原理連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

《原理連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《原理連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（38頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、會(huì)計(jì)學(xué)1原理原理 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：特征：特征：有一作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，稱(chēng)為連桿。有一作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，稱(chēng)為連桿。特點(diǎn)：特點(diǎn)：采用低副。面接觸、承載大、便于潤(rùn)滑、不易磨損采用低副。面接觸、承載大、便于潤(rùn)滑、不易磨損 形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的制造精度。形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的制造精度。改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。連桿曲線(xiàn)豐富?？蓾M(mǎn)足不同要求。連桿曲線(xiàn)豐富。可滿(mǎn)足不同要求。定義：定義：由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。70 概述概述內(nèi)內(nèi)燃燃機(jī)機(jī)、鶴鶴式式吊吊、火火車(chē)

2、車(chē)輪輪、手手動(dòng)動(dòng)沖沖床床、牛牛頭頭刨刨床床、橢橢圓圓儀儀、機(jī)機(jī)械械手手爪爪、開(kāi)開(kāi)窗窗戶(hù)戶(hù)支支撐撐、公公共共汽汽車(chē)車(chē)開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)門(mén)門(mén)、折折疊疊傘傘、折疊床、折疊床、牙膏筒拔管機(jī)、單車(chē)制動(dòng)操作機(jī)構(gòu)等。牙膏筒拔管機(jī)、單車(chē)制動(dòng)操作機(jī)構(gòu)等。第1頁(yè)/共38頁(yè)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大、運(yùn)動(dòng)精度低、效率低構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大、運(yùn)動(dòng)精度低、效率低。產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。分類(lèi)分類(lèi):本章重點(diǎn)內(nèi)容是介紹本章重點(diǎn)內(nèi)容是介紹四桿機(jī)構(gòu)。四桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)常以構(gòu)件數(shù)

3、命名：常以構(gòu)件數(shù)命名：四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)、多桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)。第2頁(yè)/共38頁(yè)曲柄曲柄作整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；作整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；（1 1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)連桿連桿作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；連架桿連架桿(與機(jī)架相聯(lián)與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件的構(gòu)件)搖桿搖桿作擺動(dòng)的構(gòu)件；作擺動(dòng)的構(gòu)件；曲柄曲柄連桿連桿搖桿搖桿71 平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式一、平面四桿機(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機(jī)構(gòu)的基本型式(類(lèi)型類(lèi)型)機(jī)架機(jī)架（2 2）雙曲柄機(jī)構(gòu)）雙曲柄機(jī)構(gòu)（3 3）雙搖桿機(jī)構(gòu)）雙搖桿機(jī)構(gòu)1 1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)作用：作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)

4、轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。如雷達(dá)天線(xiàn)。如雷達(dá)天線(xiàn)。機(jī)架機(jī)架固定件固定件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)組成:第3頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授作者：潘存云教授A(yíng)BC1243DABDC12432 2、雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)特征特征：兩個(gè)曲柄：兩個(gè)曲柄作用：作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒌人倩剞D(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人俚人倩蚧蜃兯僮兯倩剞D(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)。雷達(dá)天線(xiàn)俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線(xiàn)俯仰機(jī)構(gòu)曲柄主動(dòng)曲柄主動(dòng)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：如如葉片泵、慣性篩葉片泵、慣性篩等。等。2143搖桿主動(dòng)搖桿主動(dòng)3124第4頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授A(yíng) AD DC CB B1 12 23 34 4旋轉(zhuǎn)式

5、葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵作者：潘存云教授A(yíng) AD DC CB B1 12 23 3ABDC1234E6慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)31第5頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授A(yíng)BCD耕耕地地料料斗斗DCAB作者：潘存云教授耕耕地地料料斗斗DCAB實(shí)例：實(shí)例：火車(chē)輪火車(chē)輪特例：特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)AB=CD特征：特征：兩連架桿等長(zhǎng)且平行，兩連架桿等長(zhǎng)且平行，連桿作平動(dòng)連桿作平動(dòng)BC=ADABDC攝影平臺(tái)攝影平臺(tái)作者：潘存云教授A(yíng)DBC作者：潘存云教授BC天平天平播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)第6頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)-車(chē)門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)車(chē)門(mén)開(kāi)

