第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及其演化第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性第三節(jié)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動要求的機(jī)構(gòu)參數(shù)圖解法實(shí)例第四節(jié)構(gòu)件和運(yùn)動副的結(jié)構(gòu)第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及其演化1概念

缺點(diǎn)：效率低；累計(jì)運(yùn)動誤差較大；高速運(yùn)轉(zhuǎn)時不平衡動載荷較大，且難于消除。運(yùn)動副全是轉(zhuǎn)動副機(jī)架連架桿連架桿連桿4123定義:全由低副（轉(zhuǎn)動副、移動副）構(gòu)成的平面機(jī)構(gòu)稱為平面連桿機(jī)構(gòu)

特點(diǎn)：面接觸，承載能力強(qiáng)，耐磨損；易于制造和獲得較高的制造精度；能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動規(guī)律。內(nèi)容：類型、應(yīng)用及其特性，平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

概念缺點(diǎn)：效率低；累計(jì)運(yùn)動誤差較大；高速運(yùn)轉(zhuǎn)時不平衡動載荷2在此機(jī)構(gòu)中，AD固定不動，稱為機(jī)架；AB、CD兩構(gòu)件與機(jī)架組成轉(zhuǎn)動副，稱為連架桿；BC稱為連桿。在連架桿中，能作整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件稱為曲柄，而只能在一定角度范圍內(nèi)擺動的構(gòu)件稱為搖桿。是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。構(gòu)件之間都是轉(zhuǎn)動副連接的平面四桿結(jié)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及其演化在此機(jī)構(gòu)中，AD固定不動，稱是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，其它四3一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式—鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2．雙曲柄機(jī)構(gòu)3．雙搖桿機(jī)構(gòu)

二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式

1．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3．偏心輪機(jī)構(gòu)

運(yùn)動副全是轉(zhuǎn)動副一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式—鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動4

1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)☆兩連架桿中一個為曲柄，另一個為搖桿。搖桿為主動件時，則可以將搖桿的擺動轉(zhuǎn)換為曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動。應(yīng)用舉例：

①牛頭刨床工作臺橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)

②縫紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式

曲柄為主動件時，可以實(shí)現(xiàn)由曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動到搖桿往復(fù)擺動的運(yùn)動轉(zhuǎn)換。1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)☆兩連架桿中一個為曲柄，另一個為搖5縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)

牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)

(a)局部結(jié)構(gòu)圖;(b)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖1—主動齒輪;2—從動齒輪;3—連桿;4—搖桿（棘爪）;5—棘輪;6—絲杠;7—機(jī)架縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)6正平行四邊形機(jī)構(gòu)蒸汽機(jī)車的車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)☆兩個連架桿都能作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動振動篩（也稱為慣性篩）在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，如果組成四邊形的對邊長度分別相等，即，則根據(jù)曲柄相對位置的不同，可得到正平行四邊形機(jī)構(gòu)和反平行四邊形機(jī)構(gòu)。反平行四邊形機(jī)構(gòu)車門啟閉機(jī)構(gòu)正平行四邊形機(jī)構(gòu)蒸汽機(jī)車的車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)☆兩個連7

3.雙搖桿機(jī)構(gòu)☆兩連架桿均為搖桿飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)起重機(jī)中重物平移機(jī)構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(等腰梯形機(jī)構(gòu))3.雙搖桿機(jī)構(gòu)☆兩連架桿均為搖桿飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)起重機(jī)中重8

1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)☆一連架桿為曲柄，另一連架桿相對機(jī)架作往復(fù)移動而稱為滑塊應(yīng)用舉例：內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床和縫紉機(jī)等。對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式（改變構(gòu)件的形狀和長度）1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)☆一連架桿為曲柄，另一連架桿相對機(jī)架9

取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件作為機(jī)架，可以得到以下四種不同的機(jī)構(gòu)。2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)搖塊導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件作為機(jī)架，可以得到以10

應(yīng)用

曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(a)曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu);(b)電氣開關(guān)小型刨床機(jī)構(gòu)卡車車廂自動翻轉(zhuǎn)卸料機(jī)構(gòu)

