1、第八章第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)1 1、了解、了解 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)2、熟悉、熟悉 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用3、掌握、掌握 有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識(shí)有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識(shí)4、理解、理解 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)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，稱為連桿。有一作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，稱為連桿。特點(diǎn)：特點(diǎn)：采用低副。面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損采用低副。面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損 形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度。形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度。改變桿的相對(duì)

2、長度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。改變桿的相對(duì)長度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。連桿曲線豐富?？蓾M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)。81 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)、鶴式吊鶴式吊、火車輪火車輪、手動(dòng)沖床手動(dòng)沖床、牛頭刨床牛頭刨床、橢橢圓儀圓儀、機(jī)械手爪機(jī)械手爪、開窗、車門、折疊傘、折疊床、開窗、車門、折疊傘、折疊床、 牙膏筒拔管機(jī)、單車制動(dòng)操作機(jī)構(gòu)等。牙膏筒拔管機(jī)、單車制動(dòng)操作機(jī)構(gòu)等。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

3、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。分類分類: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)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)。基本型式基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。演變得到的。名詞解釋：名詞解釋：曲柄曲柄作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；共有三種基本型式：（1 1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特征：特征：曲柄搖桿曲柄搖桿作用：作用：將曲柄的整周回

4、轉(zhuǎn)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。如雷達(dá)天線。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)的構(gòu)件；與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；搖桿搖桿作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副能作能作360 360 相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。82 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用1.平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式作者：潘存云教授ABC1243DABDC1243（2 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)?/p>

5、將等速回轉(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)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(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)3124A AD DC CB B1 12 23 34 4旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵A AD DC CB B1 12 23 3ABDC1234E6慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)31ABCD耕地耕地料斗料斗DCAB作者：潘存云教授耕地耕地料斗料斗DCAB實(shí)例：實(shí)例：火車輪火車輪特例：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：兩連架桿等長且平行，兩連架桿等長且平行， 連桿作平動(dòng)連桿作平動(dòng)B

6、C = ADABDC攝影平臺(tái)攝影平臺(tái)作者：潘存云教授ADBC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)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)-車門開閉機(jī)構(gòu)車門開閉機(jī)構(gòu)反向反向FAEDGBCABEFDCG平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定。動(dòng)不確定。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列?；疖囕喕疖囕咥BDCE（3 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)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)構(gòu)汽車轉(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

7、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ABDC(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 l2.2.平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式(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

8、柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC牛頭刨床牛頭刨床應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例:小型刨床小型刨床ABDCE123456應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例B234C1A自卸卡車舉升機(jī)構(gòu)自卸卡車舉升機(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13C4AB2A1C234B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(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)手搖唧筒手搖唧筒這種通過選擇不同構(gòu)件作為機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的這種通過選擇不同構(gòu)件

9、作為機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的方法稱為：方法稱為：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橢圓儀機(jī)構(gòu)橢圓儀機(jī)構(gòu)實(shí)例：實(shí)例：選擇雙滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件選擇雙滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件 作為機(jī)架可得不同的機(jī)構(gòu)作為機(jī)架可得不同的機(jī)構(gòu)1234正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)3214(4)(4)運(yùn)動(dòng)副元素的逆換運(yùn)動(dòng)副元素的逆換將低副兩運(yùn)動(dòng)副元素的包容關(guān)系進(jìn)行逆換，不影響兩將低副兩運(yùn)動(dòng)副元素的包容關(guān)系進(jìn)行逆換，不影響兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)4321搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)3214作者：潘存云教授abdc

10、CBAD平面四桿機(jī)構(gòu)具有平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副可能存在可能存在曲柄。曲柄。b(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)+ bAB為最短桿為最短桿最長桿與最短桿的長度之和其他兩桿長度之和 a+b c + d83 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)1.1.平面平面四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件有曲柄的條件C”abdcADd- - a設(shè)設(shè)adad，同理有：，同理有： da, db, dcAD為最短桿為最短桿a、d中必有一個(gè)是機(jī)架將以上三式兩兩相加得：將以上三式兩兩相加得： a b, ac, ad 連架桿或機(jī)架之一為最短桿。連架

