第5章平面連桿機構及其設計§5.4連桿機構設計概論本章目錄§5.2四桿機構的運動變換功能和性能指標§5.3多桿機構§5.1平面連桿機構的特點及應用連桿機構：全部構件都以低副聯結而成的機構。平面連桿機構的特點優點：1能夠實現多種形式的運動變換2低副(面接觸）連接承載能力強，易加工3運動副保證構件接觸,不需外力鎖合,工作可靠，壽命長缺點：1連桿機構平衡困難，尤其對于高速運轉的機構2運動傳遞路線較長，易產生累積誤差。平面連桿機構中最基本的、最常用的是四桿機構§5.1平面連桿機構的特點及應用連續轉動連續轉動連續轉動往復擺動往復移動連續轉動平面連桿機構的應用插床工作機構叉車的舉升機構連續轉動→往復移動引導一個構件按給定序列位置運動平面連桿機構的應用傳送裝置的主體機構使構件上指定點按預期軌跡運動平面連桿機構的應用平面連桿機構的應用夾緊機構

鉸鏈四桿機構

縫紉機針機構

平面連桿機構的應用實現給定軌跡攪拌機

AD——機架(與機架相連的桿)(與機架相對的桿)BC——連桿

四桿機構的運動變換功能和性能指標

鉸接四桿機構：四個構件以四個轉動副連接 而成的平面機構。ABCDAB、CD——連架桿曲柄：連架 桿能繞固定軸線作整周轉動者為曲柄。

搖桿：連架 桿不能繞固定軸線作整周轉動者為搖桿。ABCD曲柄搖桿機構曲柄連桿搖桿機架整周轉動副整周轉動副非整周轉動副非整周轉動副5.2.1鉸接四桿機構整周轉動副整周轉動副非整周轉動副非整周轉動副雙曲柄機構曲柄搖桿機構雙搖桿機構曲柄搖桿機構(a)(b)(c)鉸接四桿機構中曲柄存在條件令a<d、

c<b5.2.1.1曲柄整周轉動，曲柄AB必須順利通過與機架AD共線的兩個位置AB1和AB2。當曲柄處于AB2時，有：

b≤(d－a)＋c

a＋b≤c＋d

c≤(d－a)＋b

a＋c≤b＋d

a＋d≤b＋c

當曲柄處于AB1時，有：前三式兩兩相加可得：

轉動副成為周轉副的條件:

2）組成周轉副的兩桿中必有一桿為四桿中的最短桿1）最短桿與最長桿的長度和應小于或等于其余兩桿的長度和

——桿長條件同時：即：最短桿為機架——

雙曲柄機構最短桿為連桿——

雙搖桿機構②當時：雙曲柄機構雙搖桿機構①當時：最短桿為連架桿——曲柄搖桿機構鉸鏈四桿機構類型的判斷方法：無論何桿為機架——均為雙搖桿機構。曲柄搖桿機構1)曲柄搖桿機構連續轉動往復擺動滿足曲柄存在條件。最短桿作連架桿。1)曲柄搖桿機構單擊……顎式破碎機構1)曲柄搖桿機構雷達天線機構攪拌機機構2)雙曲柄機構等速轉動變速轉動滿足曲柄存在條件。最短桿作機架。2)雙曲柄機構雙曲柄機構的類型及應用3)平行四邊形機構(雙曲柄機構特例a=c；b=d)

聯動裝置應用等速整周轉動等速整周轉動等速整周轉動非等速整周轉動平行四邊形和反平行四邊形機構在重疊共線位置具有運動不確定性。4)雙搖桿機構擺動擺動滿足桿長之和條件，最短桿的對邊作機架；若不滿足桿長之和條件,無論取哪個構件作機架，都是雙搖桿機構。4)雙搖桿機構雙搖桿機構的類型及應用曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構可看作由曲柄搖桿機構演化而得。ABCDABCeABC轉動副D的同性異形演化。e=0,對心曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構5具有移動副的四桿機構1)曲柄滑塊機構（固定導桿）對心式：偏置式：2)曲柄搖塊機構（固定與滑塊相對轉動的構件）

自卸貨車轉動導桿機構3)導桿機構

(固定與滑塊不相連的構件)擺動導桿機構導桿機構擺動導桿轉動導桿導桿機構可看作由曲柄滑塊機構演化而來ABCABCABC曲柄滑塊變換機架搖塊機構導桿機構移動副同性異形演化4)定塊機構（固定滑塊）

全鉸鏈四桿機構單移動副四桿機構雙移動副四桿機構例：圖示鉸鏈四桿機構，BC=50mm,CD=35mm,

AD=30mm,AD為機架，若為曲柄搖桿機構，

試討論AB的取值范圍。解：ABCD若為曲柄搖桿機構，則AB必為最短桿，由桿長條件得：AB+BC≤CD+AD所以，AB≤CD＋AD－BC=35＋30－50=15mm連桿機構——基本類型及演化曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構曲柄滑塊機構曲柄擺動導桿機構曲柄轉動導桿機構曲柄搖塊機構定塊機構曲柄移動導桿機構雙滑塊機構雙轉塊機構5.2.1.2鉸接四桿機構的急回特性問題鉸接四桿機構中只有曲柄搖桿機構可能存在急回特性。急回特性:原動件勻速連續回轉，從動件往復運動速度不同的性質。我們說機構有急回特性。ABCDABCDABCDAB1C2DB2C1曲柄搖桿機構中，當搖桿處于極限位置時，曲柄和連桿處于延伸共線和重疊共線位置。機構極位——曲柄與連桿兩次共線時的位置。極位夾角——原動件曲柄在機構極位時所夾的銳角。擺角——從動件搖桿兩極限位置的夾角。曲柄搖桿機構的工作過程擺角

