第二章

平面連桿機構及其設計二、連桿機構的分類1、根據構件之間的相對運動分為：平面連桿機構，空間連桿機構。2、根據機構中構件數目分為：四桿機構、五桿機構、六桿機構等。一、連桿機構是若干個構件全用低副（轉動副、移動副、球面副、球銷副、圓柱副及螺旋副）聯接而成的機構，也稱之為低副機構。三．平面連桿機構的特點1）適用于傳遞較大的動力，常用于動力機械。2）依靠運動副元素的幾何形面保持構件間的相互接觸，且易于制造，易于保證所要求的制造精度3）能夠實現多種運動軌跡曲線和運動規律，工程上常用來作為直接完成某種軌跡要求的執行機構。4）可實現遠距離傳遞的操縱機構。不足之處：1）不易于傳遞高速運動。2）可能產生較大的運動累積誤差。3）平面連桿機構的設計較為繁難。§2-1平面四桿機構的基本形式、演變

及其應用機架連架桿連架桿連桿在連架桿中，能繞其軸線回轉360°者稱為曲柄；僅能繞其軸線往復擺動者稱為搖桿。一、平面四桿機構的基本形式1）曲柄搖桿機構:兩連架桿中，一個為曲柄，而另一個為搖桿。2）雙曲柄機構

兩連架桿均為曲柄。3）雙搖桿機構

兩連架桿均為搖桿。4123§2-2平面四桿機構設計中的共性問題一、平面四桿機構有曲柄的條件二、平面四桿機構輸出件的急回特性三、平面機構的壓力角和傳動角、死點四、運動的連續性一、平面四桿機構有曲柄的條件BDAC1234abcdB2ACB1DE’F’GFEG’d+a|d-a||b-c|b+c平面連桿機構有曲柄的條件：1）連架桿與機架中必有一桿為四桿機構中的最短桿；2）最短桿與最長桿之和應小于或等于其余兩桿的桿長之和。（桿長和條件）鉸鏈四桿機構類型的判斷條件：2）若不滿足桿長和條件，該機構只能是雙搖桿機構。注意：鉸鏈四桿機構必須滿足四構件組成的封閉多邊形條件：最長桿的桿長<其余三桿長度之和。1）在滿足桿長和的條件下：（1）以最短桿的相鄰構件為機架，則最短桿為曲柄，另一連架桿為搖桿，即該機構為曲柄搖桿機構；（2）以最短桿為機架，則兩連架桿為曲柄，該機構為雙曲柄機構；（3）以最短桿的對邊構件為機架，均無曲柄存在，即該機構為雙搖桿機構。曲柄滑塊機構有曲柄的條件1）a為最短桿2)a+e≤b.C”eabbbABCD∞B’’B’E導桿機構有曲柄的條件ACBade1)a為最短桿，a+ed2)d為最短桿，且滿足d+ea擺動導桿機構轉動導桿機構二、平面四桿機構輸出件的急回特性擺角θψC1C2DAB1B2B1C2∵:1>2,∴:t1>t2,

v1<v2極位夾角⌒v2=C1C2/t21=180°+θ,2=180°-θ⌒v1=C1C2/t1

=v2/v1=（C1C2/t2）/

（C1C2/t1）=t1/t2=1/2=（180°+θ）/（180°-θ）

輸出件空回行程的平均速度—————————————

輸出件工作行程的平均速度K=θ=180°（K-1）/（K+1）行程速比系數連桿機構輸出件具有急回特性的條件1）原動件等角速整周轉動；2）輸出件具有正、反行程的往復運動；3）極位夾角θ>0。BACB1B2C2C1B1C2AC1BB2CθθAB1DC∞B2=AB三、平面機構的壓力角和傳動角、死點CDαγδFvcF1F2F1=FcosαF2=Fsinα1、機構壓力角:在不計摩擦力、慣性力和重力的條件下，機構中驅使輸出件運動的力的方向線與輸出件上受力點的速度方向間所夾的銳角，稱為機構壓力角，通常用α表示。,F1傳動角：壓力角的余角。機構的傳動角和壓力角作出如下規定：γmin≥[γ]；[γ]=30°∽60°；αmax≤[α]。[γ]、[α]分別為許用傳動角和許用壓力角。vcABCDαγδFF1F2通常用γ表示.γF1vB3ABCF123ααvFvB3ABCF123α=0°γ=90°ABCF231vB3αnαvFδ=arccos{[b2+c2-d2-a2+2adcos]/2bc}.=0,

δmin=arccos{[b2+c2-(d-a)2]/2bc}=180,δmax=arccos{[b2+c2-(d+a)2]/2bc}γmin=[δmin,180-δmax]min2、最小傳動角的確定F2F2ABCDγδFvcF1B’B’’C’’C’δmaxδminabcdγBACB’B’’C’C’’minB’C’’AC’BB’’C’’’min=’=arccos（a+e)/b為提高機械傳動效率，應使其最小傳動角處于工作阻力較小的空回行程中。3機構的死點位置

在不計構件的重力、慣性力和運動副中的摩擦阻力的條件下，當機構處于傳動角γ=0°（或α=90°）的位置下，無論給機構主動件的驅動力或驅動力矩有多大，均不能使機構運動，這個位置稱為機構的死點位置。F1=FcosαF2=FsinαBDACFDABCFαv四、運動的連續性連桿機構的運動連續性：指該機構在運動中能夠連續實現給定的各個位置。連桿機構的運動不連續的問題：錯位不連續；錯序不連續。A(B’)BCC1C2C’1C’C’212DB1B3B2C1C3C2AD2–3、平面四桿機構的運動設計1、基本問題根據機構所提出的運動條件，確定機構的運動學尺寸，畫出機構運動簡圖。1）根據給定的運動規律（位移、速度和加速度）設計四桿機構；a實現連桿的幾個位置c實現兩連架桿的對應角位移、角速度和角加速度（顎式碎礦機、慣性篩）b實現輸出構件的急回特性2）根據給定的運動軌跡設計四桿機構；3)綜合功能一根據給定的連桿位置設計四桿機構B1B2B3C2C3C1DAc23c12b23b12二按給定行程速度變化系數設計四桿機構C1DB1C2B2O90-AAB=(AC2-AC1)/2BC=(AC1+AC2)/2AC1=BC-ABAC2=BC+AB180°（K-1）（K+1）θ=確定比例尺已知:lCD,,K∞B2θAB1DC=B1C2AC1BB2CθP900-e曲柄滑塊機構已知：C1、C2位置（行程H），K導桿機構已知：作直角C1C2P,過三點作圓，A即在圓周上。三根據給定兩連架桿的位置

設計四桿機構1、剛化反轉法如果把機構的第i個位置AiBiCiDi看成一剛體(即剛化)，并繞點D轉過(-1i)角度(即反轉)，使輸出連架桿CiD與C1D重合，稱之為“剛化