手動抽水機(jī)應(yīng)用曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)小型刨床機(jī)構(gòu)卡車車廂自動翻轉(zhuǎn)卸11

3.偏心輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：容易加工；工作時潤滑條件和受力情況好；可用于較重載荷的傳動中。應(yīng)用舉例：蒸汽機(jī)換氣閥傳動機(jī)構(gòu)、沖壓機(jī)傳動機(jī)構(gòu)等。（a）等效曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（b）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（c）等效曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（d)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副3.偏心輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：容易加工；（a）等效曲柄滑塊機(jī)構(gòu)12一、曲柄存在條件

二、急回特性和行程速比系數(shù)三、壓力角和傳動角四、死點(diǎn)位置第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性一、曲柄存在條件第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性13①

②

整理得③

將式①、②、③中的三個不等式兩兩相加，化簡后得④④

曲柄存在條件：1）連架桿與機(jī)架中必有一桿為四桿機(jī)構(gòu)中的最短桿；2）最短桿與最長桿之和應(yīng)小于或等于其余兩桿的桿長之和。（桿長和條件）你會判斷由不同桿作機(jī)架時四桿機(jī)構(gòu)屬于哪種機(jī)構(gòu)么？一、曲柄存在條件

在中

在中①②整理得③將式①、②、③中的三個不等式兩兩相加14雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)以最短桿相鄰桿為機(jī)架以與最短桿相對的桿為機(jī)架以最短桿為機(jī)架NY判斷由不同桿作機(jī)架時四桿機(jī)構(gòu)屬于哪種機(jī)構(gòu)注意：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必須滿足四構(gòu)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。雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)以最短桿相鄰桿為機(jī)15取不同構(gòu)件為機(jī)架時的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)型式(a)構(gòu)件4為機(jī)架;(b)構(gòu)件2為機(jī)架;(c)構(gòu)件1為機(jī)架;(d)構(gòu)件3為機(jī)架取不同構(gòu)件為機(jī)架時的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)型式取不同構(gòu)件為機(jī)架時的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)型式取不同構(gòu)件為機(jī)架時的鉸鏈16課堂練習(xí)

1.試判別下面二個圖分別屬于什么類型并說明連架桿的名稱？∴此機(jī)構(gòu)屬于雙搖桿機(jī)構(gòu)∴此機(jī)構(gòu)屬于雙曲柄機(jī)構(gòu)∵15+30>20+18∵10+28<17+22又∵最短桿AB固定作為機(jī)架其中AB、CD都為搖桿其中AB、CD都為曲柄課堂練習(xí)1.試判別下面二個圖分別屬于什么類17

2.試判別下面二個圖分別屬于什么類型并說明連架桿的名稱？∴此機(jī)構(gòu)屬于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)∴此機(jī)構(gòu)屬于雙搖桿機(jī)構(gòu)∵13+24<20+19又∵桿AD是最短桿相鄰的桿件其中AB為曲柄、CD為搖桿∵11+26<15+25又∵桿CD是最短桿相對的桿件其中AD、BC均為搖桿2.試判別下面二個圖分別屬于什么類型并說明183.已知在四桿機(jī)構(gòu)中，機(jī)架長40mm，兩連架桿長度分別為18mm和45mm，則當(dāng)連桿的長度在什么范圍內(nèi)，該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)？分析：1.連桿的長度不可能是最短桿，否則的話為雙搖桿機(jī)構(gòu)；2.根據(jù)分析確定18mm為最短桿；解：設(shè)連桿的長度為Xmm（屬于“a+d≤c+b”的形式）3.說明連桿要么是最長桿，要么45mm的桿為最長桿；①當(dāng)Ｘmm為最長桿時：即18+X≤40+45∴X≤67②當(dāng)45mm為最長桿時：即18+45≤40+x∴X≥23∴當(dāng)23≤X≤67時，該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)3.已知在四桿機(jī)構(gòu)中，機(jī)架長40mm，兩連架桿長度分別為1819二、急回特性和行程速比系數(shù)搖桿的擺角ψ＝∠C1DC2；極位夾角θ曲柄等速轉(zhuǎn)動時，搖桿往復(fù)擺動的平均速度不相同，這種運(yùn)動稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動程度可以用2和的比值來衡量，稱為行程速比系數(shù)。θ↗，↗，急回程度↗。θ=0時，