11、桿或機(jī)架之一為最短桿。可知：當(dāng)滿足桿長條件時(shí)，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)可知：當(dāng)滿足桿長條件時(shí)，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是整轉(zhuǎn)副副都是整轉(zhuǎn)副。曲柄存在的條件：曲柄存在的條件：最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)其他兩桿長度之和其他兩桿長度之和此時(shí)，鉸鏈此時(shí)，鉸鏈A為整轉(zhuǎn)副。為整轉(zhuǎn)副。若取若取BC為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈B也是整轉(zhuǎn)副。也是整轉(zhuǎn)副。 稱為稱為桿長條件桿長條件。ABCDabcd作者：潘存云教授當(dāng)滿足桿長條件時(shí)，說明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同當(dāng)滿足桿長條件時(shí)，說明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。如：的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得

12、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)。結(jié)論：結(jié)論： 曲柄存在條件曲柄存在條件 曲柄存在條件：曲柄存在條件：1. 最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和兩桿長度之和2. 最短桿是連架桿或機(jī)架最短桿是連架桿或機(jī)架 最短桿最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是整周副整周副 其余均為擺轉(zhuǎn)副其余均為擺轉(zhuǎn)副推論推論1：當(dāng)當(dāng)Lmax+Lmin L(其余兩桿長度之和其余兩桿長度之和)時(shí)時(shí) 最短桿是連架桿之一最短桿是連架桿之一 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 最短桿是機(jī)架最短桿是機(jī)架 雙曲柄機(jī)構(gòu)

13、雙曲柄機(jī)構(gòu) 最短桿是連桿最短桿是連桿 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)推論推論2：當(dāng)當(dāng)Lmax+Lmin L(其余兩桿長度之和其余兩桿長度之和)時(shí)時(shí) 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCDabcd機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 平面連桿機(jī)構(gòu)判斷下列鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型判斷下列鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型：雙曲柄曲柄搖桿雙搖桿雙搖桿ABCD2.2.急回運(yùn)動(dòng)與行程速比系數(shù)急回運(yùn)動(dòng)與行程速比系數(shù)在在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，搖桿中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，搖桿位于兩個(gè)極限位置，簡稱極位。位于兩個(gè)極限位置，簡稱極位。當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄以逆時(shí)針轉(zhuǎn)過逆時(shí)針轉(zhuǎn)過180180+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

14、所花時(shí)間為t1 , , 平均速度為平均速度為V1, ,那么有：那么有：/ )180(1t1211tCCV )180/(21CCB1C1AD曲柄搖桿機(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 稱為稱為極位夾角極位夾角。B1C1ADC2當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄以繼續(xù)轉(zhuǎn)過繼續(xù)轉(zhuǎn)過180180-時(shí)，搖桿從時(shí)，搖桿從C2D位位置擺置擺到到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： 180180-/)180(2t因曲柄轉(zhuǎn)角不同，故搖桿來回?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

15、 1搖桿的這種特性稱為搖桿的這種特性稱為急回運(yùn)動(dòng)急回運(yùn)動(dòng)。用以下比值表示急回程度稱稱K為為行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)。12VVK 18018021tt且且越大，越大，K值越大，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所以可通過分析機(jī)構(gòu)中是否存在以及的大小來判斷機(jī)構(gòu)是否有急回運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的程度。11180KK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: 2212tCCV)180/(21CC121221tCCtCC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

16、機(jī)等。180180180180-導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性的急回特性 180180180180-思考題：思考題： 對(duì)心對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)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)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。FF F”當(dāng)當(dāng)BCD90BCD90時(shí)，時(shí)， BCDBCD3. .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)， 180180-

