1、第2章 連桿機構平面連桿機構的根本形式與特性平面連桿機構中存在曲柄的條件平面連桿機構的演化形式平面連桿機構的運動設計空間連桿機構簡介2.1平面連桿機構的類型平面四桿機構的根本形式4 機架(固定件)，1,3 連架桿，2 連桿A,B,C,D 四個鉸鏈1. 曲柄搖桿機構根本運動形式：等速回轉往復擺動特性1急回運動行程速比系數K2. 雙曲柄機構運動形式主動件等速回轉從動件變速回轉例：慣性篩機構三桿共線時出現運動不確定，怎么辦？特例：平行四邊形機構三桿共線時出現運動不確定，怎么辦？應用實例：例1：機車驅動輪聯動裝置例2：兩錯開排列的平行四邊形機構例3：反平行四邊形機構車門啟閉機構例4：繪圖儀3.雙搖桿機

2、構運動形式兩連架桿均為搖桿的機構例1：鶚式起重機例2：飛機起落架機構如何形成這三種根本形式？ 平面連桿機構的演化1.轉動副轉化為移動副當CD趨于無窮大時，機構變成了什么樣？1偏置曲柄滑塊機構當e=0時，如何？思考：曲柄滑塊機構最大壓力角的位置，急回特性？2對心曲柄滑塊機構當BC時，曲柄滑塊機構演化為什么機構？3正弦機構2.選取不同構件為機架1導桿機構導桿機構轉動導桿機構導桿機構中， 傳動角=？搖塊機構2搖塊機構與定塊機構1搖塊機構2定塊機構移動導桿機構例1：牛頭刨床急回運動？機構類型？例2：轉缸式徑向柱塞泵機構類型？例3：自動貨車翻斗機構機構類型？3.變換構件的形態擺動導桿機構4.擴大運動副尺

3、寸偏心輪機構特點：小行程大出力多桿機構 實際應用中，單個的四桿機構很難滿足運動的要求，往往是多個機構的組合。例：牛頭刨床2.2 平面連桿機構的工作特性2.2.1 運動特性1.轉動副為整轉副的條件 把構件用鉸鏈或銷軸聯接，使兩構件能相互運動，形成動聯接運動副 回轉副 能夠相互回轉一整周的回轉副叫整轉副(1)構成整轉副的兩個構件中，必有一個最短桿；(2)最短桿與最長桿桿長之和其余兩桿之和。 推論：(1)假設A是整轉副，B必定是整轉副；(2)具有兩個整轉副的構件必為最短桿，并滿足桿長和條件；(3)CD不是整轉副；(4)整轉副條件不滿足時，機構總的各構件只能擺動。曲柄存在條件整轉副？ 機架？行程速度變

4、化系數：極位夾角：2.急回運動特性K 由工作要求提出思考： 能否實現 K=1 ? 以搖桿為主動件時，vm1=vm2 ,曲柄的運動？3.運動的連續性在設計機構時,必須檢查所設計的機構是否滿足運動連續性的要求2.2.2 傳力特性1.壓力角與傳動角 從動件受到驅動力的問題條件：不計摩擦力當計摩擦力時， 90時卡死自鎖傳動角 = 90- 角度按銳角計為了防止機構卡死：=40 ，高速和大功率=50 儀表機構可小些思考:1太小怎么辦？ 2與各桿長之間的關系？2.死點位置搖桿為主動件，曲柄與連桿重合時，運動不確定= 0或= 180 例：縫紉機主軸傳動機構死點位置：出現踏不動或倒轉現象對從動件施加外力；利用從

5、動件本身的慣性或在從動件上加裝飛輪(縫紉機，單缸柴油機)；采用多組同樣的機構聯動和錯開死點位置蒸汽機車。通過死點位置的措施：蒸汽機車車輪聯動機構死點位置的利用：夾具工件厚度有誤差怎么辦？飛機起落架機構：2.4 平面連桿機構的運動分析 分析機構的位移包括軌跡、速度和加速度等運動情況目的：為機械運動和動力性能研究提供必要的依據。 位移速度加速度方法：圖解法：簡單方便，但精度有限。解析法：計算精度高，但數學模型繁雜，計算工作量大。2.4.1 瞬心法及其應用1.速度瞬心 相互作平面相對運動的兩構件上在任意瞬時其相對速度為零的重合點速度瞬心(1) 絕對瞬心與相對瞬心假設構件1不動時， 為絕對瞬心，否那么

