1、第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動特點(diǎn)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)二、連桿機(jī)構(gòu)的分類二、連桿機(jī)構(gòu)的分類 根據(jù)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動分為：根據(jù)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動分為： 平面連桿機(jī)構(gòu)，空間連桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)，空間連桿機(jī)構(gòu)。 若干個(gè)構(gòu)件全用低副聯(lián)若干個(gè)構(gòu)件全用低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，也稱之接而成的機(jī)構(gòu)，也稱之為低副機(jī)構(gòu)。為低副機(jī)構(gòu)。一、一、 連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：產(chǎn)生動載荷（慣性力），不適合高速。產(chǎn)生動載荷（慣性力），不適合高速。設(shè)計(jì)較復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。設(shè)計(jì)較復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。構(gòu)件和運(yùn)動副多，累積誤差大，精度和

2、效率較低構(gòu)件和運(yùn)動副多，累積誤差大，精度和效率較低。采用低副，面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損采用低副，面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損 形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度。形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度。改變桿的相對長度，從動件運(yùn)動規(guī)律不同。改變桿的相對長度，從動件運(yùn)動規(guī)律不同。連桿曲線豐富。可滿足不同要求。連桿曲線豐富。可滿足不同要求。三、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)三、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第二節(jié)第二節(jié) 平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)定義：全部由轉(zhuǎn)動副組成的平面四桿機(jī)構(gòu)定義：全部由轉(zhuǎn)動副組成的平面四桿機(jī)構(gòu)稱

3、為稱 為 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu)鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) ( F o u r - B a r ( F o u r - B a r Mechanism)Mechanism)。 連架桿連架桿與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件1,3；機(jī)機(jī) 架架固定不動的構(gòu)件；曲曲 柄柄能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿1；搖搖 桿桿僅能在某一角度往復(fù)擺動的連架桿3。連連 桿桿連接兩連架桿且作平面運(yùn)動的構(gòu)件；機(jī)架機(jī)架連架桿連架桿連架桿連架桿連桿連桿- -曲柄曲柄- -搖桿搖桿2ADBC314一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本概念一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本概念第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式鉸鏈四桿

4、機(jī)構(gòu)的基本型式（一）曲柄搖桿機(jī)構(gòu) （Crank-Rocker Mechanism）（二）雙曲柄機(jī)構(gòu) （Double Crank Mechanism）（三）雙搖桿機(jī)構(gòu) （Double Rocker Mechanism）第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（一）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（一）曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 特點(diǎn)：兩連架桿一個(gè)是曲柄（整周轉(zhuǎn)）；一個(gè)是搖桿（擺動）特點(diǎn)：兩連架桿一個(gè)是曲柄（整周轉(zhuǎn)）；一個(gè)是搖桿（擺動） 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)1 1、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：（1 1）兩連架桿一個(gè)是曲柄（整周轉(zhuǎn)），一個(gè)是搖）兩連架桿一個(gè)是曲柄（整周轉(zhuǎn)），一個(gè)是搖桿（擺動）；（桿（擺動）；（2 2）曲柄勻速回轉(zhuǎn)時(shí)，搖桿變速擺動。）曲

5、柄勻速回轉(zhuǎn)時(shí)，搖桿變速擺動。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)主動件：曲柄（飛輪）主動件：曲柄（飛輪）從動件：搖桿（接收器）從動件：搖桿（接收器）運(yùn)動：勻速回轉(zhuǎn)運(yùn)動：勻速回轉(zhuǎn)運(yùn)動：往復(fù)擺動運(yùn)動：往復(fù)擺動2 2、應(yīng)用、應(yīng)用雷達(dá)天線俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)2 2、應(yīng)用、應(yīng)用顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)從動件：搖桿（動顎板）從動件：搖桿（動顎板）主動件：曲柄（曲軸）主動件：曲柄（曲軸）運(yùn)動：往復(fù)擺動運(yùn)動：往復(fù)擺動運(yùn)動：連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動：連續(xù)回轉(zhuǎn)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)應(yīng)用：應(yīng)用：第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)( (二二) ) 雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)

6、特點(diǎn)：兩連架桿都是曲柄（整周轉(zhuǎn)）且不等長特點(diǎn)：兩連架桿都是曲柄（整周轉(zhuǎn)）且不等長 主動曲柄勻速轉(zhuǎn)，從動曲柄變速轉(zhuǎn)動主動曲柄勻速轉(zhuǎn)，從動曲柄變速轉(zhuǎn)動 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)如何消除不確定現(xiàn)象：1 1、慣性飛輪、慣性飛輪 2 2、加虛約束、加虛約束 3 3、靠自重、靠自重第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)(三) 雙搖桿機(jī)構(gòu)：雙搖桿機(jī)構(gòu)：兩連架桿都是搖桿（擺動） 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)應(yīng)用：應(yīng)用：起重機(jī)起重機(jī) 汽車拖拉機(jī)前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)汽車拖拉機(jī)前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第二節(jié)第二節(jié) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲

7、柄的條件第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)一、一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件有曲柄的條件CBC”B”ABCDabcda+d b+cB過過B :B過過B:即即 a+b d+c b (d-a)+cc (d-a)+b即即 a+c d+b 上述三式兩兩相加可得：上述三式兩兩相加可得： dacaba cbdabdcacdba 最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；（桿長最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；（桿長和條件）和條件） 連架桿與機(jī)架中必有一桿為最短桿。連架桿與機(jī)架中必有一桿為最短桿。曲柄存在條件曲柄存在條件第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷條件：鉸鏈