17、 BCD- BCD切向分力切向分力: : F= FcosF= Fcos法向分力法向分力: : F”= FcosF”= Fcos FF 對(duì)傳動(dòng)有利對(duì)傳動(dòng)有利。=Fsin=Fsin稱稱為為傳動(dòng)角傳動(dòng)角。此位置一定是：此位置一定是：主動(dòng)件與機(jī)架共線兩處之一。主動(dòng)件與機(jī)架共線兩處之一。為了保證機(jī)構(gòu)良好的傳力性能ABCDCDBAFF”F可用可用的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞的大小來表示機(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作者：潘存云教授車門車門C1B1abcdDA由余弦定律有：由余弦定律有： B B1 1C C1 1D Darcco

18、sbarccosb2 2+c+c2 2-(d-a)-(d-a)2 2/2bc/2bc B B2 2C C2 2D Darccosbarccosb2 2+c+c2 2-(d+a)-(d+a)2 2/2bc/2bc若若B B1 1C C1 1D90D90, ,則則若若B B2 2C C2 2D90D90, , 則則1 1BB1 1C C1 1D D2 2180180-B-B2 2C C2 2D D機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角一般在運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角一般在運(yùn)動(dòng)鏈最終一個(gè)從動(dòng)件上度量。最終一個(gè)從動(dòng)件上度量。v1 1minminBB1 1C C1 1D, 180D, 180-B-B2 2C C2 2DDminminC2

19、B22 2F FF4. .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，且連桿與且連桿與曲柄兩次共線曲柄兩次共線時(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). .避免措施：避免措施： 兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列，如兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列，如火車輪機(jī)構(gòu)火車輪機(jī)構(gòu); ;稱此位置為：稱此位置為： “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

20、架、鉆夾具起落架、鉆夾具等。等。5. .鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性指連桿機(jī)構(gòu)能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)給定的各個(gè)位置。指連桿機(jī)構(gòu)能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)給定的各個(gè)位置?？尚杏颍嚎尚杏颍簱u桿的運(yùn)動(dòng)范圍。搖桿的運(yùn)動(dòng)范圍。不可行域：不可行域：搖桿不能達(dá)到的區(qū)域。搖桿不能達(dá)到的區(qū)域。設(shè)計(jì)時(shí)不能要求從一個(gè)可行域跳過不可行域進(jìn)入另一個(gè)可行域。設(shè)計(jì)時(shí)不能要求從一個(gè)可行域跳過不可行域進(jìn)入另一個(gè)可行域。稱此為稱此為錯(cuò)位不連續(xù)。錯(cuò)位不連續(xù)。錯(cuò)序不連續(xù)錯(cuò)序不連續(xù)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿足運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件。設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿足運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件。C1C2C1C2CCADBDAB1C1B2C2B3C3DAB1C1B2C2B3C3

21、例例8-1 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)AB長為長為r，連桿，連桿BC長度為長度為L，滑塊，滑塊C的行程為的行程為H ，偏距為，偏距為e,求：求： 1、確定桿、確定桿AB為曲柄的條件；為曲柄的條件； 2、分析此機(jī)構(gòu)是否存在急回特性；若有行程速比系數(shù)為多少；、分析此機(jī)構(gòu)是否存在急回特性；若有行程速比系數(shù)為多少； 3、若桿、若桿AB為主動(dòng)件，確定機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角及其位置；為主動(dòng)件，確定機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角及其位置； 4、試問機(jī)構(gòu)在何種情況有有死點(diǎn)位置；、試問機(jī)構(gòu)在何種情況有有死點(diǎn)位置； 5、若機(jī)構(gòu)為對(duì)心曲柄滑塊，以上情況如何；、若機(jī)構(gòu)為對(duì)心曲柄滑塊，以上情況如何；ABC解：解：1、機(jī)構(gòu)、機(jī)

