1、3.1 四桿機構四桿機構的的基本形式基本形式3.23.2 四桿機構四桿機構的基本特性的基本特性3.33.3 四桿機構四桿機構的演化的演化3.43.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計3.13.1 四桿機構基本形式四桿機構基本形式結構特點：結構特點：四個運動副均為轉動副四個運動副均為轉動副組成：組成： 機架、連桿、連架桿機架、連桿、連架桿機架：機架：固定不動的構件固定不動的構件ADAD連架桿：連架桿：直接與機架相連的構直接與機架相連的構件件ABAB、CDCD連桿：連桿：不與機架相連的構件不與機架相連的構件BCBC曲柄：曲柄：能作整周轉動的連架桿能作整周轉動的連架桿搖桿：搖桿：不能作整周轉動的

2、連架桿不能作整周轉動的連架桿1B2C31B2C34AD連桿連桿連架桿連架桿連架桿連架桿機架機架1234ABCD曲柄曲柄搖桿搖桿( (擺桿擺桿) )( (周轉副周轉副) )( (擺轉副擺轉副) )四桿機構四桿機構分類分類按連架桿不同運動形式分：按連架桿不同運動形式分：(1) (1) 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構(2)(2) 雙曲柄機構雙曲柄機構(3)(3) 雙搖桿機構雙搖桿機構連桿連桿連架桿連架桿連架桿連架桿1234ABCD4AD23作機架曲柄搖桿機構14AD23作機架雙搖桿機構4AD1231作機架雙曲柄機構曲柄搖桿機構4AD123(1) (1) 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構結構特點：結構特點：連架桿連

3、架桿1 1為曲柄，為曲柄，3 3為搖桿為搖桿運動變換：運動變換：轉動轉動搖動搖動舉例：舉例：攪拌器機構攪拌器機構、雷達天線機構雷達天線機構、雨刮器雨刮器1234(2) (2) 雙曲柄機構雙曲柄機構結構特點：結構特點：二連架桿均為曲柄二連架桿均為曲柄運動變換：運動變換：轉動轉動轉動，通常二轉速不相等轉動，通常二轉速不相等舉例：舉例：振動篩機構振動篩機構特殊雙曲柄機構特殊雙曲柄機構平行四邊形機構平行四邊形機構結構特點：結構特點：二曲柄等速二曲柄等速運動不確定問題運動不確定問題車門開閉機構車門開閉機構反平行四邊形機構反平行四邊形機構結構特點：結構特點：二曲柄轉向相反二曲柄轉向相反(3) (3) 雙搖

4、桿機構雙搖桿機構 結構特點：結構特點：二連架桿均為搖桿二連架桿均為搖桿運動變換：運動變換：擺動擺動擺動擺動舉例舉例: : 鶴式起重機鶴式起重機起重機特殊機構特殊機構等腰梯形機構等腰梯形機構實例實例: : 汽車前輪轉向機構汽車前輪轉向機構3.2 平面平面四桿機構的工作特性四桿機構的工作特性1 1 曲柄存在條件曲柄存在條件2 2 急回特征急回特征3 3 壓力角壓力角4 4 死點死點連桿連桿連架桿連架桿連架桿連架桿1234ABCD1 1 曲柄存在條件曲柄存在條件曲柄存在條件：曲柄存在條件：1. 1. 最短桿與最長桿長度之和小于或等于最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和其余兩桿長度之和2.

5、 2. 最短桿是連架桿或機架最短桿是連架桿或機架最短桿最短桿參與構成的轉動副都是參與構成的轉動副都是整周副整周副 其余均為擺轉副其余均為擺轉副推論推論1 1： 當當Lmax+Lmin L( (其余兩桿長度之和其余兩桿長度之和) )時時最短桿是連架桿之一最短桿是連架桿之一 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構最短桿是機架最短桿是機架 雙曲柄機構雙曲柄機構最短桿是連桿最短桿是連桿 雙搖桿機構雙搖桿機構推論推論2： 當當Lmax+Lmin L(其余兩桿長度之和其余兩桿長度之和)時時 雙搖桿機構雙搖桿機構ABCDabcdlmax+lmin l余1+l余2雙曲柄機構雙搖桿機構曲柄搖桿機構可能有曲柄機架是否最短構件的