,時間t1擺角

,時間t2

∵α1＞α2且曲柄勻速∴t1

＞t2

原動件勻速轉動時,從動件往復運動速度快慢不同。——急回運動特性故：搖桿C點平均速度－急回系數KB2AB1C2DC1C1C2D選從動件處的固定鉸鏈D位置如圖。3.求極位夾角可見，只需在固定平面上找到一點A，使，A點即為曲柄轉動中心，進而可以求出曲柄搖桿機構。2.任取從動件長度c,畫出兩極限位置C1D、C2D，其間夾角C1C2MD連接C1C2，做中垂線，在其上找到一點M，使2.以M為圓心，MC1為半徑畫圓，則圓上圓弧所對應的圓心角則在此圓上任選一點A，都滿足圓上圓弧所對應的圓周角A從動件長度c、固定鉸鏈位置A任選因此，本題的解有無窮多個！C1C2ab

MDAB1B2根據a長確定動鉸鏈B的位置不要忘記檢驗機構中是否存在曲柄！5.2.1.3壓力角、傳動角與死點壓力角：從動件上所受驅動力方向與力的作用點速度方向的夾角F1F2vFABCD壓力角越小，F的有用功分量越大，傳力性能越好。機構運轉過程中，壓力角是時刻變化的。傳動角：連桿BC與從動件CD之間的夾角CABDCABDADBCFv出現在曲柄與機架延伸共線和重疊共線的位置死點:對于鉸接四桿機構來說，死點是連桿與從動件共線的位置。如圖曲柄搖桿機構：當曲柄為主動件時，不會出現死點位置；當搖桿為主動件時，會出現兩個死點位置。當機構處于死點位置時，無論主動件上施加多大的力也不會使機構運動。AB1B2C1C2D

①利用慣性,如飛輪。②采用幾套相同的機構錯位。③利用虛約束,如蒸汽機車中的平行四邊形機構。利用死點，防止起落架收回利用死點，夾緊機構5.2.2曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構可看作由曲柄搖桿機構演化而得。ABCDABCeABC轉動副D的同性異形演化。e=0,對心曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構對心曲柄滑塊機構對心曲柄滑塊機構曲柄回轉中心A在過C點導路延長線上，稱對心曲柄滑塊機構顯然，曲柄存在條件為：a≤b即動鉸鏈B能通過B1點。(2)曲柄與連桿(機架)兩次共線位置對應滑塊兩個極限位置。(3)曲柄為主動件，滑塊行程S=2a，顯然無急回特性。滑塊為主動件時，傳力角

顯然機構存在兩個死點B1和B2曲柄為主動件時，壓力角

顯然，為保證傳力性能好，推薦，減小工作行程壓力角，改善工作行程的傳力性能。(1)顯然，偏置曲柄滑塊機構中曲柄存在條件為：偏置曲柄滑塊機構ABC即動鉸鏈B能通過B1點。偏置曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構的急回特性α1α21)曲柄滑塊機構4)導桿機構2)定塊機構3)擺塊機構ABCABCABCABC5.2.3導桿機構導桿機構可看作由曲柄滑塊機構演化而來ABCABCABC曲柄滑塊變換機架擺塊機構導桿機構移動副同性異形演化ABCaba<b擺動導桿機構勻速轉動往復擺動a>b回轉導桿機構勻速轉動變速轉動ABabC導桿機構擺動導桿機構的特點：1、傳動性能好，壓力角急回系數：2、有顯著的急回特性ab勻速轉動往復擺動A1BCA2急回行程所用時間為

，對應工作行程所用時間為

，對應(a<b)擺動導桿機構的特點：ab勻速轉動往復擺動A1BCA24、導桿慢行程一般對應工作行程，速度較小且速度變化均勻。3、導桿往復擺動是各自對稱的13復行程所用時間為

，對應往行程所用時間為

，對應連桿AB中點的軌跡為圓，其余點軌跡為橢圓+5.2.4幾種其他類型的四桿機構Ⅱ級桿組共有5種類型，將他們分別與主動件和機架相連接組成四桿機構：+1.橢圓儀機構2)橢圓儀機構的演化機構轉動的主動件+RPP桿組而成1234+十字滑槽聯軸器教材P62圖5-23誰是投影面？1234變換機架5.3多桿機構牛頭刨床利用了擺動導桿機構的急回特性。S>>2a對應特定工藝動作要求，四桿機構不能實現時，需應用多桿機構。例如：要求機構有較大行程的往復移動，且有顯著的急回特性時擺動導桿機構+RRP桿組擺動導桿機構+RPP桿組5.3多桿機構缺點：行程大小的調節是通過改變曲柄長度a的大小。因此，改變行程的同時必然改變了機構的急回特性。插床利用了回轉導桿機構的變速轉動性質。+回轉導桿機構對心曲柄滑塊機構調節行程的大小只須改變A