=1時，機(jī)構(gòu)無急回運(yùn)動。二、急回特性和行程速比系數(shù)搖桿的擺角ψ＝∠C1DC220三、壓力角和傳動角在△ABD和△BCD中，分別有式中，。聯(lián)立求解得

傳動角壓力角的余角。

壓力角

從動件受力點(diǎn)（C點(diǎn)）的受力方向與受力點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角。壓力角越小，傳動角越大，機(jī)構(gòu)傳力性能越好。設(shè)計(jì)時應(yīng)使≥如何確定鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動角？三、壓力角和傳動角在△ABD和△BCD中，分別有式中，21當(dāng)∠BCD≤90°時，γ＝∠BCD

當(dāng)∠BCD>90°時，γ＝180°-∠BCDC1B1DAγ1γ2C2B2FCDBAγF”F’αFγF’F”ABCDδ最小傳動角出現(xiàn)的位置當(dāng)∠BCD≤90°時，當(dāng)∠BCD>90°時，C1B1DA22①當(dāng)δ≤時，=δ（對頂角關(guān)系）；②當(dāng)δ＞時，=-δ（互為補(bǔ)角關(guān)系）。由此可見，要判斷min位置前，首先應(yīng)判斷δmin、δmax位置?？煞忠韵氯N情況討論：

①δ≤時，min=δmin；②δ＞時，min=-δmax；③機(jī)構(gòu)中①和②兩種情況共存時，可先計(jì)算當(dāng)δ≤時的1min=δmin，然后再計(jì)算當(dāng)δ＞時的=-δmax。則min＝min{1min,2min}。結(jié)論：

min可能發(fā)生在主動曲柄與機(jī)架兩次共線（AB′AB″）的位置之一處，即處。進(jìn)一步分析δ與的關(guān)系①當(dāng)δ≤時，=δ（對頂角關(guān)系）；結(jié)論：進(jìn)一23四、死點(diǎn)位置1．死點(diǎn)的概念在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿為主動件時，當(dāng)連桿與從動曲柄共線時，機(jī)構(gòu)的傳動角＝，此時主動件CD通過連桿作用于從動曲柄AB上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，所以出現(xiàn)了不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動的頂死現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置或死點(diǎn)。F1=FcosαF2=FsinαDABCFαvBFDACvα四、死點(diǎn)位置1．死點(diǎn)的概念F1=FcosαDABCFαv24

具夾速快2．死點(diǎn)的利用在工程中也常常應(yīng)用死點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)工作要求。如快速夾具、飛機(jī)起落架等。

具夾速快2．死點(diǎn)的利用253．死點(diǎn)的缺陷

對于傳動機(jī)構(gòu)，存在死點(diǎn)位置是一個缺陷，常采用下列措施使機(jī)構(gòu)順利通過死點(diǎn)位置：

①利用系統(tǒng)的慣性；②利用特殊機(jī)構(gòu)。

利用機(jī)構(gòu)錯位排列利用慣性3．死點(diǎn)的缺陷

對于傳動機(jī)構(gòu)，存在死點(diǎn)位置是一個缺陷，26第三節(jié)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動要求的機(jī)構(gòu)參數(shù)圖解法實(shí)例主要任務(wù)根據(jù)給定的運(yùn)動條件，用圖解法確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸。

一、按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、按給定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)第三節(jié)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動要求的機(jī)構(gòu)參數(shù)圖解法實(shí)例主要任務(wù)根據(jù)給定的運(yùn)27一、按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)一、按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)28步驟如下：

①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任取一點(diǎn)D，作等腰三角形腰長為CD，夾角為φ;③作C2P⊥C1C2，作C1P使∠C2C1P=90°－θ,交于P;④作△PC1C2的外接圓，則A點(diǎn)必在此圓上。⑤選定A，設(shè)曲柄為l1，連桿為l2，則:AC1=l1+l2