8、四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷條件：2 2）若不滿足桿長和條件，該機(jī)構(gòu)只能是雙搖桿）若不滿足桿長和條件，該機(jī)構(gòu)只能是雙搖桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。1 1）在滿足桿長和的條件下：）在滿足桿長和的條件下： （1 1）以最短桿的相鄰構(gòu)件為機(jī)架，則最短桿為曲柄，）以最短桿的相鄰構(gòu)件為機(jī)架，則最短桿為曲柄，另一連架桿為搖桿，即該機(jī)構(gòu)為另一連架桿為搖桿，即該機(jī)構(gòu)為； （2 2）以最短桿為機(jī)架，則兩連架桿為曲柄，）以最短桿為機(jī)架，則兩連架桿為曲柄， （3 3）以最短桿的對邊構(gòu)件為機(jī)架，均無曲柄存在，即）以最短桿的對邊構(gòu)件為機(jī)架，均無曲柄存在，即該機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)滿足上述推論條件時(shí)，以不同構(gòu)件為

9、機(jī)架可得到鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)滿足上述推論條件時(shí)，以不同構(gòu)件為機(jī)架可得到如下不同類型的四桿機(jī)構(gòu)：如下不同類型的四桿機(jī)構(gòu)： 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu) 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以最短桿的鄰邊為機(jī)架以最短桿的鄰邊為機(jī)架以最短桿為機(jī)架以最短桿為機(jī)架以最短桿的對邊為機(jī)架以最短桿的對邊為機(jī)架第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)極位夾角 機(jī)構(gòu)輸出件具有急回特機(jī)構(gòu)輸出件具有急回特性的條件性的條件: :1 1）原動件等角速整周轉(zhuǎn)動；）原動件等角速整周轉(zhuǎn)動；2 2）輸出件具有正、反行程）輸出件具有正、反行程 的往復(fù)運(yùn)動；的往復(fù)運(yùn)動；3 3）極位夾角）極位夾角00。二、急回運(yùn)動和行程速度

10、變化系數(shù)二、急回運(yùn)動和行程速度變化系數(shù)定義：從動件作往復(fù)運(yùn)動的平面連桿機(jī)構(gòu)中，若從動件工作行程的平均定義：從動件作往復(fù)運(yùn)動的平面連桿機(jī)構(gòu)中，若從動件工作行程的平均速度小于回程的平均速度，則稱該機(jī)構(gòu)具有速度小于回程的平均速度，則稱該機(jī)構(gòu)具有急回特性急回特性。1 1、急回特性、急回特性第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)從動件（搖桿）位于兩極限位置時(shí)，曲柄與連桿在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)從動件（搖桿）位于兩極限位置時(shí)，曲柄與連桿共線。此時(shí)對應(yīng)的主動曲柄之間所夾的共線。此時(shí)對應(yīng)的主動曲柄之間所夾的銳角銳角叫作叫作極位夾角。極位夾角。2 2、極位夾角、極位夾角第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) =

11、v = v2 2/v/v1 1 = =（C C1 1C C2 2/t/t2 2）/ / （C C1 1C C2 2/t/t1 1 ） = t= t1 1/t/t2 2 = = 1 1/ / 2 2 = =（180180+）/ /（180180-）K =180=180（K-1K-1）/ /（K+1K+1）行程速比系數(shù)行程速比系數(shù) 行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K K：從動件空回行程的平均速度從動件空回行程的平均速度V V2 2與工作行程的平均速度與工作行程的平均速度V V1 1的比值，用來表示急回的程度。的比值，用來表示急回的程度。 輸出件空回行程的平均速度輸出件空回行程的平均速度 輸出件工作行程的平

12、均速度輸出件工作行程的平均速度極位夾角極位夾角3 3、行程速度變化系數(shù)、行程速度變化系數(shù)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 三、平面機(jī)構(gòu)的傳動角和死點(diǎn)三、平面機(jī)構(gòu)的傳動角和死點(diǎn) 1 1）機(jī)構(gòu)中驅(qū)使）機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸出件輸出件運(yùn)動的力的方向線與運(yùn)動的力的方向線與輸出件輸出件上受力點(diǎn)的速度方向間所夾上受力點(diǎn)的速度方向間所夾的銳角，稱為機(jī)構(gòu)壓力角，的銳角，稱為機(jī)構(gòu)壓力角，用用表示。表示。 1 1、傳動角和壓力角、傳動角和壓力角第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)傳動角：傳動角：壓力角的余角壓力角的余角(90-(90-) 。通常用通常用表示表示.常用常用的大小來表示機(jī)構(gòu)的大小來表示機(jī)構(gòu)傳力性能傳力性能的好壞的好壞第八章

13、 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)3 3、 機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置 當(dāng)機(jī)構(gòu)處于傳動角當(dāng)機(jī)構(gòu)處于傳動角=0=0（或（或=90=90）的位置下，無）的位置下，無論給機(jī)構(gòu)主動件的驅(qū)動力或驅(qū)動力矩有多大，均不能使機(jī)構(gòu)論給機(jī)構(gòu)主動件的驅(qū)動力或驅(qū)動力矩有多大，均不能使機(jī)構(gòu)運(yùn)動，這個(gè)位置稱為機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，這個(gè)位置稱為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)死點(diǎn)位置。位置。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) * * “死點(diǎn)死點(diǎn)”位置的位置的過渡方法：過渡方法：第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)* * 可以利用可以利用“死點(diǎn)死點(diǎn)”位置進(jìn)行工作，位置進(jìn)行工作， 例如：飛機(jī)起落架、鉆夾具等。例如：飛機(jī)起落架、鉆夾具等。飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架鉆夾具鉆夾具第八章 平面連

