§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識§2-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計§2-1概述

第2章平面連桿機構(gòu)§2-1概述機架——固定不動的構(gòu)件。平面連桿機構(gòu)——各構(gòu)件由低副連接組成的平面機構(gòu)。常見的是平面四桿機構(gòu)，如：123４連桿——不與機架直接連接的構(gòu)件。連架桿——與機架相連的構(gòu)件。曲柄：能繞機架整周回轉(zhuǎn)搖桿：只能在一定范圍擺動§2-1概述

連桿機構(gòu)的特點：優(yōu)點：1）低副，面接觸承載能力大、磨損小、利于潤滑；2）運動副幾何形狀簡單，便于加工；3）連桿上各點的軌跡曲線和從動件運動規(guī)律多樣；4）可實現(xiàn)增力、擴大行程和遠距離傳動等目的。缺點：1）低副中存在間隙，構(gòu)件數(shù)多運動累積誤差、效率降低；2）構(gòu)件作變速運動慣性力，動載荷不宜用于高速；3）不易準確實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律。鉸鏈四桿機構(gòu)——四個運動副都是轉(zhuǎn)動副的平面四桿機構(gòu)?！?-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用一.鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式三種基本型式：曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)?！?-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用曲柄搖桿機構(gòu)——兩連架桿，一為曲柄，一為搖桿?？p紉機踏板機構(gòu)油田抽油機§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用雷達調(diào)整機構(gòu)物料運輸機構(gòu)拉膠片機構(gòu)攪拌機機構(gòu)§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用雙曲柄機構(gòu)——兩連架桿均為曲柄慣性篩機構(gòu)——主動曲柄勻速，從動曲柄變速?！?-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用特例：平行四邊形機構(gòu)運動特征：1）連桿作平移；2）主、從動曲柄轉(zhuǎn)速相同。攝影平臺升降機構(gòu)車輪聯(lián)動機構(gòu)ABCDAB=CDBC=ADB’C’§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用注意：平行四邊形機構(gòu)的運動不確定性反平行四邊形機構(gòu)措施：1）利用從動曲柄本身的慣性（或加飛輪）；2）多組相同機構(gòu)彼此錯開（或加虛約束）。GG’EFE’F’設(shè)計：潘存云§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用反平行四邊形機構(gòu)的應(yīng)用：車門開閉機構(gòu)兩曲柄轉(zhuǎn)向相反§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用雙搖桿機構(gòu)——兩連架桿均為搖桿飛機起落架機構(gòu)鶴式起重機§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)等腰梯形機構(gòu)§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用二.鉸鏈四桿機構(gòu)的演化型式1.改變構(gòu)件的形狀和運動尺寸四桿機構(gòu)的演化，不僅是為了滿足運動方面的要求，還往往是為了改善受力狀況以及滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計上的需要等。2.改變運動副的尺寸3.選用不同構(gòu)件為機架（機構(gòu)倒置）§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用改變構(gòu)件的形狀和運動尺寸1B2C34AD鉸鏈四桿機構(gòu)曲線導(dǎo)軌曲柄滑塊機構(gòu)變3構(gòu)件形狀3Dr1B2C4Ar

e=01B24AC3偏置曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)1B24AC3e①§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用對心曲柄滑塊機構(gòu)1B24AC3

變2,3構(gòu)件形狀s=lABsin正弦機構(gòu)1B4A32Csr3C2r1B4A②§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用改變運動副的尺寸對心曲柄滑塊機構(gòu)1B24AC3h=2lAB偏心輪機構(gòu)

B副擴大4C231BA§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用選用不同構(gòu)件為機架（機構(gòu)倒置）曲柄搖桿機構(gòu)4AD1231作機架4AD123雙曲柄機構(gòu)２作機架曲柄搖桿機構(gòu)4AD23雙搖桿機構(gòu)14AD233作機架①§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用②A41B2C3１作機架A41B2C3§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用②牛頭刨床§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用②A413B2CA41B2C32作機架§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用②3作機架§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用

變3,4構(gòu)件形狀③§2-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用③動畫§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識

