第02章楊可楨 平面連桿機構(gòu)

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1、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式鉸鏈鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件條件鉸鏈四桿機構(gòu)的演變鉸鏈四桿機構(gòu)的演變 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)的設(shè)計第二章第二章 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu) 平面機構(gòu)+低副聯(lián)接 (轉(zhuǎn)動、移動副) 最常用平面四桿機構(gòu)（ 四個構(gòu)件四根桿)平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)（全由轉(zhuǎn)動副相聯(lián)）基本類型基本類型(二)曲柄搖桿機構(gòu)的主要特性()鉸鏈四桿機構(gòu)2-1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式 p.20 1234ABCD連桿連桿連架桿連架桿連架桿連架桿機架機架曲柄曲柄搖桿搖桿( (擺桿擺桿) )( (整轉(zhuǎn)整轉(zhuǎn)) )( (擺轉(zhuǎn)擺轉(zhuǎn)) )機架、連桿、連架

2、桿機架、連桿、連架桿()鉸鏈四桿機構(gòu) p.20機架參考系（固定件）連架桿與機架相聯(lián)連桿不與機架相聯(lián)基本構(gòu)件基本構(gòu)件曲柄：可回轉(zhuǎn)360的連架桿搖桿：擺角小于360的連架桿滑塊：作往復移動的連架桿連架桿連架桿全由轉(zhuǎn)動副相聯(lián)轉(zhuǎn)動副相聯(lián)的平面四桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)一一.鉸鏈四桿機構(gòu)基本類型鉸鏈四桿機構(gòu)基本類型 （按連架桿類型）一曲一搖二曲二搖二二.(鉸鏈四桿機構(gòu))演變類型演變類型(天線搖桿)調(diào)整天線 俯仰角的大小 圖2-3雷達調(diào)整機構(gòu)放映機1234ABCD 1.曲柄搖桿機構(gòu)：曲柄搖桿機構(gòu)：連架桿連架桿 曲柄曲柄(一般)原動件勻速轉(zhuǎn)動 搖桿搖桿(一般)從動件變速往復擺動2

3、. 雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)： 連架桿均為曲柄連架桿均為曲柄 主動曲柄: 勻速轉(zhuǎn)動 從動曲柄: 變速轉(zhuǎn)動 例: 慣性篩中的鉸鏈四桿機構(gòu)從動曲柄3變速轉(zhuǎn)動 使篩子6產(chǎn)生加速度 使不同材料因慣性不同而篩分3.雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)連架桿均為搖桿連架桿均為搖桿 例: 門式起重機的變速機構(gòu): CD(桿3)為原動件, 懸掛重物的E 點在連桿上保持E點運動軌跡在近似水平線上。（平移貨物平穩(wěn)、減小能量消耗）DCBA偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)（全由轉(zhuǎn)動副相聯(lián)）二二.(鉸鏈四桿機構(gòu))演變類型演變類型14ABC2314ABC231234ABCD曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)二二.死點位置死點

4、位置 三三.壓力角和傳動角壓力角和傳動角（二）曲柄搖桿機構(gòu)的主要特性（二）曲柄搖桿機構(gòu)的主要特性 P.21一一.急回運動急回運動: 工作行程工作行程: 空回行程空回行程:B2B1 ( 2) C2C1 () 1 2 , 而不變B1B2 (1) 搖桿C1C2 () 工作行程時間空回行程時間工作行程時間空回行程時間 曲柄(主)勻速轉(zhuǎn)動(順)搖桿(從)變速往復擺動圖2-4曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)12極位極位: 曲柄與連桿共線(B1、B2)搖桿極位C1、C2 縮短非生產(chǎn)時間縮短非生產(chǎn)時間, 提高生產(chǎn)率提高生產(chǎn)率例：牛頭刨床、 往復式輸送機其運動特性行程速度變化系數(shù)行程速度變化系數(shù)(行程速比系數(shù))K極位夾

5、角極位夾角(搖桿處于兩極位時，對應(yīng)曲柄所夾銳角)K 急回運動性質(zhì)11180KK(2-2)180180/212112122112tttCCtCCvvK(2-1)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄主動 急回急回圖2-4曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)12二二. 死點位置死點位置 p.22第6從動件與連桿共線從動件與連桿共線卡死卡死 當搖桿為主動件, 而曲柄AB與連桿BC共線時(搖桿CD處于極位) CD(主)通過連桿加于曲柄的驅(qū)動力F正好通過曲柄的轉(zhuǎn)動中心A 不能產(chǎn)生使曲柄轉(zhuǎn)動的力矩。圖2-4曲柄搖桿機構(gòu)圖2-5 機構(gòu)運動卡死 機構(gòu)運動不確定存在死點條件存在死點條件：有極限位置（從動件與連桿共線）措施措施曲柄搖桿機構(gòu)搖桿主動