6、閉機(jī)構(gòu)反向反向FAEDGBCABEFDCG平平行行四四邊邊形形機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)在在共共線(xiàn)線(xiàn)位位置置出出現(xiàn)現(xiàn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)不確定。動(dòng)不確定。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列?；疖?chē)輪火車(chē)輪第7頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授A(yíng)BDCE3 3、雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)特征：特征：兩個(gè)搖桿兩個(gè)搖桿應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)特例：特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)構(gòu)汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)BCABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDCEABDCE電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿AB

7、DC第8頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授1 1、改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu) 正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)s=l sin l二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式第9頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授2 2、改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸3 3、選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC第10頁(yè)/共38頁(yè)牛頭刨床牛頭刨床應(yīng)

8、用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例:作者：潘存云教授A(yíng)BDC1243C2C1小型刨床小型刨床作者：潘存云教授A(yíng)BDCE123456第11頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例B234C1A自卸卡車(chē)舉升機(jī)構(gòu)自卸卡車(chē)舉升機(jī)構(gòu)3 3、選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架ACB1234應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例B34C1A2應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例4A1B23C應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例13C4AB2應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例A1C234B導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)314A2BC第12頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授3 3、選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架314A2BC直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)手

9、搖唧筒手搖唧筒這種通過(guò)選擇不同構(gòu)件作為機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的這種通過(guò)選擇不同構(gòu)件作為機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的方法稱(chēng)為：方法稱(chēng)為：機(jī)構(gòu)的倒置機(jī)構(gòu)的倒置BC3214A導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)314A2BCABC3214第13頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授abdcCBADb(d a)+c則由則由BCD可得：可得：則由則由B”C”D可得：可得：a+d b+cc(d a)+b即即AB為為最短桿最短桿 a+b c+d72 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性一、一、整轉(zhuǎn)副的條件整轉(zhuǎn)副的條件C”abdcADd-a在在曲曲柄柄搖搖桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)中中,連

10、連架架桿桿若若能能整整周周回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，必必有有兩兩次次與與機(jī)架共線(xiàn)機(jī)架共線(xiàn) a+c b+d將以上三式兩兩相加得：將以上三式兩兩相加得：a b,ac,ad 同時(shí),由1,2,3 式可以獲得:最短桿最短桿+任意桿任意桿其余兩桿之和其余兩桿之和第14頁(yè)/共38頁(yè)與最段相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副為與最段相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副的條件整轉(zhuǎn)副的條件：最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和其他兩桿長(zhǎng)度之和其他兩桿長(zhǎng)度之和 也稱(chēng)為也稱(chēng)為桿長(zhǎng)和條件桿長(zhǎng)和條件。整轉(zhuǎn)副的位置：整轉(zhuǎn)副的位置：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型的判定：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型的判定：當(dāng)當(dāng)滿(mǎn)滿(mǎn)足足桿桿長(zhǎng)長(zhǎng)條條件件時(shí)時(shí)，說(shuō)說(shuō)明明存存在在整整轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)副副，當(dāng)當(dāng)選

11、選擇擇不不同同的的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。如：構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。如：曲柄搖桿曲柄搖桿1 1、曲柄搖桿曲柄搖桿2 2、雙曲柄雙曲柄、雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)。第15頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授A(yíng)BCD二、急回運(yùn)動(dòng)與行程速比系數(shù)二、急回運(yùn)動(dòng)與行程速比系數(shù)在在曲曲柄柄搖搖桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)中中，當(dāng)當(dāng)曲曲柄柄與與連連桿桿兩兩次次共共線(xiàn)線(xiàn)時(shí)時(shí)，搖搖桿桿位于兩個(gè)極限位置，簡(jiǎn)稱(chēng)極位。位于兩個(gè)極限位置，簡(jiǎn)稱(chēng)極位。當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄以逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)180+180+時(shí)，搖桿從時(shí)，搖桿從C1D位置位置擺到擺到C2D。所花時(shí)間為所花時(shí)間為t1,平均速度為平均速度為V1,那么有：那么有：B1C1AD曲柄搖