6、對邊最短構件的鄰邊最短構件四桿機構類型的判別四桿機構類型的判別當回程所用時間小于工作行程所用時間時，稱該機構具有當回程所用時間小于工作行程所用時間時，稱該機構具有急回特征急回特征極位夾角：極位夾角： 急回特性分析：急回特性分析： 1 = C 1 = 1 t1 =1800 + 2 = 1 t2 =1800 - t1 t2 , v2 v1行程速比系數行程速比系數K K 2 2 急回特征急回特征K=1, K=1, 無急回特性無急回特性qKqK急回特征越顯著急回特征越顯著1jB2C212v2v1 00212112122112180180tttCCtCCvvK/11180 KK 慢快v急回特性的應用例：

7、急回特性的應用例：牛頭刨牛頭刨工作要求工作要求B1C14ABCD231 外力作用方向外力作用方向與被推動件在力的作用點處的與被推動件在力的作用點處的絕對絕對速度方向速度方向間所夾的銳角。間所夾的銳角。傳動角傳動角是壓力角的余角是壓力角的余角ACBDvBF vcFFtFn1jABCD1234FvcAB134C12越小越小, ,傳力性能越好。傳力性能越好。越大越大, ,傳力性能越好。傳力性能越好。 cosFFt有效分力有效分力 sinFFn法向分力外力F傳動角：傳動角：連桿與從動件所夾的銳角連桿與從動件所夾的銳角 。 =90- 3 3 壓力角壓力角：最小傳動角分析最小傳動角分析死點死點: :傳動角

8、為零傳動角為零 =0=0( (連桿與從動件共線連桿與從動件共線),),機構頂死機構頂死4 4 死點死點B1C1B2C24ABCD231Fv=00Fv=00=00C2B2=00BACB1C利用構件慣性力利用構件慣性力 實例實例: :家用縫紉機家用縫紉機采用多套機構錯位排列采用多套機構錯位排列 實例實例: :蒸汽機車車輪聯動機構蒸汽機車車輪聯動機構 蒸汽機車兩側利用錯位排列的兩套曲柄滑塊機構使車輪聯蒸汽機車兩側利用錯位排列的兩套曲柄滑塊機構使車輪聯動機構通過死點動機構通過死點克服死點的措施克服死點的措施 GGEFEF實例實例: :飛機起落架機構飛機起落架機構死點的利用死點的利用折疊家具機構折疊家具

9、機構=00動畫動畫1 1 改變構件的形狀和運動尺寸改變構件的形狀和運動尺寸偏心曲柄滑塊機構偏心曲柄滑塊機構對心曲柄滑快機構對心曲柄滑快機構曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構雙滑塊機構雙滑塊機構 正弦機構正弦機構s=l sin l3.3 四桿機構四桿機構的演化的演化3 3 選不同的構件為機架選不同的構件為機架偏心輪機構偏心輪機構導桿機構導桿機構擺動導桿機構擺動導桿機構轉動導桿機構轉動導桿機構314A2BC曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構314A2BC2 2 改變運動副的尺寸改變運動副的尺寸牛頭刨床牛頭刨床小型刨床小型刨床應用實例應用實例: :應用實例應用實例B234C1A自卸卡車舉升機構自

10、卸卡車舉升機構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13C4AB2A1C234B導桿機構導桿機構314A2BC曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構314A2BC搖塊機構搖塊機構314A2BC選不同的構件為機架選不同的構件為機架314A2BC直動滑桿機構直動滑桿機構手搖唧筒手搖唧筒這種通過選擇不同構件作為機架以獲得不同機構的這種通過選擇不同構件作為機架以獲得不同機構的方法稱為：方法稱為：機構的倒置機構的倒置導桿機構導桿機構314A2BC曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構314A2BC搖塊機構搖塊機構314A2BC選不同的構件為機架選不同的構件為機架偏心輪機構偏心輪機

