關于平面連桿機構第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一平面連桿機構

平面連桿機構特別是其中的平面四桿機構是工程中最常見的機構。本章將對它的類型、特性加以分析，同時討論這類機構的運動分析及結(jié)構設計等。第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一平面連桿機構3.1概述3.2鉸鏈四桿機構3.3移副四桿機構3.4平面四桿機構的基本特性3.5平面四桿機構的設計第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.1.1定義平面連桿機構是由若干個構件通過低副連接而成的機構，又稱為平面低副機構。第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.1.2分類平面連桿機構可分類如下：圖3-1平面連桿機構第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.1.3平面連桿機構的特點和應用平面連桿機構的主要優(yōu)點：(1)平面連桿機構中的運動副都是低副，組成運動副的兩構件之間為面接觸，因而承受的壓強小、便于潤滑、磨損較輕，可以承受較大的載荷。(2)構件形狀簡單，加工方便，構件之間的接觸是由構件本身的幾何約束來保持的，所以構件工作可靠。(3)在原動件等速連續(xù)運動的條件下，當各構件的相對長度不同時，可使從動件實現(xiàn)多種形式的運動，滿足多種運動規(guī)律的要求。(4)利用平面連桿機構中的連桿可滿足多種運動軌跡的要求。第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.1.3平面連桿機構的特點和應用平面連桿機構的主要缺點：(1)根據(jù)從動件所需要的運動規(guī)律或軌跡來設計連桿機構比較復雜，而且精度不高。(2)連桿機構運動時產(chǎn)生的慣性力難以平衡，所以不適用于高速的場合。平面連桿機構廣泛應用于各種機械，隨著電子計算機應用的普及、計算速度及設計軟件功能的不斷提高，使設計速度與精度大大提高，使復雜的設計問題得以解決，因此平面連桿機構的應用范圍更加廣泛。第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一平面連桿機構3.1概述3.2鉸鏈四桿機構3.3移副四桿機構3.4平面四桿機構的基本特性3.5平面四桿機構的設計第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.2.1鉸鏈四桿機構的組成當平面四桿機構中的運動副全部都是轉(zhuǎn)動副時，稱為鉸鏈四桿機構。它是平面四桿機構最基本的形式，其他形式的四桿機構都可看做是在它的基礎上演化而成的。如圖3-2所示的鉸鏈四桿機構中，固定不動的構件4稱為機架，與機架相連接的構件1和構件3稱為連架桿，連接兩根連架桿的構件2稱為連桿。連桿2通常作平面運動，連架桿1和連架桿3繞各自的轉(zhuǎn)動副中心A和D轉(zhuǎn)動。如果連架桿繞機架上的轉(zhuǎn)動中心A或D作整周轉(zhuǎn)動時，則稱為曲柄，如果只能在小于360°的某一角度范圍內(nèi)往復擺動，則稱為搖桿。圖3-2鉸鏈四桿機構第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.2.2鉸鏈四桿機構的基本型式