①鉸鏈四桿機構(gòu)有周轉(zhuǎn)副的條件1.曲柄存在條件不同的四桿機構(gòu)，具有不同的運動特性和動力特性；一．運動特性周轉(zhuǎn)副——兩構(gòu)件能相對整周轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動副。BCDAabcd若要轉(zhuǎn)動副A為周轉(zhuǎn)副不出現(xiàn)如下情況BCDAabcdBCDAabcdb、c不能共線，即ΔBCD始終存在同一種四桿機構(gòu)，不同的運動尺寸，具有不同的運動和動力特性?！?-3平面四桿機構(gòu)的基本知識

BCDAabcd若fC’B’C”B”將上式分別兩兩相加同理，若則：即a為最短桿即最短桿+最長桿≤其余兩桿之和且：BDAabcdC§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識結(jié)論：存在周轉(zhuǎn)副的條件是：1）最短桿+最長桿≤其余兩桿之和；（桿長條件）推論：BCDAabcd滿足桿長條件時，有最短桿參與的轉(zhuǎn)動副都是周轉(zhuǎn)副。即：2）該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿是最短桿。（最短桿條件）1）若a為最短桿，則A、B為周轉(zhuǎn)副，C、D為擺轉(zhuǎn)副；2）若d為最短桿，則A、D為周轉(zhuǎn)副，B、C是擺轉(zhuǎn)副。§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識②鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件固定最短桿能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿存在曲柄的充要條件是：1）機架和連架桿中必有一桿是最短桿；2）最短桿+最長桿≤其余兩桿之和。推論：最短桿+最長桿≤其余兩桿之和固定最短桿的鄰桿固定最短桿的對桿雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)最短桿+最長桿>其余兩桿之和雙搖桿機構(gòu)特例：平行四邊形機構(gòu)在任何情況下均為雙曲柄機構(gòu)BCDAabcd§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識③其它四桿機構(gòu)有曲柄的條件對于含移動副的四桿機構(gòu)，根據(jù)機構(gòu)演化原理，可以認為是轉(zhuǎn)動中心在無窮遠處的轉(zhuǎn)動副，而將機構(gòu)轉(zhuǎn)化為鉸鏈四桿機構(gòu)。討論：下列機構(gòu)曲柄存在的條件？aBbAC①aBbAC∞∞D(zhuǎn)Dab§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識aBbACeabe②③aBbACe總之，曲柄滑塊機構(gòu)存在曲柄的條件：a≤b-eBabACe∞-eD∞D(zhuǎn)§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識④aCABd任何情況下都存在曲柄a<d時，擺動導(dǎo)桿機構(gòu)a≥d時，轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)⑤aCABdea<d時，∞e+∞a≥d時，擺動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識

例：2.急回特性極位牛頭刨工作要求慢快極位夾角θ——機構(gòu)處于兩個極位時，對應(yīng)曲柄的一個位置與另一個位置的反向所夾的角度。0?<θ<180?擺角ψ——搖桿兩極限位置之間的夾角。極位夾角>90§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識

若ω1=常數(shù)行程速比系數(shù)KC1B1C2B2BDACφ2φ11v2v1反之：注意：1）θ在主動件上；2）ω1的轉(zhuǎn)向；3）若K=1，θ=0，無急回特性?！?-3平面四桿機構(gòu)的基本知識討論：下列機構(gòu)有無急回特性？若有，標出極位夾角?！?-3平面四桿機構(gòu)的基本知識二．動力特性壓力角α——機構(gòu)在不計摩擦力、重力和慣性力時，從動件所受的驅(qū)動力與力作用處從動件的速度方向之間所夾的銳角。1.壓力角和傳動角ABCD機構(gòu)傳力性能有效分力無用分力傳動角一般要求：γmin？v§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機架共線時。重疊共線時：拉直共線時：§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識克服死點的措施：1）利用從動件和飛輪的慣性；縫紉機2）錯位排列；機車車輪聯(lián)動機構(gòu)3）對從動件施加額外的力。死點位置——機構(gòu)傳動角