14、桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 4 4、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿曲線鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿曲線 不同的連桿曲線有不同的特性不同的連桿曲線有不同的特性。 如有的連桿曲線有尖點(diǎn)，有的有交叉點(diǎn)。如有的連桿曲線有尖點(diǎn)，有的有交叉點(diǎn)。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 在尖點(diǎn)處，描在尖點(diǎn)處，描繪該連桿曲線繪該連桿曲線的點(diǎn)的瞬時(shí)速的點(diǎn)的瞬時(shí)速度為度為0 0，尖點(diǎn)的，尖點(diǎn)的這一特性在傳這一特性在傳送、沖壓及進(jìn)送、沖壓及進(jìn)給工藝過程中給工藝過程中獲得應(yīng)用獲得應(yīng)用。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 有有的連桿曲線具有的連桿曲線具有對稱性。如圖所示的曲對稱性。如圖所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)滿足柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)滿足BCBCCDCDCECE時(shí)，其連桿時(shí)，其連

15、桿上上E E點(diǎn)所生成的連桿曲點(diǎn)所生成的連桿曲線即為對稱連桿曲線。線即為對稱連桿曲線。 該連桿曲線的對稱該連桿曲線的對稱軸垂直于機(jī)架軸垂直于機(jī)架ADAD。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 對于雙曲柄機(jī)構(gòu)，其連桿曲線較單調(diào)，故實(shí)際應(yīng)用較少對于雙曲柄機(jī)構(gòu)，其連桿曲線較單調(diào)，故實(shí)際應(yīng)用較少。對于。對于雙搖桿機(jī)構(gòu)，如果連桿能相對于兩連架桿作整周轉(zhuǎn)動，則可生成封雙搖桿機(jī)構(gòu)，如果連桿能相對于兩連架桿作整周轉(zhuǎn)動，則可生成封閉的連桿曲線；如果不能，則只能生成非封閉的曲線。閉的連桿曲線；如果不能，則只能生成非封閉的曲線。雙搖桿機(jī)雙搖桿機(jī)構(gòu)的連桿曲線構(gòu)的連桿曲線最常見的一種最常見的一種應(yīng)用是生成近應(yīng)用是生成近似直線。似

16、直線。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)雙搖桿機(jī)構(gòu)的連桿曲線最常見的一種應(yīng)用是生成近似直線。雙搖桿機(jī)構(gòu)的連桿曲線最常見的一種應(yīng)用是生成近似直線。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)1. 運(yùn)動連續(xù)性運(yùn)動連續(xù)性當(dāng)主動件連續(xù)運(yùn)動時(shí)，從動件能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)當(dāng)主動件連續(xù)運(yùn)動時(shí)，從動件能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)給定的各個(gè)位置的運(yùn)動。給定的各個(gè)位置的運(yùn)動。2. 可行域可行域 當(dāng)曲柄當(dāng)曲柄AB連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，搖桿連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，搖桿CD的擺動范圍的擺動范圍 或或3. 不可行域不可行域由由和和所決定的范圍所決定的范圍運(yùn)動不連續(xù)問題有：運(yùn)動不連續(xù)問題有： 錯(cuò)位不連續(xù)錯(cuò)位不連續(xù) 錯(cuò)序不連續(xù)錯(cuò)序不連續(xù) 五、五、 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動連續(xù)性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動連

17、續(xù)性第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)4. 錯(cuò)位不連續(xù)錯(cuò)位不連續(xù)不連通的兩個(gè)可行域內(nèi)的運(yùn)動不連續(xù)。不連通的兩個(gè)可行域內(nèi)的運(yùn)動不連續(xù)。1C234ABD11C2CC1C2C2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)裝配模式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)裝配模式C4C3 CADBB1C1C2ADCB2B不連通域不連通域第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)5. 錯(cuò)序不連續(xù)錯(cuò)序不連續(xù)原動件按同一方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，連桿不能按原動件按同一方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，連桿不能按順序通過給定的各個(gè)位置順序通過給定的各個(gè)位置1C2234AB3DC1C3B1B2圖中，要求連桿依次占據(jù)圖中，要求連桿依次占據(jù)B1C1、B2C2、B3C3，當(dāng)，當(dāng)AB沿沿轉(zhuǎn)動可以滿足要轉(zhuǎn)動可以滿足要求，但沿求，

18、但沿轉(zhuǎn)動，則轉(zhuǎn)動，則不能滿足連桿預(yù)期的次序不能滿足連桿預(yù)期的次序要求。要求。 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第三節(jié)第三節(jié) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 1、改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動尺寸改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動尺寸1 1）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中一個(gè)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中一個(gè)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)類型對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)2 2）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中兩個(gè)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中兩個(gè)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副由于此機(jī)構(gòu)當(dāng)主動件1等速回轉(zhuǎn)時(shí)，從動到導(dǎo)桿3的位

19、移為y=Labsin ，故又稱正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu) 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)2 2、改變運(yùn)動副尺寸、改變運(yùn)動副尺寸 在曲柄滑塊機(jī)在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）構(gòu)（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）中，若曲柄很短，可中，若曲柄很短，可將轉(zhuǎn)動副將轉(zhuǎn)動副B B的尺寸擴(kuò)大的尺寸擴(kuò)大到超過曲柄長度，則到超過曲柄長度，則曲柄曲柄ABAB就演化成幾何就演化成幾何中心中心B B不與轉(zhuǎn)動中心不與轉(zhuǎn)動中心A A重合的圓盤，該圓盤重合的圓盤，該圓盤稱為偏心輪，含有偏稱為偏心輪，含有偏心輪的機(jī)構(gòu)稱為偏心心輪的機(jī)構(gòu)稱為偏心輪機(jī)構(gòu)。輪機(jī)構(gòu)。 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)應(yīng)用：應(yīng)用：偏心輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，偏心輪軸頸的強(qiáng)度和剛度大，且易于偏心輪機(jī)

