jì)（軌跡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)）1）實(shí)現(xiàn)剛體給定位置的設(shè)計(jì)要求所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能引導(dǎo)連桿順序通過(guò)一系列給定的位置。即要求連桿能依次占據(jù)一系列給定的位置(或者滿足預(yù)定的連桿位置要求)。飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)要求機(jī)構(gòu)能引導(dǎo)連桿按一定方位通過(guò)預(yù)定位置，所以稱為導(dǎo)引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。鑄造砂型機(jī)的翻箱機(jī)構(gòu)2）實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)要求所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)的主、從動(dòng)連架桿之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系能滿足若干組對(duì)應(yīng)位置關(guān)系或某種給定的函數(shù)關(guān)系。或是要求主動(dòng)連架桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定的條件下，從動(dòng)件能夠準(zhǔn)確或近似地滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求。這類設(shè)計(jì)統(tǒng)稱為函數(shù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，又稱為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。車門開(kāi)閉機(jī)構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)C1DAB1E1HB2C2E2滑移齒輪操縱機(jī)構(gòu)牛頭刨床中的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)對(duì)數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)3）實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡的設(shè)計(jì)要求所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)連桿上一點(diǎn)的軌跡能與給定的曲線相一致，或能依次通過(guò)曲線上的若干個(gè)有序列的點(diǎn)。稱為軌跡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。鶴式起重機(jī)

攪拌機(jī)連桿二、導(dǎo)引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

給定連桿若干個(gè)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)）。

圖解法解析法數(shù)值比較法1、圖解法

已知連桿上兩轉(zhuǎn)動(dòng)副中心的距離為L(zhǎng)BC,又已知連桿的兩工作位置B1C1；B2C2。

設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。給定連桿的兩個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)解：關(guān)鍵找出A，D兩鉸鏈。給定連桿的三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)：給定連桿的三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)：ADB1B2B3C1C2C32、解析法

若給定連桿的若干個(gè)位置為B1C1、B2C2、…、BjCj，要設(shè)計(jì)一個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，關(guān)鍵是要設(shè)計(jì)兩個(gè)連架桿，使Bj點(diǎn)和Cj點(diǎn)可分別繞兩個(gè)定點(diǎn)A、D轉(zhuǎn)動(dòng)。若B1、B2、…、Bj位于某個(gè)圓弧上，稱之為圓點(diǎn)，該圓弧的中心稱為中心點(diǎn)A

，則圓點(diǎn)B即可作為連桿上的鉸鏈中心，中心點(diǎn)A可作為連架桿與機(jī)架的鉸鏈中心。

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，連架桿AB必須保持定長(zhǎng)，即滿足定長(zhǎng)約束方程：自位置1至位置j的矩陣式中中心點(diǎn)A和圓點(diǎn)B1未知，即該式中共有四個(gè)未知數(shù)：Ax；Ay；B1x；B1y。

若給定連桿5個(gè)位置時(shí)，即j=5，可列四個(gè)方