γ=00時的位置。2.死點§2-3平面四桿機構(gòu)的基本知識克服死點的措施：1）利用從動件和飛輪的慣性；如縫紉機2）錯位排列；如聯(lián)動機構(gòu)3）對從動件施加額外的力?！?-3平面四桿機構(gòu)的基本知識死點的利用：1）飛機起落架機構(gòu)2）夾具機構(gòu)3）折疊家具機構(gòu)=00注意：1）α與γ的分析都在從動件上；2）死點發(fā)生在以有極限位置的構(gòu)件為主動件時γ=00的位置。作業(yè)一作業(yè)一作業(yè)一：P35Homework2－1、2－3§2-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計一.連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題實現(xiàn)預(yù)定的從動件運動規(guī)律（再現(xiàn)函數(shù)）1.設(shè)計任務(wù)根據(jù)給定的運動要求，選定機構(gòu)的類型；確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)；檢驗是否滿足結(jié)構(gòu)、運動和動力條件。如：運動副結(jié)構(gòu)、曲柄存在條件、最小傳動角、運動連續(xù)性等。2.一般設(shè)計類型實現(xiàn)預(yù)定的連桿位置（剛體導(dǎo)引）實現(xiàn)預(yù)定的軌跡要求（再現(xiàn)軌跡）3.設(shè)計方法作圖法實驗法解析法§2-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計實現(xiàn)預(yù)定的連桿位置飛機起落架機構(gòu)要求實現(xiàn)機輪放下和收起兩個位置。鑄造翻砂機構(gòu)要求實現(xiàn)兩個翻轉(zhuǎn)位置?！?-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計實現(xiàn)預(yù)定的從動件運動規(guī)律（位置、速度或加速度）車門開閉機構(gòu)要求實現(xiàn)車門兩組對應(yīng)位置，及轉(zhuǎn)向相反。要求實現(xiàn)一定的急回特性。牛頭刨慢快§2-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計實現(xiàn)預(yù)定的軌跡要求鶴式起重機攪拌器機構(gòu)要求連桿上某點能生成近似直線軌跡要求連桿按某種軌跡攪拌材料§2-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計二.平面四桿機構(gòu)的設(shè)計1.按給定連桿位置設(shè)計（作圖法）設(shè)計步驟：①選定連桿上兩活動鉸鏈的位置。②用三點定心法確定兩固定鉸鏈A、D。B1B2B3C2C3C1DA若已知連桿的三位置：§2-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計注意：1）若連桿長度給定，已知三位置，有唯一解；2）若已知兩位置，有無窮多解；3）若已知四位置，BC不能任意選定。但總可以在連桿上找到一些點，其四個位置在同一圓上，涉及布爾梅斯特爾理論。4）若已知五位置，可能有解，也可能無解。ψC2C1D§2-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計2.按急回特性要求設(shè)計（作圖法）1）曲柄搖桿機構(gòu)已知：搖桿長CD、擺角ψ和行程速比系數(shù)K設(shè)計思路？r=EF900-圓心oFB1AC1B1C2B2BDACψθ900-設(shè)計步驟：②作出搖桿兩極限位置；③作圓O；①求極位夾角④定A；⑤EB2討論：1）無其它條件，有無窮多解；2）有其它條件，如最小傳動角要求時，要檢驗最小傳動角?！?-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計2）曲柄滑塊機構(gòu)已知：滑塊行程H，行程速比系數(shù)K設(shè)計步驟：②作出滑塊兩極限位置；③作圓O；①求極位夾角④定A；⑤C2C1r=EF900-圓心oFB1A900-EB2H討論：1）無其它條件，有無窮多解；2）有其它條件，如偏距e時，解數(shù)受限。ψ§2-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計3）導(dǎo)桿機構(gòu)已知：機架長AC，行程速比系數(shù)K設(shè)計步驟：②作出導(dǎo)桿兩極限位置③作圓A①求極位夾角B1B2B1B2ψCA設(shè)計思路？CA§2-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計3.按給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計1）作圖法倒置ABCDABCDψ3ψ2ψ1φ3φ2φ1E1E2E3C1C2C3DB1B2B3A-ψ12-ψ13設(shè)計思路？關(guān)鍵：反轉(zhuǎn)法作圖。已知：機架長AD，兩連架桿對應(yīng)位置§2-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計B1B2B3ADB２’B３’C1作圖步驟：②采用反轉(zhuǎn)法作圖。①選定連架桿AB長度；§2-4平面四桿機構(gòu)