20、構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，偏心輪軸頸的強(qiáng)度和剛度大，且易于安裝整體式連桿，廣泛用于曲柄長度要求較短、沖擊較大的機(jī)械中。安裝整體式連桿，廣泛用于曲柄長度要求較短、沖擊較大的機(jī)械中。 顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī) 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)1）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將曲柄改為機(jī)架時(shí)，就演化成導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將曲柄改為機(jī)架時(shí)，就演化成導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 3 3、取不同構(gòu)件為機(jī)架（機(jī)構(gòu)倒置）、取不同構(gòu)件為機(jī)架（機(jī)構(gòu)倒置）第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)(2)、類型轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)(2)、應(yīng)用牛頭刨床機(jī)構(gòu)牛頭刨床機(jī)構(gòu) 簡易刨床簡易刨床第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)2 2）搖

21、塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將連桿改為機(jī)架時(shí)，就演化成搖塊機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將連桿改為機(jī)架時(shí)，就演化成搖塊機(jī)構(gòu)。 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)(2)、應(yīng)用（1 1）搖塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用）搖塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)3 3）定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將滑塊改為機(jī)架時(shí)，就演化成定塊機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將滑塊改為機(jī)架時(shí)，就演化成定塊機(jī)構(gòu)。 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)(2)(2)、應(yīng)用、應(yīng)用定塊定塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)4 4）雙滑塊機(jī)構(gòu)）雙滑塊機(jī)構(gòu)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第四節(jié)第四節(jié) 曲柄搖

22、桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)概論一、設(shè)計(jì)概論 一個(gè)設(shè)計(jì)過程：已知條件一個(gè)設(shè)計(jì)過程：已知條件構(gòu)件尺寸構(gòu)件尺寸 兩類基本問題：實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動規(guī)律；兩類基本問題：實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動規(guī)律； 實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動軌跡；實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動軌跡； 三種設(shè)計(jì)方法：三種設(shè)計(jì)方法： 圖解法圖解法 解析法解析法 實(shí)驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)法 已知條件：運(yùn)動條件、幾已知條件：運(yùn)動條件、幾何條件、動力條件。何條件、動力條件。簡明易懂，精確性差。簡明易懂，精確性差。精確度好，計(jì)算繁雜。精確度好，計(jì)算繁雜。形象直觀，過程復(fù)雜。形象直觀，過程復(fù)雜。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)飛機(jī)起落架A AD DC CB BBBCC三類設(shè)計(jì)

23、要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。函數(shù)機(jī)構(gòu)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù) y=logxx xy=logxy=logxA AB BC CD D第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。要求連桿在兩個(gè)位置垂要求連桿在兩個(gè)位置垂直地面且相差直地面且相差180180 CCBBA AB BD DC C第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)要求連桿上要求連桿上E E點(diǎn)的軌點(diǎn)的軌跡為一條曲線跡為一條曲線要求連桿上要求連桿上E E點(diǎn)的軌點(diǎn)的軌跡為一條水平直線跡為一條水平直線3)滿足預(yù)定的軌跡要求，如: 鶴式起重機(jī)、攪拌機(jī)等。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

24、 設(shè)計(jì)具有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)具有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)，關(guān)鍵是要抓住機(jī)構(gòu)處于極關(guān)鍵是要抓住機(jī)構(gòu)處于極限位置時(shí)的幾何關(guān)系限位置時(shí)的幾何關(guān)系，必要時(shí)還應(yīng)考慮其他輔助條件，必要時(shí)還應(yīng)考慮其他輔助條件。 一、用圖解法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)一、用圖解法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)（一）按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（一）按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)c12設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：b12設(shè)計(jì)分析：設(shè)計(jì)分析：鉸鏈和位置已知，固定鉸鏈和未鉸鏈和位置已知，固定鉸鏈和未知。鉸鏈和軌跡為圓弧，其圓心分別知。鉸鏈和軌跡為圓弧，其圓心分別為點(diǎn)和。和分別在為點(diǎn)和。和分別在B1B和和C1C的垂直平分線上。的垂直平分線上。

25、DAB1C1C2B2聯(lián)聯(lián)B1B，作垂直平分線，作垂直平分線b12鉸鏈鉸鏈聯(lián)聯(lián)C1C ，作垂直平分線，作垂直平分線c12鉸 鏈鉸 鏈 D有無窮多解有無窮多解ADLDCLABLlllADCDAB 11 1 1）已知連桿的）已知連桿的兩個(gè)位置兩個(gè)位置B B1 1C C1 1、B B2 2C C2 2 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1 1、已知活動鉸鏈位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)、已知活動鉸鏈位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)A1B2B3B1C2C3CD12b12c23b已知：連桿已知：連桿BC長度及三個(gè)位置（長度及三個(gè)位置（B1 1C1 1, ,B2 2C2 2, ,B3 3C3 3）要求：設(shè)計(jì)鉸鏈四