22、構(gòu)ABC可看作是由可看作是由ABCD*演化而來演化而來則：則：AB+CD*=BC+AD*CD*-AD*=e所以：所以：r+e = a =( A A C1A A C2)/ 2 A A C1= = a+ +bE222ae(2) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)H已知已知K K，滑塊行程，滑塊行程H H，偏距，偏距e e，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu) 。計(jì)算計(jì)算: 180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);作作C1 C2 H H作射線作射線C1O O 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

23、作弧交于E,E,得：得：作射線作射線C2O O使使C1C2 O=90。 作偏距線作偏距線e e，交圓弧于，交圓弧于A A，即為所求。，即為所求。C1C29090-o9090-Al1 =EC2/ 2l2 = A = A C2EC2/ 2ADmn=D(3) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析：分析： 由于由于與與導(dǎo)桿擺角導(dǎo)桿擺角相等，設(shè)計(jì)此相等，設(shè)計(jì)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180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);任選任選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

24、分線作角分線; ;已知：已知：機(jī)架長度機(jī)架長度d，K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。三、三、 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)思路：思路：首先建立包含機(jī)構(gòu)的各尺度參數(shù)和運(yùn)動(dòng)變量在首先建立包含機(jī)構(gòu)的各尺度參數(shù)和運(yùn)動(dòng)變量在內(nèi)的解析關(guān)系式，然后根據(jù)已知的運(yùn)動(dòng)變量求解所需內(nèi)的解析關(guān)系式，然后根據(jù)已知的運(yùn)動(dòng)變量求解所需的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)。的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)。1、按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)、按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)要求連桿上某要求連桿上某點(diǎn)點(diǎn)M M能占據(jù)一系列的預(yù)定能占據(jù)一系列的預(yù)定位置位置Mi( (xMi, yMi) ) 且連桿且連桿具有相應(yīng)的轉(zhuǎn)角具有相應(yīng)的轉(zhuǎn)角 2i 。 建立坐標(biāo)建立坐標(biāo)系系xOy，

25、將四桿機(jī)構(gòu)分為，將四桿機(jī)構(gòu)分為左側(cè)雙桿組和右側(cè)雙桿組左側(cè)雙桿組和右側(cè)雙桿組分別討論。分別討論。連桿位置的表示連桿位置的表示連桿上任一基點(diǎn)連桿上任一基點(diǎn)M的坐標(biāo)的坐標(biāo)(xM, yM)連桿方位角連桿方位角2左側(cè)桿組左側(cè)桿組右側(cè)桿組右側(cè)桿組左側(cè)雙桿組分析：左側(cè)雙桿組分析：0)sin(sin0)cos(cos2121MiiiAMiiiAykayxkax0 iiiiOMMBABOA由矢量封閉圖得由矢量封閉圖得 寫成分量形式為寫成分量形式為 消去消去 1i整理得整理得 0)sin()()cos()(2/ )(22222222 iMiAiMiAMiAMiAAAMiMiyykxxkyyxxakyxyx 式中有

26、式中有5個(gè)待定參數(shù)：個(gè)待定參數(shù)：xA、yA、a、k、。可按可按5個(gè)預(yù)定位置精確求解。個(gè)預(yù)定位置精確求解。N 5 時(shí)，可預(yù)選參數(shù)數(shù)目時(shí)，可預(yù)選參數(shù)數(shù)目N0=5-N，故有無窮多解。，故有無窮多解。當(dāng)預(yù)定連桿位置數(shù)當(dāng)預(yù)定連桿位置數(shù)N=3：0)sin()()cos()(2/ )(22222222 iMiAiMiAMiAMiAAAMiMiyykxxkyyxxakyxyx 可預(yù)選參數(shù)可預(yù)選參數(shù)xA、yA0322110iiiAXAXAX線性方程： MiAMiAAAMiMiiiMiAiMiAiiMiAiMiAiyyxxyxyxAxxyyAyyxxA2/ )(sin)(cos)(sin)(cos)(222232