6、， 為相對瞬心。2. 機構中瞬心的數目n個構件組成的機構：3. 機構中瞬心位置確實定(1)通過運動副直接相聯的兩構件的瞬心1)轉動副相聯 絕對瞬心 相對瞬心2)移動副相聯 3)平面高副相聯 純滾動 接觸點M 滾動+滑動 公法線nn上 (2)不直接相聯的兩構件的瞬心三心定理：三個作平面平行運動的構件共有三個瞬心，且位于同一直線上。即瞬心與 、 位于同一直線上。 4.瞬心在速度分析中的應用： 和長度比例求： 、 和 為構件2和4的瞬心，那么： 結論：傳動比等于兩構件的絕對瞬心至其相對瞬心距離的反比。傳動比推廣： C點的速度即為瞬心 的速度2.4.2 桿組法及其應用自學1. 桿組法2.桿組法在運動分

7、析中的應用2.5 平面連桿機構的運動設計2.5.1 根本問題及方法1. 設計的根本問題實現剛體預定位置的設計實現預定運動規律的設計實現預定軌跡的設計2. 設計的根本方法圖解法解析法實驗法設計時選用哪種方法應視具體情況而定2.5.2 急回機構的設計問題：行程速比系數K，搖桿長度l3，擺角設計過程求極位夾角確定D，C1，C2的位置求曲柄轉軸A的位置求曲柄長度即確定B點的位置設計結果曲柄滑塊機構的設計方法？2.5.3 剛體導引機構的設計工作要求連桿能通過三個位置，設計能實現以上要求的連桿機構假設四桿機構已經設計完成如下：選定鉸鏈B、C的位置，確定連桿BC的長度求鉸鏈A、D的位置連接AB1C1D即為所

8、求四桿機構討論：連桿上B、C位置要根據實際需要確定，所以，滿足以上設計命題的解有無窮多個；A、D點重合的問題？連桿的兩個位置或更多的位置？2.5.4 函數生成機構的設計 四桿機構中兩固定鉸鏈A、D的位置，要求所設計的四桿機構兩連架桿的轉角能實現三組對應關系。1.圖解法(剛化反轉法)以AD為機架時，觀察到ABCD的兩個位置圖以CD為機架時，觀察到ABCD的兩個位置圖 以DF為機架時，連桿AE的相對位置 AE上選定B鉸鏈，DF為機架，I位置為參考位置。 用剛化反轉法求 的轉位點 作 及 的中垂線，其交點為所求鉸鏈點 即為所求鉸鏈四桿機構討論：AB桿的長度，無窮多解。 2.解析法(按兩連架桿預定的對

9、應位置來設計)自學3.解析法(按給定的函數要求來設計)自學 2.5.5 按給定軌跡設計連桿曲線：連桿上任意點的軌跡是一個封閉曲線1. 解析法略2. 圖譜法簡介軌跡形狀相同或相似的連桿曲線相應的各構件的相對長度比例放大(或縮小)3. 實驗法 設計一個四桿機構，使其連桿上一點M的軌跡與給定軌跡近似。 構件AB為長度可調的構件，構件BC為具有假設干分支桿的構件，其各分支桿不僅長度可調，且相互之間的夾角也可調。假設在這些曲線中找到直線或近似直線的軌跡，那么所求的四桿機構為曲柄滑塊機構。2.6 空間連桿機構簡介2.6.1 空間機構的運動副球面運動副S柱面運動副C球銷運動副S移動運動副P螺旋運動副H轉動運

10、動副R2.空間連桿機構RSSRRSSPPRSR球面4R空間連桿機構有許多特點，可以實現平面連桿機構難以實現或根本無法實現的運動，因此在工程實際中也得到了較多的應用。張啟先編著，?空間機構的分析與綜合(上)?，北京：機械工業出版社，1984謝存禧等編著，?空間機構設計?， 上海：上海科學技術出版社本章總結1. 重點內容(1)掌握鉸鏈四桿機構的三種根本形式及其演 化形式機構簡圖，運動形式擺動往復移動回轉根本特性運動特性：急回運動，死點位置與運動不確定性及克服的方法。傳動特性：壓力角或傳動角與自鎖。重點：曲柄搖桿機構和曲柄滑塊機構，其它都可演化而來。了解演化方法有助于理解。兩個根本規律： 同一曲柄搖桿機構或曲柄滑塊機構，通過改變機架和各桿長度可得其它機構； 整轉副存在的條件，整轉副存在與否與機架無關，曲柄存在與否不僅與整轉副有關，還與機架有關。注重實際應用，逐漸學會自己分析