12、桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 3D180180C2B2此兩處曲柄之間的夾角此兩處曲柄之間的夾角 稱(chēng)為稱(chēng)為極位夾角極位夾角。第16頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授B1C1ADC2當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄以繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)180-180-時(shí)，搖桿從時(shí)，搖桿從C2D,置擺到置擺到C1D，所花時(shí)間為所花時(shí)間為t2,平均速度為平均速度為V2,那么有：那么有：180-180-因曲柄轉(zhuǎn)角不同，故搖桿來(lái)回?cái)[動(dòng)的時(shí)間不一樣，平均速度也不等。顯然：顯然：t t1 1 tt2 2 V V2 2 V V1 1搖桿的這種特性稱(chēng)為搖桿的這種特性稱(chēng)為急回運(yùn)動(dòng)急回運(yùn)動(dòng)。用以下比值表示急回程度稱(chēng)稱(chēng)K為為行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)。且且越大，越大，K值越

13、大，急回性質(zhì)越明顯。值越大，急回性質(zhì)越明顯。只要只要 0，就有就有 KK1所以可通過(guò)分析機(jī)構(gòu)中是否存在以及的大小來(lái)判斷機(jī)構(gòu)是否有急回運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的程度。設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定K值，于是值，于是:第17頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授作者：潘存云教授曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性應(yīng)用：應(yīng)用：節(jié)省返程時(shí)間，如節(jié)省返程時(shí)間，如牛頭刨牛頭刨、往復(fù)式輸送機(jī)等。、往復(fù)式輸送機(jī)等。180180180-180-導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性的急回特性 180180180-180-思考題：思考題：對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性如何？的急回特性如何？對(duì)于需要有急回運(yùn)動(dòng)的機(jī)

14、構(gòu)，常常是根據(jù)需要的行程速比系數(shù)K,先求出，然后在設(shè)計(jì)各構(gòu)件的尺寸。第18頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授FF F”當(dāng)當(dāng)BCD90BCD90時(shí)，時(shí)，BCDBCD三、三、壓力角和傳動(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角壓力角壓力角：從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力F與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾銳角。與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾銳角。設(shè)計(jì)時(shí)要求設(shè)計(jì)時(shí)要求:minmin5050minmin出現(xiàn)的位置：出現(xiàn)的位置：當(dāng)當(dāng)BCD90BCD90時(shí)，時(shí)，180-BCD180-BCD切向分力切向分力:F F=Fcos=Fcos法向分力法向分力:F F”=Fcos=Fcos F F對(duì)傳動(dòng)有利對(duì)傳動(dòng)有利。=Fsin=Fsin稱(chēng)稱(chēng)為為傳動(dòng)角傳動(dòng)角。此位

15、置一定是：此位置一定是：主動(dòng)件與機(jī)架共線(xiàn)兩處之一。主動(dòng)件與機(jī)架共線(xiàn)兩處之一。為了保證機(jī)構(gòu)良好的傳力性能ABCDCDBAFF”F可用可用的大小來(lái)表示機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞的大小來(lái)表示機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞,當(dāng)當(dāng)BCDBCD最小或最大時(shí)，都有可能出現(xiàn)最小或最大時(shí)，都有可能出現(xiàn)minmin第19頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授車(chē)門(mén)車(chē)門(mén)C1B1abcdDA由余弦定律有：由余弦定律有：B B1 1C C1 1D Darccosbarccosb2 2+c+c2 2-(d-a)-(d-a)2 2/2bc/2bc BB2 2C C2 2D Darccosbarccosb2 2+c+c2 2-(d+a)-(d+a)2

16、2/2bc/2bc若若B B1 1C C1 1D90D90,則則若若B B2 2C C2 2D90D90,則則1 1B B1 1C C1 1D D2 2180-B180-B2 2C C2 2D D機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的傳傳動(dòng)動(dòng)角角一一般般在在運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)鏈最終一個(gè)從動(dòng)件上度量。鏈最終一個(gè)從動(dòng)件上度量。v1 1minminBB1 1C C1 1D,180-BD,180-B2 2C C2 2DDminminC2B22 2F F第20頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授F四、四、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置搖桿為主動(dòng)件，搖桿為主動(dòng)件，且連桿且連桿與曲柄兩次共線(xiàn)與曲柄兩次共線(xiàn)時(shí)時(shí)，有：，有：此時(shí)此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)