27、22221 sincos2/ )(21220kXkXakX 210222212/XXtgXkaXXk代入連桿三代入連桿三組位置參數(shù)組位置參數(shù)X0、X1、X2 )sin()cos(22iMiBiiMiBikyykxx 右側(cè)桿組分析右側(cè)桿組分析：同上同上可以求得右側(cè)桿組的參數(shù)可以求得右側(cè)桿組的參數(shù)e、c、及及xCi、yCi。 2222)()()()(DADAciBiciBiyyxxdyyxxb根據(jù)左右桿組各參數(shù)有：根據(jù)左右桿組各參數(shù)有：新新參參數(shù)數(shù) 2 .2 .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)（1 1）按預(yù)定的兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)）按預(yù)定的兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)

28、構(gòu)已知設(shè)計(jì)要求：從動(dòng)件已知設(shè)計(jì)要求：從動(dòng)件3 3和主動(dòng)件和主動(dòng)件1 1的轉(zhuǎn)角之間滿足一系列對(duì)應(yīng)位置關(guān)系的轉(zhuǎn)角之間滿足一系列對(duì)應(yīng)位置關(guān)系nifii、 21),(13 分析：分析：令令a/a=1, b/a=l, c/a=m, d/a=n。m、n、l、 0 、 0 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)桿長桿長a, b, c, d和和 0 、 0 建立直角坐標(biāo)系，并標(biāo)出各桿建立直角坐標(biāo)系，并標(biāo)出各桿矢，寫出矢量方程矢，寫出矢量方程向向x、y 軸投影，得軸投影，得 )sin(sin)sin()cos(cos)cos(0320103201 iiiiiicbacdbacdba 將相對(duì)長度代入上式，并移項(xiàng)，得將相對(duì)長度代入上式，

29、并移項(xiàng)，得)sin()sin(sin)cos()cos(cos0103201032iiiiiimlmnl將等式兩邊平方和，消去將等式兩邊平方和，消去 2i ，并整理得，并整理得)2/()1()cos()/()cos()cos(22201030301nlnmnmmiiiiP2P1P020103103001)cos()cos()cos(PPPiiii 將兩連架桿的已知對(duì)應(yīng)角代入上式，列方程組求解將兩連架桿的已知對(duì)應(yīng)角代入上式，列方程組求解注意：注意：方程共有方程共有5個(gè)待定參數(shù)個(gè)待定參數(shù)，根據(jù)解析式可解條件：，根據(jù)解析式可解條件：當(dāng)兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置數(shù)當(dāng)兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置數(shù)N=5時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)精確解

30、。時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)精確解。當(dāng)當(dāng)N 5 時(shí)，不能精確求解，只能近似設(shè)計(jì)。時(shí)，不能精確求解，只能近似設(shè)計(jì)。當(dāng)當(dāng)N 5時(shí)，可預(yù)選尺度參數(shù)數(shù)目時(shí)，可預(yù)選尺度參數(shù)數(shù)目N0=5-N，故有無窮多解。，故有無窮多解。注意：注意：N=4或或5時(shí)，方程組為非線性時(shí)，方程組為非線性例題：試設(shè)計(jì)如圖所示鉸例題：試設(shè)計(jì)如圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，要求其兩連鏈四桿機(jī)構(gòu)，要求其兩連架桿滿足如下三組對(duì)應(yīng)位架桿滿足如下三組對(duì)應(yīng)位置關(guān)系：置關(guān)系： 11=45o, 31=50o, 12=90o, 32=80o, 13=135o, 33=110o。分析：分析： N=3 則則N0=2 ，常選，常選 0= 0=0o求解：求解：將三組對(duì)應(yīng)位置值代入