AC2=l2-l1=>l1=(AC1－AC2)/2⑥以A為圓心，AC2為半徑作弧交于E,得：l1=EC1/2

l2=AC1－EC1/21．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)E

φ

θ

θ

90°-θPDAC1C2已知：CD桿長，擺角φ及K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。步驟如下：1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)Eφθθ90°-θPD29（7）討論：由于A點(diǎn)可在△C1PC2的外接圓周的弧C1PC2上任意選取，所以，若僅按行程速比系數(shù)K來設(shè)計(jì)，可以得到無窮多組解。因此，在未給出其它附加條件的情況下，如欲獲得良好的傳動質(zhì)量，可按照傳動角最優(yōu)或其它輔助條件來確定A點(diǎn)的位置。（7）討論：由于A點(diǎn)可在△C1PC2的外接圓周的弧C1PC302．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知條件：行程速比系數(shù)K、滑塊行程H

偏心距e①計(jì)算極位夾角;

②作直線C1C2＝H/μl，且C1、C2作為滑塊的兩極限位置;③根據(jù)C1、C2點(diǎn)求滿足極位夾角為θ的A點(diǎn)（結(jié)果為一圓弧C1PC2）;

④作一直線與平行，并使其間的距離等于偏心距e，則此直線與上述圓弧的交點(diǎn)即為曲柄的軸心A的位置;⑤連接AC1、AC2，并按上述作圖方法，即可得到曲柄的長度lAB和連桿的長度lBC。2．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知條件：行程速比系數(shù)K、31E2θ2ae方法2H已知K，滑塊行程H，偏距e，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。①計(jì)算:

θ＝180°(K-1)/(K+1);②作C1C2＝H③作射線C1O

使∠C2C1O=90°－θ,

④以O(shè)為圓心，C1O為半徑作圓。⑥以A為圓心，AC1為半徑作弧交于E,得：作射線C2O使∠C1C2O=90°－θ。

⑤作偏距線e，交圓弧于A，即為所求。C1C290°-θo90°-θAl1=EC2/2l2=AC2－EC2/2E2θ2ae方法2H已知K，滑塊行程H，偏距e，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)323．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析（機(jī)構(gòu)簡圖演示）：對于擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，其極位夾角θ等于導(dǎo)桿的擺角Ψ，而所需要確定的尺寸是曲柄長度lAC。已知條件：行程速比系數(shù)K、機(jī)架長度lAD①計(jì)算極位夾角；

②選擇適當(dāng)?shù)谋壤咦髦本€μl，任選固定鉸鏈點(diǎn)D；③按夾角Ψ（＝θ）作出導(dǎo)桿的兩極限位置Dm和Dn；④作擺角Ψ的角平分線AD，并在AD上截取AD=lAD/μl，即可得到曲柄軸心A點(diǎn)的位置；⑤過A點(diǎn)作導(dǎo)桿極限位置的垂線AC1（或AC2），即得曲柄長度lAC=μlAC。3．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析（機(jī)構(gòu)簡圖演示）：對于擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，其極33二、按給定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)B1B2B3C2C3C1ADc23c12b23b12已知LBC=0.5m，兩位置B1C1、B2C2，固定鉸鏈中心A、D在同一水平線上，LAD=LBC求搖桿AB、CD的長度二、按給定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)B1B2B3C2C3C1AD34１．具有轉(zhuǎn)動副的構(gòu)件結(jié)構(gòu)第四節(jié)構(gòu)件和運(yùn)動副的結(jié)構(gòu)一、構(gòu)件的結(jié)構(gòu)１．具有轉(zhuǎn)動副的構(gòu)件結(jié)構(gòu)第四節(jié)構(gòu)件和運(yùn)動副的結(jié)構(gòu)一、構(gòu)352.具有轉(zhuǎn)動副和移動副的構(gòu)件結(jié)構(gòu)2.具有轉(zhuǎn)動副和移動副的構(gòu)件結(jié)構(gòu)36整體式附加軸套式剖分式