17、.避免措施：避免措施：兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列，如兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列，如火車(chē)輪機(jī)構(gòu)火車(chē)輪機(jī)構(gòu);稱(chēng)此位置為：稱(chēng)此位置為：“死點(diǎn)死點(diǎn)”0 0靠靠飛輪的慣性飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。FAEDGBCABEFDCG0 0F0 0第21頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授作者：潘存云教授工件工件ABCD1234PABCD1234工件工件P鉆孔夾具鉆孔夾具=0=0TABDC飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架ABCD=0=0F也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作：飛機(jī)起落架、鉆夾具起落架、鉆夾具等。等。第22頁(yè)/共38頁(yè)73 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1.連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

18、的基本問(wèn)題2.用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)4.用實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)用實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)第23頁(yè)/共38頁(yè)73 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、一、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題 機(jī)構(gòu)選型機(jī)構(gòu)選型根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選擇機(jī)根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選擇機(jī) 構(gòu)的類(lèi)型；構(gòu)的類(lèi)型；尺度綜合尺度綜合確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長(zhǎng)度長(zhǎng)度 尺寸尺寸)。同時(shí)要滿(mǎn)足其他輔助條件：同時(shí)要滿(mǎn)足其他輔助條件：a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長(zhǎng)比恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長(zhǎng)比恰當(dāng)、運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)合理等）運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)合理等）;b)動(dòng)力條件（

19、如動(dòng)力條件（如minmin）;c)運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件等。運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件等。第24頁(yè)/共38頁(yè)給定的設(shè)計(jì)條件：給定的設(shè)計(jì)條件：1)幾何條件幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）（給定連架桿或連桿的位置）2)運(yùn)動(dòng)條件運(yùn)動(dòng)條件（給定（給定K）3)動(dòng)力條件動(dòng)力條件（給定（給定minmin）設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法二二、用用解解析析法法設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)四四桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)思思路路：首首先先建建立立包包含含機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的各各尺尺度度參參數(shù)數(shù)和和運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)變變量量在在內(nèi)內(nèi)的的解解析析關(guān)關(guān)系系式式，然然后后根根據(jù)據(jù)已已知知的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)變變量量求求解解所所需需的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)。的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)。1)

20、按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)第25頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授xyABCD12341)按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)給定連架桿對(duì)應(yīng)位置：給定連架桿對(duì)應(yīng)位置：構(gòu)件構(gòu)件3和和構(gòu)件構(gòu)件1滿(mǎn)足以下位置關(guān)系：滿(mǎn)足以下位置關(guān)系：abcd建立坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系,設(shè)構(gòu)件長(zhǎng)度為：設(shè)構(gòu)件長(zhǎng)度為：a、b、c、d在在x,yx,y軸上投影可得：軸上投影可得：a+b=c+d機(jī)構(gòu)尺寸比例放大時(shí)，不影響各構(gòu)件相對(duì)轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)尺寸比例放大時(shí)，不影響各構(gòu)件相對(duì)轉(zhuǎn)角.a coc1i i+bcos2i i=c cos3i i+d a sin1i i+b sin2i i=c sin3i

21、i 3i if(1i i)i=1,2,3n設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)(求各構(gòu)件長(zhǎng)度求各構(gòu)件長(zhǎng)度)。1i i3i i2i i 令：令：a/a=1 b/a=l c/a=m d/a=n第26頁(yè)/共38頁(yè)P(yáng)1P2令令:P0消去消去2i2i整理得：整理得：coscos(1i1i)m cos(3i)-(m/n)cos(3i-1i)+(m2+n2+1-l2)/(2n)代入移項(xiàng)得：代入移項(xiàng)得：lcos2 i=n+mcos(3i)cos(1i)lsin2 i=msin(3i)sin(1i)則上式簡(jiǎn)化為：則上式簡(jiǎn)化為：coccoc(1i 1i)P0cos(3i)P1 cos(3i-1i)+P2式式中中包包含含有