31、解析式得：將三組對(duì)應(yīng)位置值代入解析式得：200100020010002001000)135110cos(110cos135cos)9080cos(80cos90cos)4550cos(50cos45cos PPPPPPPPPP0=1.533P1=-1.0628 P2=0.7805)2/()1()/(222310nlnmPnmPmPm= 1.533 n =1.442 l=1.783根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，確定曲柄長根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，確定曲柄長度，可求各構(gòu)件實(shí)際長度。度，可求各構(gòu)件實(shí)際長度。（2 2）按預(yù)期函數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)）按預(yù)期函數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)期望函數(shù)：要求四桿機(jī)期望函數(shù)：要求四桿機(jī)構(gòu)兩連架桿轉(zhuǎn)角之間實(shí)現(xiàn)構(gòu)兩

32、連架桿轉(zhuǎn)角之間實(shí)現(xiàn)的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)關(guān)系 y=f(x)。再現(xiàn)函數(shù)：連桿機(jī)構(gòu)實(shí)再現(xiàn)函數(shù)：連桿機(jī)構(gòu)實(shí)際實(shí)現(xiàn)的函數(shù)際實(shí)現(xiàn)的函數(shù)y=F(x)。設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法插值逼近法插值逼近法（1 1）插值結(jié)點(diǎn)：插值結(jié)點(diǎn)：再現(xiàn)函數(shù)和期望函數(shù)曲線的交點(diǎn)再現(xiàn)函數(shù)和期望函數(shù)曲線的交點(diǎn)（2 2）插值逼近法：插值逼近法：按插值結(jié)點(diǎn)的值來設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按插值結(jié)點(diǎn)的值來設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（3 3）用插值逼近法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的作法）用插值逼近法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的作法在給定自變量在給定自變量x0 xm區(qū)間內(nèi)區(qū)間內(nèi)選取結(jié)點(diǎn)，則有選取結(jié)點(diǎn)，則有f(x)= F(x)將結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)值轉(zhuǎn)化為將結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)值轉(zhuǎn)化為兩連架桿的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角兩連架桿的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角代入解析方程式，列

33、代入解析方程式，列方程組求解未知參數(shù)方程組求解未知參數(shù)（4 4）插值結(jié)點(diǎn)的選取）插值結(jié)點(diǎn)的選取在結(jié)點(diǎn)處應(yīng)有在結(jié)點(diǎn)處應(yīng)有f(x)- -F(x)=0 結(jié)點(diǎn)以外的其他位置的偏差為結(jié)點(diǎn)以外的其他位置的偏差為0)()( xFxfy 結(jié)點(diǎn)數(shù)：最多為結(jié)點(diǎn)數(shù)：最多為5個(gè)個(gè)結(jié)點(diǎn)位置的分布根據(jù)函數(shù)逼近理論按下式選取：結(jié)點(diǎn)位置的分布根據(jù)函數(shù)逼近理論按下式選?。?/)/(21(2)cos180(-)/2(00mixxxxxmmi i=1、2、m; m為插值結(jié)點(diǎn)總數(shù)。為插值結(jié)點(diǎn)總數(shù)。例題：如圖所示，設(shè)兩連架桿轉(zhuǎn)角之間的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系為例題：如圖所示，設(shè)兩連架桿轉(zhuǎn)角之間的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系為y = logx ,1 x 2,2,設(shè)

34、計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)其設(shè)計(jì)步驟如下：其設(shè)計(jì)步驟如下：1 1）根據(jù)已知條件）根據(jù)已知條件x0=1=1，xm= =2；可求得可求得y0=log=log x0 0= =0，ym=log=log xm= =0. .301。2 2）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取主、從動(dòng)件的轉(zhuǎn)角范圍分別為）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取主、從動(dòng)件的轉(zhuǎn)角范圍分別為m m= =60, , m m= =90, ,則自則自變量和函數(shù)與轉(zhuǎn)角的比例尺分別為變量和函數(shù)與轉(zhuǎn)角的比例尺分別為 60/1/ )(0mmxx 90/301. 0/ )(0mmyy 3）求插值結(jié)點(diǎn)處的自變量（設(shè)總數(shù)）求插值結(jié)點(diǎn)處的自變量（設(shè)總數(shù)m=3），則則x1=(2+1)/2-(2- -1)co