26、桿機(jī)構(gòu)要求：設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：連接連接B1 1B2 2、B2 2B3 3，作線作線B1 1B2 2、B2 2B3 3的垂直平分線的垂直平分線b1212、b2323，交于，交于A點(diǎn)；點(diǎn)；連接連接C1 1C2 2、C2 2C3 3，作線作線C1 1C2 2、C2 2C3 3的垂直平分線的垂直平分線c1212、c2323，交于，交于D點(diǎn)；點(diǎn)；連接連接AB1 1、C1 1D。23c 2 2）已知連桿的）已知連桿的三個(gè)位置三個(gè)位置B B1 1C C1 1、B B2 2C C2 2 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)2、已知機(jī)架上固定鉸鏈

27、的中心、已知機(jī)架上固定鉸鏈的中心A、D位置（即已知位置（即已知LAD） 1）已知連桿在運(yùn)動過程中的）已知連桿在運(yùn)動過程中的兩個(gè)位置兩個(gè)位置E1F1 、 E2F2 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)ADE1F1E2F2設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法采用采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法( (或或反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法) )根據(jù)機(jī)構(gòu)的倒置理論，通根據(jù)機(jī)構(gòu)的倒置理論，通過取不同構(gòu)件為機(jī)架，將過取不同構(gòu)件為機(jī)架，將活動鉸鏈位置的求解活動鉸鏈位置的求解轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為為固定鉸鏈的求解固定鉸鏈的求解設(shè)計(jì)四設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的方法。桿機(jī)構(gòu)的方法。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)C2B2B2C2 12 12AB1C1DAB1C1D 12

28、 12A D 轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法( (反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法) )原理：原理： 其原理與取不同構(gòu)件為機(jī)其原理與取不同構(gòu)件為機(jī)架的演化方法（稱為架的演化方法（稱為“機(jī)構(gòu)倒機(jī)構(gòu)倒置置”原理）完全相同，即原理）完全相同，即相對相對運(yùn)動不變原理運(yùn)動不變原理。當(dāng)給整個(gè)機(jī)構(gòu)。當(dāng)給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一個(gè)共同的運(yùn)動時(shí)，雖然各加一個(gè)共同的運(yùn)動時(shí)，雖然各構(gòu)件的絕對運(yùn)動改變了，但是構(gòu)件的絕對運(yùn)動改變了，但是各構(gòu)件之間的相對運(yùn)動并不發(fā)各構(gòu)件之間的相對運(yùn)動并不發(fā)生變化，亦即各構(gòu)件的相對尺生變化，亦即各構(gòu)件的相對尺寸不發(fā)生改變。寸不發(fā)生改變。 對轉(zhuǎn)化后的機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)對轉(zhuǎn)化后的機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與對原機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果是計(jì)與對原機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果是完全一

29、樣的，這樣就可以將完全一樣的，這樣就可以將活動鉸鏈位置的求解活動鉸鏈位置的求解問題轉(zhuǎn)問題轉(zhuǎn)化為化為固定鉸鏈的求解固定鉸鏈的求解問題。問題。 以以連連桿桿為為相相對對機(jī)機(jī)架架的的情情況況第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)A D B2C2以連桿上任一線為相對機(jī)架的情況以連桿上任一線為相對機(jī)架的情況所得結(jié)果與以連桿為相對機(jī)架時(shí)相同，故所得結(jié)果與以連桿為相對機(jī)架時(shí)相同，故設(shè)計(jì)時(shí)可以連桿上任設(shè)計(jì)時(shí)可以連桿上任意線為相對機(jī)架進(jìn)行，結(jié)果相同意線為相對機(jī)架進(jìn)行，結(jié)果相同。AB1C1DA D 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 12 12C1B1ADE1F1E2F2A D 已知連桿在運(yùn)動過程中的已知連桿在運(yùn)動過程中的兩個(gè)位

30、置兩個(gè)位置E1F1 、 E2F2 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法( (或或反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法) )的應(yīng)用的應(yīng)用有無窮多解有無窮多解1111CBLDCLABLlllBCCDAB 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)ADE1F12) 已知連桿上在運(yùn)動過程中的已知連桿上在運(yùn)動過程中的三個(gè)位置三個(gè)位置E1F1、E2F2、E3F3 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)E2F2E3F3A2D2A3D3C1B1唯一解唯一解1111CBLDCLABLlllBCCDAB 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)v反轉(zhuǎn)法或轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法的具體作圖方法反轉(zhuǎn)法或轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法的具體作圖方法為了不改變反轉(zhuǎn)前為了不改變反轉(zhuǎn)前后機(jī)構(gòu)的相對運(yùn)動，作圖

31、時(shí)后機(jī)構(gòu)的相對運(yùn)動，作圖時(shí)將原機(jī)構(gòu)每一位置的各構(gòu)件之間的相對位置視為剛性體；將原機(jī)構(gòu)每一位置的各構(gòu)件之間的相對位置視為剛性體；用作全等四邊形或全等三角形的方法，求出轉(zhuǎn)化后機(jī)構(gòu)的用作全等四邊形或全等三角形的方法，求出轉(zhuǎn)化后機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件的相對位置。各構(gòu)件的相對位置。這一方法又稱為這一方法又稱為“剛化剛化反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”。反轉(zhuǎn)作圖法只限于求解反轉(zhuǎn)作圖法只限于求解兩位置兩位置或或三位置三位置的設(shè)計(jì)問題的設(shè)計(jì)問題 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（二）（二） 根據(jù)給定兩連架桿的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)給定兩連架桿的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1 1、 剛化反轉(zhuǎn)法剛化反轉(zhuǎn)法 如果把機(jī)構(gòu)的第如果把機(jī)構(gòu)的第i i個(gè)位置個(gè)位置ABA