6、死點死點死點 飛輪 自身慣性三、壓力角和傳動角三、壓力角和傳動角 p.22倒6, 圖2-71.壓力角壓力角2.傳動角傳動角 ：BC是二力桿,驅(qū)動 力F 沿BC方向 作用在從動件上的驅(qū)動力F與該力作用 點絕對速度VC之間所夾的銳角銳角。 連桿與從動桿所夾銳角 有效力Fsin 40有效力Fcos （方便）傳動角 = 90 (的余角)作業(yè)：2-3, 2-4 p.35BCA壓力角VCFVC沿導軌(CD)FVCABCD 分析分析壓力角壓力角（ ）：）：從動件受力作用點的速度方位線與力從動件受力作用點的速度方位線與力 的作用線所的作用線所 夾的銳角。夾的銳角。死點死點： = 90傳動角傳動角 ： =90

7、壓力角越小壓力角越小(即傳動角越大即傳動角越大)，有用的分力越大。，有用的分力越大。 所以傳動角是衡量機構(gòu)受力大小的一個重要參數(shù)。所以傳動角是衡量機構(gòu)受力大小的一個重要參數(shù)。二二. .曲柄存在條件曲柄存在條件：2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件 P.25 取決于機構(gòu)各桿的相對長度和機架的選擇ADBBB”CCC”例:AB22,BC50,CD38,AD45三式相加 l1l2 l1l3 l1l4當桿當桿1處于處于AB ”位置位置 AC ”D l1l2l3l4 (2-6)(l2l1) l3 l4 l1l4l2l3 (2-3) (l2l1) l4 l3 l1l3l2l4 (2-4)當桿當桿1處于處于AB

8、 位置位置 AC D (曲柄l1,連桿l2,搖桿l3,機架l4)當AB能擺至與連桿共線的極位AB及AB”時 能順利通過整轉(zhuǎn)副。曲搖機構(gòu)曲搖機構(gòu)L1最短一一.分析分析:二二. .曲柄存在條件曲柄存在條件：（轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副） 1.曲柄存在條件:2.推論:實例分析: AB70, BC90, CD110, AD40 (1)最短與最長桿之和小于其 它兩桿之和 (2)最短的構(gòu)件在連架桿或機架上(滿足條件1) (1)最短短桿在機架機架上 (2)最短短桿在機架鄰邊機架鄰邊 (3)最短短桿在機架對邊機架對邊雙曲柄雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿雙搖桿機構(gòu)ADCD40110150ABBC160當：AD為機架

9、AB或DC為機架 BC為機架雙曲柄雙曲柄曲柄搖桿曲柄搖桿雙搖桿雙搖桿作業(yè)2-1 p.35ABCD鉸鏈四桿機構(gòu)的演變 .26 鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu) 圖2-14(全)轉(zhuǎn)動副連接各桿長不變鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu) 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu) 圖2-23 p.29導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)(曲柄AB 機架) 圖2-15.b搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)(連桿BC 機架) 圖2-15.C擴大回轉(zhuǎn)副偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)ABCDCAB桿長(固定桿)可變移動副(一個)定塊機構(gòu)定塊機構(gòu)(滑塊C 機架) 圖2-15.d 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑曲柄滑塊機構(gòu)塊機構(gòu)(變更機架)一一.曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)：.27 圖214c、d壓

10、力角壓力角、傳動角、傳動角:偏置曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu) e搖桿搖桿3的運動軌跡為圓弧的運動軌跡為圓弧(半徑半徑l3)l3l3曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)將將l3無窮大無窮大滑塊滑塊C(直線直線)曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)Ce二、導桿機構(gòu)二、導桿機構(gòu) .26曲柄滑塊機構(gòu)(曲柄機架) 導桿機構(gòu)當 機架曲柄機架曲柄 機架曲柄機架曲柄最短最長桿其它兩桿之和轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)擺動導桿機構(gòu)擺動導桿機構(gòu)兩連兩連 曲柄曲柄 ？架桿架桿 搖桿搖桿 ？機架鄰機架鄰邊機架機架最短桿在雙曲柄雙曲柄轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)一個曲柄曲柄擺動擺動導桿機構(gòu)導桿機構(gòu) =0搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)

11、滑塊擺動擺動 圖215,217滑塊為固定固定件 圖215,218滑塊移動擺動移動擺動 圖216,215滑塊移動移動 圖215三、搖塊、定塊機構(gòu)三、搖塊、定塊機構(gòu) .27曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)CABCABCABCAB曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu) 導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)定塊機構(gòu)定塊機構(gòu)導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)定塊機構(gòu)定塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)定塊機構(gòu)定塊機構(gòu)(鉸鏈四桿、曲柄滑塊)(曲柄很短時偏心輪機構(gòu))偏心距=曲柄長鉸鏈四桿、曲柄滑塊機構(gòu)(擴大回轉(zhuǎn)副) 偏心輪機構(gòu) 四、偏心輪機構(gòu)四、偏心輪機構(gòu) 圖223圖C p.29ABC偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)回轉(zhuǎn)副B (半徑) 曲柄長AB曲柄曲柄ABCe五五. .平