滾動軸承式轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)滑動軸承式轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)二、運(yùn)動副的結(jié)構(gòu)整體式附加軸套式剖分式滾動軸承式轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)滑動軸承式轉(zhuǎn)動副37分離式導(dǎo)軌可調(diào)間隙式移動副結(jié)構(gòu)矩形V形燕尾形組合形幾種平面接觸式移動副結(jié)構(gòu)分離式導(dǎo)軌可調(diào)間隙式移動副結(jié)構(gòu)矩形V形燕尾形組合形幾種平面接38平面防轉(zhuǎn)銷軸防轉(zhuǎn)圓柱面接觸式移動副相對轉(zhuǎn)動的限制滾輪式導(dǎo)軌滾珠式導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌式移動副結(jié)構(gòu)平面防轉(zhuǎn)銷軸防轉(zhuǎn)圓柱面接觸式移動副相對轉(zhuǎn)動的限制滾輪式導(dǎo)軌滾39三、平面連桿機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)在某些情況下，連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求具備一定的調(diào)節(jié)能力，以滿足實(shí)際應(yīng)用中的一些特殊要求。如圖所示為采用螺旋機(jī)構(gòu)來調(diào)整構(gòu)件長度的方法。此外，還可以通過偏心輪來調(diào)節(jié)構(gòu)件的長度。調(diào)節(jié)支座的位置可以采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然，也可通過調(diào)節(jié)滑塊在導(dǎo)槽中的位置來調(diào)整。調(diào)節(jié)連桿長度調(diào)節(jié)曲柄長度三、平面連桿機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)在某些情況下，連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要40學(xué)習(xí)重點(diǎn)1.熟練掌握并能應(yīng)用四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件判斷是否存在曲柄及機(jī)構(gòu)類型；2.理解四桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K、急回特性、極位夾角、傳動角、壓力角、死點(diǎn)位置等概念，并能熟練通過作圖確定和求出四桿機(jī)構(gòu)的極限位置、極位夾角、最小傳動角（或最大壓力角）和死點(diǎn)位置。3.能綜合運(yùn)用按給定的行程速比系數(shù)K和連桿的位置等運(yùn)動條件來熟練設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。學(xué)習(xí)重點(diǎn)1.熟練掌握并能應(yīng)用四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件判斷是否41第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及其演化第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性第三節(jié)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動要求的機(jī)構(gòu)參數(shù)圖解法實(shí)例第四節(jié)構(gòu)件和運(yùn)動副的結(jié)構(gòu)第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及其演化42概念

缺點(diǎn)：效率低；累計(jì)運(yùn)動誤差較大；高速運(yùn)轉(zhuǎn)時不平衡動載荷較大，且難于消除。運(yùn)動副全是轉(zhuǎn)動副機(jī)架連架桿連架桿連桿4123定義:全由低副（轉(zhuǎn)動副、移動副）構(gòu)成的平面機(jī)構(gòu)稱為平面連桿機(jī)構(gòu)

特點(diǎn)：面接觸，承載能力強(qiáng)，耐磨損；易于制造和獲得較高的制造精度；能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動規(guī)律。內(nèi)容：類型、應(yīng)用及其特性，平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

概念缺點(diǎn)：效率低；累計(jì)運(yùn)動誤差較大；高速運(yùn)轉(zhuǎn)時不平衡動載荷43在此機(jī)構(gòu)中，AD固定不動，稱為機(jī)架；AB、CD兩構(gòu)件與機(jī)架組成轉(zhuǎn)動副，稱為連架桿；BC稱為連桿。在連架桿中，能作整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件稱為曲柄，而只能在一定角度范圍內(nèi)擺動的構(gòu)件稱為搖桿。是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。構(gòu)件之間都是轉(zhuǎn)動副連接的平面四桿結(jié)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及其演化在此機(jī)構(gòu)中，AD固定不動，稱是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，其它四44一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式—鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2．雙曲柄機(jī)構(gòu)3．雙搖桿機(jī)構(gòu)

二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式

1．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3．偏心輪機(jī)構(gòu)

運(yùn)動副全是轉(zhuǎn)動副一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式—鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動45