32、Bi iC Ci iD D看成看成一剛體一剛體( (即剛化即剛化) )，并，并繞點(diǎn)繞點(diǎn)D D轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過(-(- 1 1i i) )角角度度( (即反轉(zhuǎn)即反轉(zhuǎn)) )，使輸出，使輸出連架桿連架桿C Ci iD D與與C C1 1D D重合，重合，稱之為稱之為“剛化反轉(zhuǎn)剛化反轉(zhuǎn)法法”。D DA AC Ci iB B1 1B Bi iC C1 11i111iB Bi iA A1i第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)按兩按兩連架桿兩個(gè)連架桿兩個(gè)對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 已知：已知：機(jī)架長度機(jī)架長度 LAD= d 兩連架桿對應(yīng)轉(zhuǎn)角兩連架桿對應(yīng)轉(zhuǎn)角 12、 12 。設(shè)計(jì)：設(shè)

33、計(jì)：四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu) 12 ld 12 121221B1B2C1B2 - 12ADd有無窮多解有無窮多解1111CBLDCLABLlllBCCDAB 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)構(gòu)構(gòu) 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)2 2、給定兩連架桿上三對對應(yīng)位置的設(shè)計(jì)問題、給定兩連架桿上三對對應(yīng)位置的設(shè)計(jì)問題第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)：定出連桿設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)：定出連桿BCBC長度，求連桿與搖桿鉸鏈點(diǎn)長度，求連桿與搖桿鉸鏈點(diǎn)C C的位置的位置1 1）確定比例尺）確定比例尺L L2 2）按給定的已知條件作出鉸鏈中心）按給定的已知條件作出鉸鏈中心A A、D D的位置，及兩連架桿的位置

34、，及兩連架桿三對對應(yīng)位置三對對應(yīng)位置ABAB1 1、ABAB2 2、ABAB3 3；DEDE1 1、DEDE2 2、DEDE3 3. .把把ADAD、B B2 2E E2 2、B B3 3E E3 3連接起來，得到四邊形連接起來，得到四邊形ABAB2 2E E2 2D D、ABAB3 3E E3 3D D。5 5）這兩條垂直平分線）這兩條垂直平分線b b1212、b b2323的交點(diǎn)就是從動件的交點(diǎn)就是從動件DEDE1 1上的鉸鏈中心上的鉸鏈中心C C1 1. .3 3）以）以E E1 1D D為底邊，作為底邊，作DEDE1 1B B2 2 DEDE2 2B B2 2DEDE1 1B B3 3

35、 DEDE3 3B B3 3，得到得到B B2 2、B B3 3點(diǎn)。點(diǎn)。4 4）連接）連接B B1 1B B2 2、B B2 2BB3 3，作線段，作線段B B1 1B B2 2、B B2 2BB3 3的垂直平分的垂直平分線，得到垂直平分線線，得到垂直平分線b b1212、b b2323. .6 6）連接）連接ABAB1 1C C1 1D D為所求的四桿機(jī)構(gòu)為所求的四桿機(jī)構(gòu)7 7）連桿）連桿L LBCBC= =L L .BC .BC ，搖桿，搖桿L LCDCD=L L .CD .CD。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（三）（三） 按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按給定

36、行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知：已知：機(jī)架機(jī)架L LADAD, ,搖桿搖桿KlCD,求：求：A A的位置，的位置，并且定出并且定出BCADABlll,C C1 1D DB B1 1C C2 2B B2 2 A A O O9090 - - 9090 - - (1)(1)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（1 1）確定比例尺）確定比例尺180180* *（2 2）計(jì)算極位夾角）計(jì)算極位夾角K-1K-1K+1K+1AC1=BC-ABAC1=BC-ABAC2=BC+ABAC2=BC+ABAB=(AC2-AC1)/2AB=(AC2-AC1)/2BC=(AC1+AC2)/2BC=(AC1+AC2)/2lADl

37、BClABADlBClABl,l（3 3）作圖）作圖以以c1c2c1c2為底邊，以為底邊，以= 90= 90- - 為底角作等腰三角形，得頂點(diǎn)為底角作等腰三角形，得頂點(diǎn)O.O.以頂點(diǎn)以頂點(diǎn)O O為圓心，為圓心，ococ1 1為半徑作輔助圓。為半徑作輔助圓。以機(jī)架以機(jī)架ADAD為半徑作圓弧為半徑作圓弧, ,與輔助圓交于與輔助圓交于A A點(diǎn)，點(diǎn)，A A點(diǎn)即為鉸鏈點(diǎn)即為鉸鏈A A點(diǎn)的位置。點(diǎn)的位置。連接連接AC1AC1、AC2.AC2.（4 4）計(jì)算）計(jì)算 1 1） 2 2）第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（3 3）曲柄

38、滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 法一法一第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)例：例： 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，s=30mm,e=12mm,K=1.5,s=30mm,e=12mm,K=1.5,設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（2）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 設(shè)已知擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，機(jī)架的長度為機(jī)架的長度為d，行程速比系數(shù)，行程速比系數(shù)為為K，要求設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)。，要求設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)。1 1）由）由K K求出；選擇一點(diǎn)求出；選擇一點(diǎn)D D，作，作 mDn2 2）再作角平分線，在平分線上再作角平分線，在平分線上取取DA=dDA=d，可以求得曲柄回轉(zhuǎn)中，可以求得曲柄回轉(zhuǎn)中心