35、s180(21- -1)/(23)/2=1. .067；x2=1. .500； x3=1. .933求結(jié)點(diǎn)處的函數(shù)值求結(jié)點(diǎn)處的函數(shù)值y1=log1. .067=0. .0282；y2=0. .1761；y3=0. .2862求主、從動(dòng)件在結(jié)點(diǎn)處的相應(yīng)轉(zhuǎn)角求主、從動(dòng)件在結(jié)點(diǎn)處的相應(yīng)轉(zhuǎn)角4 4）試取初始角）試取初始角0 0=86=86，0 0=23.5=23.5( (一般一般0及及0不同時(shí)為零不同時(shí)為零) )。5 5）將各結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值及初始角代入式）將各結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值及初始角代入式57.85,98.5565.52,3043. 8/ )(,02. 4/ )(3322011011yyxx20103103

36、001)cos()cos()cos(PPPiiii cos90.02= P0cos31.93+P1cos58.09+P2cos116= P0cos76.15+P1cos39.85+P2cos141.98= P0cos109.07+P1cos32.91+P2得得2/)/(21(2)cos180(-)/2(00mixxxxxmmi 解得解得 P0= 0.568719， P1=-0.382598， P2=-0.280782 6）求機(jī)構(gòu)各構(gòu)件相對(duì)長度為）求機(jī)構(gòu)各構(gòu)件相對(duì)長度為 a =1，b=2.0899，c=0.56872，d=1.4865 7）檢驗(yàn)偏差值）檢驗(yàn)偏差值 消去消去 2，并將變量符號(hào)，并將

37、變量符號(hào) 2換為換為 ， 3換為換為 ，得，得 b2=a2+d2+c2+2cdcos (+0) -2adcos (+0) -2accos(+0) - (+0) 令令 A=sin（ + 0) B=cos（ + 0)d/a C= (a2+d2+c2-b2) / (2ac)d cos( + 0) 則上式可化為則上式可化為 A=sin（ + 0)+Bcos ( + 0)=C 解之得解之得 0)/()2 CB222CBAarctg(A-期望值為期望值為 / )log(00yx 偏差為偏差為 000)/()2/ )log( CByx222CBAarctg(A-3、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)

38、軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：確定機(jī)構(gòu)的各尺度確定機(jī)構(gòu)的各尺度參數(shù)和連桿上的描點(diǎn)位置參數(shù)和連桿上的描點(diǎn)位置M，使該點(diǎn)所描繪的連桿曲線與預(yù)使該點(diǎn)所描繪的連桿曲線與預(yù)定的軌跡相符。定的軌跡相符。設(shè)計(jì)思路：設(shè)計(jì)思路：分別按左側(cè)桿組分別按左側(cè)桿組和右側(cè)桿組的矢量封閉圖形和右側(cè)桿組的矢量封閉圖形寫出方程解析式。寫出方程解析式。2222222sin)()( 2cos)()( 2)()(ayyexxfyyfxxefeyyxxAAAAAA 2222222sin)()( 2cos)()( 2)()(cyygxxfyyfxxgfgyyxxDDDDDD 聯(lián)聯(lián)立立求求解解左側(cè)桿組左側(cè)桿組右側(cè)桿組右側(cè)桿組待定參數(shù)待定參數(shù)9個(gè)：個(gè)：xA、yA、 xD、yD 、 a、c、e、f、g在按預(yù)定軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)時(shí)在按預(yù)定軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)時(shí) 可按可按9個(gè)點(diǎn)精確設(shè)計(jì)個(gè)點(diǎn)精確設(shè)計(jì) 常用常用46點(diǎn)設(shè)計(jì)，以利于機(jī)構(gòu)優(yōu)化點(diǎn)設(shè)計(jì)，以利于機(jī)構(gòu)優(yōu)化2222222sin)()( 2cos)()( 2)()(ayyexxfyyfxxefeyyxxAAAAAA 2222222sin)()( 2cos)()(