22、有p0，p1，p2三三個(gè)個(gè)待待定定參參數(shù)數(shù),故故四四桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)最最多多可按兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)未知精確求解?？砂磧蛇B架桿的三組對(duì)應(yīng)未知精確求解。當(dāng)當(dāng)i3i3時(shí)，一般不能求得精確解，只能用最小二乘法近似求解。時(shí)，一般不能求得精確解，只能用最小二乘法近似求解。當(dāng)當(dāng)i3i=a=(A A C1A A C2)/2 A A C1=a+b第30頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授E2 22ae(2)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)H已已知知K K，滑滑塊塊行行程程H H，偏偏距距e e，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)此此機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu) 。計(jì)算計(jì)算:180(K-1)/(K+1);180(K-1)/(K+1);作作C1 C2 H H作射線(xiàn)作射線(xiàn)C1O O

23、 使使C2C1O=90,以以O(shè) O為圓心，為圓心，C1O O為半徑作圓。為半徑作圓。以以A A為圓心，為圓心，A A C1為半徑作弧交于為半徑作弧交于E,E,得：得：作射線(xiàn)作射線(xiàn)C2O O使使C1C2 O=90。作偏距線(xiàn)作偏距線(xiàn)e e，交圓弧于，交圓弧于A(yíng) A，即為所求。，即為所求。C1C290-90-o90-90-Al1=EC2/2l2=A=A C2EC2/2第31頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授作者：潘存云教授A(yíng)Dmn=D(3)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析：分析：由由于于與與導(dǎo)導(dǎo)桿桿擺擺角角相相等等，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)此此 機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄 a。計(jì)算計(jì)算180(K-1)/(K+1);

24、180(K-1)/(K+1);任任選選D D作作mDnmDn，取取A A點(diǎn)，使得點(diǎn)，使得AD=d,AD=d,則則:a=dsin(a=dsin(/2)/2)=Ad作角分線(xiàn)作角分線(xiàn);已知：已知：機(jī)架長(zhǎng)度機(jī)架長(zhǎng)度d，K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。第32頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授D四、實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)四、實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)當(dāng)給定連架桿位置超過(guò)三對(duì)時(shí)，一般不可能有精確解。只能用優(yōu)化或試湊的方法獲得近似解。1)首首先先在在一一張張紙紙上上取取固固定定軸軸A的的位位置置，作原動(dòng)件角位移作原動(dòng)件角位移i i2)任意取原動(dòng)件長(zhǎng)度任意取原動(dòng)件長(zhǎng)度AB3)任意取連桿長(zhǎng)度任意取連桿長(zhǎng)度BC，作一系列圓弧，作一系列圓

25、弧;4)在透明紙上取固定軸在透明紙上取固定軸D，作角位移，作角位移iDk15)取一系列從動(dòng)件取一系列從動(dòng)件 長(zhǎng)度作同心圓弧。長(zhǎng)度作同心圓弧。6)兩圖疊加，移動(dòng)透明兩圖疊加，移動(dòng)透明 紙，使紙，使ki落在同一圓落在同一圓 弧上?；∩?。iiAC1B11）按兩連架桿多組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)）按兩連架桿多組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)位置位置 i i 位置位置 i i 12 15 10.8 45 15 15.8 23 15 12.5 56 15 17.5 34 15 14.2 67 15 19.2 第33頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授A(yíng)BCDNEM連桿作平面運(yùn)動(dòng)連桿作平面運(yùn)動(dòng),其上各點(diǎn)的軌跡均不相同其上各點(diǎn)的軌

26、跡均不相同。B,C點(diǎn)的軌跡為圓弧點(diǎn)的軌跡為圓弧;其其余余各各點(diǎn)點(diǎn)的的軌軌跡跡為為一一條條 封閉曲線(xiàn)封閉曲線(xiàn)。設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)目目標(biāo)標(biāo):就就是是要要確確定定一一組組桿桿長(zhǎng)長(zhǎng)參參數(shù)數(shù),使使連連桿桿上上某某點(diǎn)點(diǎn)的的軌跡滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求軌跡滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。2）按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)）按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)第34頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授連桿曲線(xiàn)生成器ABCD第35頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授連桿曲線(xiàn)圖譜連桿曲線(xiàn)圖譜第36頁(yè)/共38頁(yè)作者：潘存云教授作者：潘存云教授2）按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)）按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)ABCDE14325 輸輸送送機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)CBADE6步進(jìn)式步進(jìn)式第37頁(yè)/共38頁(yè)