1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)☆兩連架桿中一個為曲柄，另一個為搖桿。搖桿為主動件時，則可以將搖桿的擺動轉(zhuǎn)換為曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動。應(yīng)用舉例：

①牛頭刨床工作臺橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)

②縫紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式

曲柄為主動件時，可以實(shí)現(xiàn)由曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動到搖桿往復(fù)擺動的運(yùn)動轉(zhuǎn)換。1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)☆兩連架桿中一個為曲柄，另一個為搖46縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)

牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)

(a)局部結(jié)構(gòu)圖;(b)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖1—主動齒輪;2—從動齒輪;3—連桿;4—搖桿（棘爪）;5—棘輪;6—絲杠;7—機(jī)架縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)47正平行四邊形機(jī)構(gòu)蒸汽機(jī)車的車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)☆兩個連架桿都能作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動振動篩（也稱為慣性篩）在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，如果組成四邊形的對邊長度分別相等，即，則根據(jù)曲柄相對位置的不同，可得到正平行四邊形機(jī)構(gòu)和反平行四邊形機(jī)構(gòu)。反平行四邊形機(jī)構(gòu)車門啟閉機(jī)構(gòu)正平行四邊形機(jī)構(gòu)蒸汽機(jī)車的車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)☆兩個連48

3.雙搖桿機(jī)構(gòu)☆兩連架桿均為搖桿飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)起重機(jī)中重物平移機(jī)構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(等腰梯形機(jī)構(gòu))3.雙搖桿機(jī)構(gòu)☆兩連架桿均為搖桿飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)起重機(jī)中重49

1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)☆一連架桿為曲柄，另一連架桿相對機(jī)架作往復(fù)移動而稱為滑塊應(yīng)用舉例：內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床和縫紉機(jī)等。對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式（改變構(gòu)件的形狀和長度）1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)☆一連架桿為曲柄，另一連架桿相對機(jī)架50

取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件作為機(jī)架，可以得到以下四種不同的機(jī)構(gòu)。2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)搖塊導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件作為機(jī)架，可以得到以51

應(yīng)用

曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(a)曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu);(b)電氣開關(guān)小型刨床機(jī)構(gòu)卡車車廂自動翻轉(zhuǎn)卸料機(jī)構(gòu)

手動抽水機(jī)應(yīng)用曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)小型刨床機(jī)構(gòu)卡車車廂自動翻轉(zhuǎn)卸52

3.偏心輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：容易加工；工作時潤滑條件和受力情況好；可用于較重載荷的傳動中。應(yīng)用舉例：蒸汽機(jī)換氣閥傳動機(jī)構(gòu)、沖壓機(jī)傳動機(jī)構(gòu)等。（a）等效曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（b）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（c）等效曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（d)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副3.偏心輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：容易加工；（a）等效曲柄滑塊機(jī)構(gòu)53一、曲柄存在條件

二、急回特性和行程速比系數(shù)三、壓力角和傳動角四、死點(diǎn)位置第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性一、曲柄存在條件第二節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性54①

②

整理得③

將式①、②、③中的三個不等式兩兩相加，化簡后得④④

曲柄存在條件：1）連架桿與機(jī)架中必有一桿為四桿機(jī)構(gòu)中的最短桿；2）最短桿與最長桿之和應(yīng)小于或等于其余兩桿的桿長之和。（桿長和條件）你會判斷由不同桿作機(jī)架時四桿機(jī)構(gòu)屬于哪種機(jī)構(gòu)么？一、曲柄存在條件

在中

在中①②整理得③將式①、②、③中的三個不等式兩兩相加55雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)以最短桿相鄰桿為機(jī)架以與最短桿相對的桿為機(jī)架以最短桿為機(jī)架NY判斷由不同桿作機(jī)架時四桿機(jī)構(gòu)屬于哪種機(jī)構(gòu)注意：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必須滿足四構(gòu)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。雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)以最短桿相鄰桿為機(jī)56取不同構(gòu)件為機(jī)架時的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)型式(a)構(gòu)件4為機(jī)架;(b)構(gòu)件2為機(jī)架;(c)構(gòu)件1為機(jī)架;(d)構(gòu)件3為機(jī)架取不同構(gòu)件為機(jī)架時的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)型式取不同構(gòu)件為機(jī)架時的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)型式取不同構(gòu)件為機(jī)架時的鉸鏈57課堂練習(xí)