11、構曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構( (擴大回轉副擴大回轉副) )偏心輪機構偏心輪機構偏心輪機構（續）偏心輪機構（續）對心式曲柄滑塊機構對心式曲柄滑塊機構偏心輪機構偏心輪機構1B24AC3h=2lAB4C231BA B副擴大曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構1B2C34AD曲線導軌曲柄滑塊機構曲線導軌曲柄滑塊機構lCD e 01B24AC3偏置式曲柄滑塊機構偏置式曲柄滑塊機構對心式曲柄滑塊機構對心式曲柄滑塊機構1B24AC3e3D1B2C4A對對CDCD桿等效轉化桿等效轉化轉動副變成移動副轉動副變成移動副導桿機構導桿機構選不同構件作機架選不同構件作機架機構倒置機構倒置曲柄滑塊機構曲柄滑塊

12、機構導桿機構導桿機構變更機架變更機架曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構導桿機構導桿機構曲柄搖塊機構曲柄搖塊機構移動導桿機構移動導桿機構曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構移動導桿機構移動導桿機構 連桿機構設計的基本問題連桿機構設計的基本問題 機構選型機構選型根據給定的運動要求選擇機構根據給定的運動要求選擇機構的類型；的類型；尺度綜合尺度綜合確定各構件的尺度參數確定各構件的尺度參數( (長度尺寸長度尺寸) )。 同時要滿足其他輔助條件：同時要滿足其他輔助條件：a)結構條件（如要求有曲柄、桿長比恰當、運動副結構合理等）;b)動力條件（如min）;c)運動連續性條件等。3.4 3.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計

13、ADCB飛機起落架飛機起落架BC（1 1）滿足預定的運動規律，兩連架桿轉角對應，如）滿足預定的運動規律，兩連架桿轉角對應，如: :飛機起飛機起落架、函數機構。落架、函數機構。函數機構函數機構要求兩連架桿的轉角要求兩連架桿的轉角滿足函數滿足函數 y=logxy=logxxy=logxABCD兩類設計要求：兩類設計要求：如如鑄造翻箱機構鑄造翻箱機構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180180 CBABDC（2 2）滿足預定的連桿位置要求）滿足預定的連桿位置要求E 計算計算180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);已知：已知：CDCD桿長，擺角桿長，

14、擺角及及K K， 設計此機構。步驟如下：設計此機構。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C C2 2PCPC1 1C C2 2，作作C1PC1P使使作作P CP C1 1C C2 2的外接圓的外接圓，則則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l l1 1 ，連桿為連桿為l l2 2 ，則則: :以以A A為圓心，為圓心，A C2A C2為半徑作弧交于為半徑作弧交于E,E,得：得： l1 =ECEC1 1/ 2 / 2 l l2 2 = A C = A C1 1ECEC1 1/ 2/ 2,A,A

15、 C2= =l2- - l1= = l1 =( A C=( A C1 1A CA C2 2)/)/ 2 C2C1P=90, ,交于交于P;P; 90-P A A C1= = l1+ +l2C1C2DA一、按給定的行程速比系數一、按給定的行程速比系數K K設計四桿機構設計四桿機構（1 1）曲柄搖桿機構）曲柄搖桿機構ADmn=D分析：分析：由于由于與導桿擺角與導桿擺角相等，設計此相等，設計此 機機構時，僅需要確定曲柄構時，僅需要確定曲柄 a 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AD=d, AD=d, 則則

16、: : a=dsin(a=dsin(/2)/2)。=Ad作角分線作角分線; ;已知：機架長度已知：機架長度d d，K K，設計此機構。，設計此機構。（2 2） 導桿機構導桿機構E222aeH已知已知K K，滑塊行程，滑塊行程H H，偏距，偏距e e，設計此機構設計此機構 。計算計算: : 180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);作作C1 C2 C1 C2 H H作射線作射線C1O C1O 使使C C2 2C C1 1O=90O=90, , 以以O O為圓心，為圓心，C1OC1O為半徑作圓。為半徑作圓。以以A A為圓心，為圓心，A C1A 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C2OC2O使使C C1 1C C2 2 O=90 O=90。 作偏距線作偏距線e e，交圓弧于，交圓弧于A A，即為所求。，即為所求。C1C2909