39、心A A。3 3）過過A A點(diǎn)作導(dǎo)桿任一極限位置點(diǎn)作導(dǎo)桿任一極限位置垂線垂線AC1AC1（或（或AC2AC2），則），則AC1AC1即為即為曲柄長度。曲柄長度。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 三用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)三用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 建立解析關(guān)系式建立解析關(guān)系式求解所需的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)求解所需的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù) 1 .1 .按預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（1 1）按預(yù)定的兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)）按預(yù)定的兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)O圖6-45已知設(shè)計(jì)要求：從動件已知設(shè)計(jì)要求：從動件3 3和主動件和主動件1 1的

40、轉(zhuǎn)角之間滿足一系列對應(yīng)位置關(guān)系的轉(zhuǎn)角之間滿足一系列對應(yīng)位置關(guān)系nifii、 21),(13 分析：分析：設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)桿長桿長a, b, c , d 和和 0 、 0 令令a/a=1, b/a=m, c/a=n, d/a=l。m、n、l、 0 、 0 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)建立直角坐標(biāo)系，并標(biāo)出各桿建立直角坐標(biāo)系，并標(biāo)出各桿矢，寫出矢量方程矢，寫出矢量方程O圖6-45向向x、y 軸投影，得軸投影，得 )sin(sin)sin()cos(cos)cos(0320103201 iiiiiicbacdbacdba 將相對長度代入上式，并移項(xiàng)，得將相對長度代入上式，并移項(xiàng)，得 )sin()si

41、n(sin)cos()cos(cos0103201032 iiiiiinmnlm將等式兩邊平方和，消去將等式兩邊平方和，消去 2i ，并整理得，并整理得第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì))2/()1()cos()/()cos()cos(22201030301lmnllnniiiiP2P1P020103103001)cos()cos()cos(PPPiiii 將兩連架桿的已知對應(yīng)角代入上式，列方程組求解將兩連架桿的已知對應(yīng)角代入上式，列方程組求解注意：注意：方程共有方程共有5個(gè)待定參數(shù)個(gè)待定參數(shù)，根據(jù)解析式可解條件：，根據(jù)解析式可解條件：當(dāng)兩連架桿的對應(yīng)位置數(shù)當(dāng)兩連架桿的對應(yīng)位置數(shù)N=5時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)精

42、確解。時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)精確解。當(dāng)當(dāng)N 5 時(shí)，不能精確求解，只能近似設(shè)計(jì)。時(shí)，不能精確求解，只能近似設(shè)計(jì)。當(dāng)當(dāng)N 5時(shí)，可預(yù)選尺度參數(shù)數(shù)目時(shí)，可預(yù)選尺度參數(shù)數(shù)目N0=5-N，故有無窮多解。，故有無窮多解。注意：注意：N=4或或5時(shí)，方程組為非線性時(shí)，方程組為非線性第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)例題：試設(shè)計(jì)如圖所示鉸鏈四桿例題：試設(shè)計(jì)如圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，要求其兩連架桿滿足如下機(jī)構(gòu)，要求其兩連架桿滿足如下三組對應(yīng)位置關(guān)系：三組對應(yīng)位置關(guān)系： 11=45o, 31=50o, 12=90o, 32=80o, 13=135o, 33=110o。分析：分析： N=3 則則N0=2 ，常選，常選 0= 0=0o

43、求解：求解：將三組對應(yīng)位置值代入解析式得：將三組對應(yīng)位置值代入解析式得：200100020010002001000)135110cos(110cos135cos)9080cos(80cos90cos)4550cos(50cos45cos PPPPPPPPPP0=1.533P1=-1.0628 P2=0.7805 )2/()1()/(222310lmnlPlnPnPn= 1.533 l =1.442 m=1.783根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，確定曲柄長根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，確定曲柄長度，可求各構(gòu)件實(shí)際長度。度，可求各構(gòu)件實(shí)際長度。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（2 2）按預(yù)期函數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)）按預(yù)期函數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)期望

44、函數(shù)：要求四桿機(jī)期望函數(shù)：要求四桿機(jī)構(gòu)兩連架桿轉(zhuǎn)角之間實(shí)現(xiàn)構(gòu)兩連架桿轉(zhuǎn)角之間實(shí)現(xiàn)的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)關(guān)系 y=f(x)。再現(xiàn)函數(shù)：連桿機(jī)構(gòu)實(shí)再現(xiàn)函數(shù)：連桿機(jī)構(gòu)實(shí)際實(shí)現(xiàn)的函數(shù)際實(shí)現(xiàn)的函數(shù)y=F(x)。設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法插值逼近法插值逼近法（1 1）插值結(jié)點(diǎn)：插值結(jié)點(diǎn)：再現(xiàn)函數(shù)和期望函數(shù)曲線的交點(diǎn)再現(xiàn)函數(shù)和期望函數(shù)曲線的交點(diǎn)（2 2）插值逼近法：插值逼近法：按插值結(jié)點(diǎn)的值來設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按插值結(jié)點(diǎn)的值來設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（3 3）用插值逼近法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的作法）用插值逼近法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的作法在給定自變量在給定自變量x0 xm區(qū)間內(nèi)區(qū)間內(nèi)選取結(jié)點(diǎn)，則有選取結(jié)點(diǎn)，則有f(x)= F(x)