對于鉸鏈四桿機構來說，可根據(jù)兩根連架桿運動形式的不同或根據(jù)曲柄的數(shù)量不同，將鉸鏈四桿機構分為3種基本型式，分別以下3種。(一)曲柄搖桿機構(二)雙曲柄機構(三)雙搖桿機構第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.2.3鉸鏈四桿機構類型的判別根據(jù)有曲柄的條件可得推論如下。(1)當最短構件與最長構件的長度之和大于其余兩構件長度之和時，只能得到雙搖桿機構。(2)當最短構件與最長構件的長度之和小于或等于其余兩構件長度之和時：1)最短構件的相鄰構件為機架時得到曲柄搖桿機構。2)最短構件為機架時得到雙曲柄機構。3)最短構件的對面構件為機架時得到雙搖桿機構。2鉸鏈四桿機構類型的判別(1)最短構件與最長構件的長度之和小于或等于其余兩構件長度之和。(2)最短構件或其相鄰構件應為機架。1曲柄存在的條件第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一平面連桿機構3.1概述3.2鉸鏈四桿機構3.3移副四桿機構3.4平面四桿機構的基本特性3.5平面四桿機構的設計第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.3.1移副四桿機構的組成當平面四桿機構中的運動副中至少有一個移動副時，稱為移副四桿機構。移副四桿機構又可分為單移副四桿機構(只含一個移動副)和雙移副四桿機構(含有兩個移動副)。移副四桿機構可看成由鉸鏈四桿機構擴大轉(zhuǎn)動副演化而來，其演化過程如圖3-10所示。圖3-10中e為曲柄中心A至直槽中心線的垂直距離，稱為偏距。當e≠0時，稱為偏置曲柄滑塊機構；當e=0時，稱為對心曲柄滑塊機構。圖3-10移副四桿機構的演化過程第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.3.1移副四桿機構的組成如圖3-11所示的移副四桿機構中，它由1、2、3、4四個構件組成，其中構件4稱為導桿(因滑塊3只能沿著導桿4滑移，導桿4起導向作用)，構件3稱為滑塊。它與導桿4形成移動副。連接構件1和滑塊3的構件2稱為連桿。連桿2通常作平面運動，構件1繞轉(zhuǎn)動副中心A轉(zhuǎn)動或擺動。如果構件1繞機架上的轉(zhuǎn)動中心A作整周轉(zhuǎn)動時，則稱為曲柄，如果只能在小于360°的某一角度范圍內(nèi)往復擺動，則稱為搖桿。圖3-11移副四桿機構第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一1．轉(zhuǎn)動導桿機構2．擺動導桿機構3.3.2單移副四桿機構的基本形式(四)定塊機構(三)搖塊機構(二)導桿機構(一)曲柄滑塊機構第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.3.3雙移副四桿機構的基本形式如果平面四桿機構中出現(xiàn)兩個移動副，則稱為雙移副四桿機構。常見的雙移副四桿機構有3種型式：曲柄移動導桿機構1雙轉(zhuǎn)塊機構2雙滑塊機構3第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.3.4單移副四桿機構類型的判別如圖3-20所示的移副四桿機構中，滑塊3和導桿4不可能與它們的相鄰兩構件作整周轉(zhuǎn)動，能與相鄰兩構件作整周轉(zhuǎn)動的只有構件1和連桿2。由實驗與分析可得，構件1和連桿2哪個短，哪個就能與相鄰兩構件作整周轉(zhuǎn)動。(1)若L1<L2，則構件1能與相鄰兩構件作整周轉(zhuǎn)動，如圖3-20(a)所示，此時連桿2能相對構件1作整周轉(zhuǎn)動，導桿4也能相對構件1作整周轉(zhuǎn)動。(2)若L1>L2，則構件2能與相鄰兩構件作整周轉(zhuǎn)動，如圖3-20(b)所示，此時構件1能相對連桿2作整周轉(zhuǎn)動，滑塊3也能相對連桿2作整周轉(zhuǎn)動。構件與相鄰兩構件作整周轉(zhuǎn)動的條件1圖3-20構件與相鄰兩構件整周轉(zhuǎn)動第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.3.4單移副四桿機構類型的判別由以上分析可得：(1)當以導桿4作為機架時，得到曲柄滑塊機構。(2)當以滑塊的對邊(構件1)作為機架，得到導桿機構。1)當L1<L2時，連桿2與導桿4都能相對構件1整周轉(zhuǎn)動，故為轉(zhuǎn)動導桿機構。2)當L1>L2時，此時只有連桿2能相對構件1整周轉(zhuǎn)動，故為擺動導桿機構。(3)當以連桿2作為機架時，得到搖塊機構。(4)當以滑塊3作為機架時，得到定塊機構。單移副四桿機構類型的判別2第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一平面連桿機構3.1概述3.2鉸鏈四桿機構3.3移副四桿機構3.4平面四桿機構的基本特性3.5平面四桿機構的設計第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.4.1壓力角與傳動角一、壓

力

角二、傳

動

角三、最小傳動角的檢驗四、其他常用四桿機構的最小傳動角第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.4.2急回特性在如圖3-25所示的曲柄搖桿機構中，設曲柄AB為主動件，曲柄AB以等角速度ω作順時針轉(zhuǎn)動，搖桿CD為從動件并作往復擺動。(一)搖桿的極限位置(二)搖桿的擺角(三)曲柄的極位夾角(四)機構的急回特性(五)機構具有急回特性的條件(六)其他常用四桿機構的急回特性圖3-25曲柄搖桿機構的急回特性第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.4.3死

點四桿機構中是否存在死點取決于從動件與連桿是否存在共線的位置。對于曲柄搖桿機構來說，當以曲柄為主動件時，搖桿與連桿不可能出現(xiàn)共線位置，故不會出現(xiàn)死點；當以搖桿為主動件時，曲柄與連桿存在共線位置，所以會出現(xiàn)死點。(1)死點位置(2)死點位置的克服(3)死點位置的利用第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一平面連桿機構3.1概述3.2鉸鏈四桿機構3.3移副四桿機構3.4平面四桿機構的基本特性3.5平面四桿機構的設計第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.5平面四桿機構的設計

主要平面四桿機構的設計是根據(jù)給定的運動條件，確定機構中各個構件的尺寸。有時還需要考慮機構的一些附加的幾何條件或動力條件，如機構的結(jié)構、安裝要求和最小傳動角要求等，以保證機構設計可靠、合理。第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.5.1概述在實際生產(chǎn)中，對機構的設計要求多種多樣，給定的條件也各不相同。歸納起來，涉及的類型一般可分為兩類。(1)實現(xiàn)給定的運動規(guī)律。(2)實現(xiàn)給定的運動軌跡。1設計的類型(1)圖解法。(2)解析法。(3)實驗法。由于在一般的機械設計中，常常遇到的設計類型是實現(xiàn)給定運動規(guī)律。因此，本書只介紹按照給定的運動規(guī)律用圖解法設計平面四桿機構的相關知識。2設計的方法第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.5.2按給定的連桿位置設計【例3-1】如圖3-35(a)所示，已知機構的長度比例尺為

鉸鏈四桿機構中連桿BC的長度為L2，B和C分別是連桿上的兩個鉸鏈，給定連桿的3個位置B1C1、B2C2和B3C3。試設計該鉸鏈四桿機構。圖3-35按給定的連桿位置設計四桿機構第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期一3.5.3按給定的行程速度變化系數(shù)設計在設計具有急回特性的平面四桿機構時，通常按照實際工作需要，先確定行程速度變化系數(shù)K的數(shù)值，并按式(3-15)計算出極位