1.試判別下面二個圖分別屬于什么類型并說明連架桿的名稱？∴此機(jī)構(gòu)屬于雙搖桿機(jī)構(gòu)∴此機(jī)構(gòu)屬于雙曲柄機(jī)構(gòu)∵15+30>20+18∵10+28<17+22又∵最短桿AB固定作為機(jī)架其中AB、CD都為搖桿其中AB、CD都為曲柄課堂練習(xí)1.試判別下面二個圖分別屬于什么類58

2.試判別下面二個圖分別屬于什么類型并說明連架桿的名稱？∴此機(jī)構(gòu)屬于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)∴此機(jī)構(gòu)屬于雙搖桿機(jī)構(gòu)∵13+24<20+19又∵桿AD是最短桿相鄰的桿件其中AB為曲柄、CD為搖桿∵11+26<15+25又∵桿CD是最短桿相對的桿件其中AD、BC均為搖桿2.試判別下面二個圖分別屬于什么類型并說明593.已知在四桿機(jī)構(gòu)中，機(jī)架長40mm，兩連架桿長度分別為18mm和45mm，則當(dāng)連桿的長度在什么范圍內(nèi)，該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)？分析：1.連桿的長度不可能是最短桿，否則的話為雙搖桿機(jī)構(gòu)；2.根據(jù)分析確定18mm為最短桿；解：設(shè)連桿的長度為Xmm（屬于“a+d≤c+b”的形式）3.說明連桿要么是最長桿，要么45mm的桿為最長桿；①當(dāng)Ｘmm為最長桿時：即18+X≤40+45∴X≤67②當(dāng)45mm為最長桿時：即18+45≤40+x∴X≥23∴當(dāng)23≤X≤67時，該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)3.已知在四桿機(jī)構(gòu)中，機(jī)架長40mm，兩連架桿長度分別為1860二、急回特性和行程速比系數(shù)搖桿的擺角ψ＝∠C1DC2；極位夾角θ曲柄等速轉(zhuǎn)動時，搖桿往復(fù)擺動的平均速度不相同，這種運(yùn)動稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動程度可以用2和的比值來衡量，稱為行程速比系數(shù)。θ↗，↗，急回程度↗。θ=0時，

=1時，機(jī)構(gòu)無急回運(yùn)動。二、急回特性和行程速比系數(shù)搖桿的擺角ψ＝∠C1DC261三、壓力角和傳動角在△ABD和△BCD中，分別有式中，。聯(lián)立求解得

傳動角壓力角的余角。

壓力角

從動件受力點(diǎn)（C點(diǎn)）的受力方向與受力點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角。壓力角越小，傳動角越大，機(jī)構(gòu)傳力性能越好。設(shè)計(jì)時應(yīng)使≥如何確定鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動角？三、壓力角和傳動角在△ABD和△BCD中，分別有式中，62當(dāng)∠BCD≤90°時，γ＝∠BCD

當(dāng)∠BCD>90°時，γ＝180°-∠BCDC1B1DAγ1γ2C2B2FCDBAγF”F’αFγF’F”ABCDδ最小傳動角出現(xiàn)的位置當(dāng)∠BCD≤90°時，當(dāng)∠BCD>90°時，C1B1DA63①當(dāng)δ≤時，=δ（對頂角關(guān)系）；②當(dāng)δ＞時，=-δ（互為補(bǔ)角關(guān)系）。由此可見，要判斷min位置前，首先應(yīng)判斷δmin、δmax位置?？煞忠韵氯N情況討論：