45、將結(jié)點(diǎn)對應(yīng)值轉(zhuǎn)化為將結(jié)點(diǎn)對應(yīng)值轉(zhuǎn)化為兩連架桿的對應(yīng)轉(zhuǎn)角兩連架桿的對應(yīng)轉(zhuǎn)角代入解析方程式，列代入解析方程式，列方程組求解未知參數(shù)方程組求解未知參數(shù)（4 4）插值結(jié)點(diǎn)的選取）插值結(jié)點(diǎn)的選取在結(jié)點(diǎn)處應(yīng)有在結(jié)點(diǎn)處應(yīng)有f(x)- -F(x)=0 結(jié)點(diǎn)以外的其他位置的偏差為結(jié)點(diǎn)以外的其他位置的偏差為0)()( xFxfy 結(jié)點(diǎn)數(shù)：最多為結(jié)點(diǎn)數(shù)：最多為5個(gè)個(gè)結(jié)點(diǎn)位置的分布根據(jù)函數(shù)逼近理論按下式選取：結(jié)點(diǎn)位置的分布根據(jù)函數(shù)逼近理論按下式選取：2/)/(21(2)cos180(-)/2(00mixxxxxmmi i=1、2、m; m為插值結(jié)點(diǎn)總數(shù)。為插值結(jié)點(diǎn)總數(shù)。第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)0m圖 6 - 4

46、8例題：如圖所示，設(shè)兩連架桿轉(zhuǎn)角之間的對應(yīng)函數(shù)關(guān)系為例題：如圖所示，設(shè)兩連架桿轉(zhuǎn)角之間的對應(yīng)函數(shù)關(guān)系為y = logx ,1 x 2,2,其設(shè)計(jì)步驟如下：其設(shè)計(jì)步驟如下：1 1）根據(jù)已知條件）根據(jù)已知條件x0=1=1，xm= =2；可求得；可求得y0=log=log x0 0= =0，ym=log=log xm m= =0. .301。2 2）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取主、從動件的轉(zhuǎn)角范圍分別為）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取主、從動件的轉(zhuǎn)角范圍分別為m m= =60, , m m= =90, ,則自則自變量和函數(shù)與轉(zhuǎn)角的比例分別為變量和函數(shù)與轉(zhuǎn)角的比例分別為 60/1/ )(0mmxx 90/301. 0/ )(0mmyy 第

47、八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)3）由式）由式（6-166-16）求插值結(jié)點(diǎn)處的自變量（設(shè)總數(shù)求插值結(jié)點(diǎn)處的自變量（設(shè)總數(shù)m=3），則則x1=(2+1)/2-(2- -1)cos180(21- -1)/(23)/2=1. .067；x2=1. .500； x3=1. .933求結(jié)點(diǎn)處的函數(shù)值求結(jié)點(diǎn)處的函數(shù)值y1=log1. .067=0. .0282；y2=0. .1761；y3=0. .2862求主、從動件在結(jié)點(diǎn)處的相應(yīng)轉(zhuǎn)角求主、從動件在結(jié)點(diǎn)處的相應(yīng)轉(zhuǎn)角4 4）試取初始角）試取初始角0 0=86=86，0 0=23.5=23.5( (一般一般0及及0不同時(shí)為零不同時(shí)為零) )。5 5）將各結(jié)點(diǎn)的坐

48、標(biāo)值及初始角代入式）將各結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值及初始角代入式57.85,98.5565.52,3043. 8/ )(,02. 4/ )(33220110011 yyxx20103103001)cos()cos()cos(PPPiiii cos90.02= P0cos31.93+P1cos58.09+P2cos116= P0cos76.15+P1cos39.85+P2cos141.98= P0cos109.07+P1cos32.91+P2得得第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)解得解得 P0= 0.568719， P1=-0.382598， P2=-0.280782 6）求機(jī)構(gòu)各構(gòu)件相對長度為）求機(jī)構(gòu)各構(gòu)件相對長

49、度為 a =1，b=2.0899，c=0.56872，d=1.4865 7）檢驗(yàn)偏差值）檢驗(yàn)偏差值 消去消去 2，并將變量符號，并將變量符號 2換為換為 ， 3換為換為 ，得，得 b2=a2+d2+c2+2cdcos (+0) -2adcos (+0) -2accos(+0) - (+0) 令令 A=sin（ + 0) B=cos（ + 0)d/a C= (a2+d2+c2-b2) / (2ac)d cos( + 0) 則上式可化為則上式可化為 A=sin（ + 0)+Bcos ( + 0)=C 解之得解之得 0)/()2 CB222CBAarctg(A-期望值為期望值為 / )log(00y

50、x 偏差為偏差為 000)/()2/ )log( CByx222CBAarctg(A-第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)2、按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)、按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)要求連桿上某要求連桿上某點(diǎn)點(diǎn)M M能占據(jù)一系列的預(yù)定能占據(jù)一系列的預(yù)定位置位置Mi( (xMi, yMi) ) 且連桿且連桿具有相應(yīng)的轉(zhuǎn)角具有相應(yīng)的轉(zhuǎn)角 2i 。 建立坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系Oxy，將四桿機(jī)構(gòu)分為左，將四桿機(jī)構(gòu)分為左側(cè)雙桿組和右側(cè)雙桿組分側(cè)雙桿組和右側(cè)雙桿組分別討論。別討論。連桿位置的表示連桿位置的表示連桿上任一基點(diǎn)連桿上任一基點(diǎn)M的坐標(biāo)的坐標(biāo)(xM, yM)連桿方位角連桿方位角2左側(cè)桿組左側(cè)桿組右側(cè)桿組右側(cè)桿組第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)左側(cè)雙桿組分析：左側(cè)雙桿組分析： 0)sin(sin0)cos(cos2121MiiiAMiiiAykayxkax 0 iiiiOMMBABOA由矢量封閉圖得由矢量封