12、面四桿機構(gòu)的特點及平面四桿機構(gòu)的特點及應(yīng)用應(yīng)用 1)低副，成本低，精度高；2)面接觸,利于潤滑及減少磨損,傳載大,可靠性高。1.1.特點特點: :1）實現(xiàn)已知運動規(guī)律2）實現(xiàn)給定點的運動軌跡不能精確實現(xiàn)任意運動規(guī)律。缺點缺點: :2.2.應(yīng)用應(yīng)用: :優(yōu)點優(yōu)點1.手動沖床：手動沖床： 兩個四桿機構(gòu)組成兩個四桿機構(gòu)組成（雙搖桿雙搖桿+搖桿滑搖桿滑塊機構(gòu)塊機構(gòu)）2.篩料機構(gòu)：篩料機構(gòu)：六桿機構(gòu)六桿機構(gòu)兩個四桿兩個四桿機構(gòu)組成（機構(gòu)組成（雙曲柄雙曲柄 +曲柄滑塊曲柄滑塊）應(yīng)用應(yīng)用:2-4 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計 P.30根據(jù)給定的運動條件運動簡圖的尺寸參數(shù) 解析法精確 作圖法直觀 實驗法簡便一一. .按

13、照給定的行程速比系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)按照給定的行程速比系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)( (作圖法作圖法) )二二. .按給定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)按給定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)( (作圖法作圖法) )三三. .按給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)按給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)( (解析法解析法) )四四. .按給定點的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)按給定點的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)( (實驗法實驗法) )實現(xiàn)已知(從動件)運動規(guī)律 (位置,速度,加速度)實現(xiàn)給定點的運動軌跡一.按照給定的行程速比 系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu):1.曲柄搖桿機構(gòu):2.導桿機構(gòu) C1PC2=11180KK(1)可求出極位夾角分析分析:(2) C1AC2=如果三點

14、位于 同一圓上,是C1C2弧上 的圓周角如何作此圓如何作此圓 (未知A點)連OC2交圓 于P點 C2C1P=90 C1C2P=90P點可作PO已知: 搖桿長度L3, 行程速比系數(shù)K, 擺角C2ADB1B2C1解解:(1)任選D點,作搖桿兩極位C1D和C2DOAB1B2C2DC1(2)過C1作C1C2垂線C1M(3)過C1、C2、 P 作圓(4)AC1=L2L1, AC2=L2+L1 L1=1/2(AC2AC1)無數(shù)解以以L1為半徑作圓為半徑作圓,交交B1,B2點點 曲柄兩位置曲柄兩位置MN在圓上任選一點AC1M與C2N交于P點作C1C2N=90,P2.導桿機構(gòu): P.31已知已知:機架長L4

15、, K解解:(1)任選固定鉸鏈中心C 作導桿兩極位Cm和Cn = (2)作擺角的平分線AC,取AC=L4 固定鉸中心A(3)過A作導桿極位垂線 AB1(AB2)L1=AB1唯一解唯一解11180KKCmnAB1B2CmnAB1B2 DB1C1B2C2無窮多個解無窮多個解A ABCD步驟步驟： 1、連接、連接B1B2, C1C2 2、作、作B1B2, C1C2中垂線中垂線 3、在中垂線上取一點作、在中垂線上取一點作A, D 4、連、連AB1C1D二.按給定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)1.已知已知:連桿BC長L2 及連桿兩個位置B1C1,B2C2固定鉸A必在B1B2垂直平分線上同定鉸D必在C1C2.分析(

16、1)連接B1B2,C1C2并作其垂直平分線b12,c12(2)在b12線上任取一點A, 在C12.任取一點D解:連桿給定的三個位置連桿給定的三個位置 鉸點已給定鉸點已給定B1C1B2C2B3C3ADABCD步驟步驟：1.連接連接 B1B2 ,B2B3 ,C1C2,C2C3 2.作各連線中垂線作各連線中垂線 3.B1B2, B2B3中垂線中垂線 之交點即為點之交點即為點A 4.C1C2,C2C3中垂線中垂線 之交點即為點之交點即為點D 5.連接連接AB1C1D即為即為 所求所求2.已知已知:連桿BC長L2及連桿三個位置B1C1,B2C2,B3C3(選作)作業(yè)2-6(1) P.36唯一解唯一解 圖圖2-332-33步進式傳送機構(gòu)步進式傳送機構(gòu) 圖圖2-352-35連桿曲線連桿曲線 圖譜圖譜圖圖2-342-34描繪連桿曲線工具描繪連桿曲線工具四.按給定點的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu) P.34 小結(jié)小結(jié): 1.基本概念：連架桿，連桿，曲柄，搖桿、壓力 角、 傳動角，死點，急回運動（會作圖） .基本內(nèi)容： 平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化方法、演 變型式（作圖） 曲柄存在條件判別機構(gòu)類型 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計(作圖法)