①δ≤時，min=δmin；②δ＞時，min=-δmax；③機(jī)構(gòu)中①和②兩種情況共存時，可先計(jì)算當(dāng)δ≤時的1min=δmin，然后再計(jì)算當(dāng)δ＞時的=-δmax。則min＝min{1min,2min}。結(jié)論：

min可能發(fā)生在主動曲柄與機(jī)架兩次共線（AB′AB″）的位置之一處，即處。進(jìn)一步分析δ與的關(guān)系①當(dāng)δ≤時，=δ（對頂角關(guān)系）；結(jié)論：進(jìn)一64四、死點(diǎn)位置1．死點(diǎn)的概念在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿為主動件時，當(dāng)連桿與從動曲柄共線時，機(jī)構(gòu)的傳動角＝，此時主動件CD通過連桿作用于從動曲柄AB上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，所以出現(xiàn)了不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動的頂死現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置或死點(diǎn)。F1=FcosαF2=FsinαDABCFαvBFDACvα四、死點(diǎn)位置1．死點(diǎn)的概念F1=FcosαDABCFαv65

具夾速快2．死點(diǎn)的利用在工程中也常常應(yīng)用死點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)工作要求。如快速夾具、飛機(jī)起落架等。

具夾速快2．死點(diǎn)的利用663．死點(diǎn)的缺陷

對于傳動機(jī)構(gòu)，存在死點(diǎn)位置是一個缺陷，常采用下列措施使機(jī)構(gòu)順利通過死點(diǎn)位置：

①利用系統(tǒng)的慣性；②利用特殊機(jī)構(gòu)。

利用機(jī)構(gòu)錯位排列利用慣性3．死點(diǎn)的缺陷

對于傳動機(jī)構(gòu)，存在死點(diǎn)位置是一個缺陷，67第三節(jié)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動要求的機(jī)構(gòu)參數(shù)圖解法實(shí)例主要任務(wù)根據(jù)給定的運(yùn)動條件，用圖解法確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸。

一、按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、按給定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)第三節(jié)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動要求的機(jī)構(gòu)參數(shù)圖解法實(shí)例主要任務(wù)根據(jù)給定的運(yùn)68一、按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)一、按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)69步驟如下：

①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任取一點(diǎn)D，作等腰三角形腰長為CD，夾角為φ;③作C2P⊥C1C2，作C1P使∠C2C1P=90°－θ,交于P;④作△PC1C2的外接圓，則A點(diǎn)必在此圓上。⑤選定A，設(shè)曲柄為l1，連桿為l2，則:AC1=l1+l2

AC2=l2-l1=>l1=(AC1－AC2)/2⑥以A為圓心，AC2為半徑作弧交于E,得：l1=EC1/2

l2=AC1－EC1/21．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)E

φ

θ

θ

90°-θPDAC1C2已知：CD桿長，擺角φ及K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。步驟如下：1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)Eφθθ90°-θPD70（7）討論：由于A點(diǎn)可在△C1PC2的外接圓周的弧C1PC2上任意選取，所以，若僅按行程速比系數(shù)K來設(shè)計(jì)，可以得到無窮多組解。因此，在未給出其它附加條件的情況下，如欲獲得良好的傳動質(zhì)量，可按照傳動角最優(yōu)或其它輔助條件來確定A點(diǎn)的位置。（7）討論：由于A點(diǎn)可在△C1PC2的外接圓周的弧C1PC712．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知條件：行程速比系數(shù)K、滑塊行程H

偏心距e①計(jì)算極位夾角;

②作直線C1C2＝H/μl，且C1、C2作為滑塊的兩極限位置;③根據(jù)C1、C2點(diǎn)求滿足極位夾角為θ的A點(diǎn)（結(jié)果為一圓弧C1PC2）;

④作一直線與平行，并使其間的距離等于偏心距e，則此直線與上述圓弧的交點(diǎn)即為曲柄的軸心A的位置;⑤連接AC1、AC2，并按上述作圖方法，即可得到曲柄的長度lAB和連桿的長度lBC。2．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知條件：行程速比系數(shù)K、72E2θ2ae方法2H已知K，滑塊行程H，偏距e，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。①計(jì)算:

θ＝180°(K-1)/(K+1);②作C1C2＝H③作射線C1O

使∠C2C1O=90°－θ,