連桿機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)第1頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四工程常用機(jī)構(gòu)之一。由若干構(gòu)件通過低副連接組成的平面機(jī)構(gòu)（又稱低副機(jī)構(gòu)）。定義：§7-1連桿機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)第2頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四優(yōu)點(diǎn)：①連桿機(jī)構(gòu)為低副機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)副為面接觸，壓強(qiáng)小，承載能力大，耐沖擊；②運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀多為平面或圓柱面，便于加工制造；③在原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變情況下，通過改變各構(gòu)件的相對長度可以使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；④可以連桿曲線可以滿足不同運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)要求.缺點(diǎn)：①由于運(yùn)動(dòng)積累誤差較大，因而影響傳動(dòng)精度；②由于慣性力不好平衡而不適于高速傳動(dòng)；③設(shè)計(jì)方法比較復(fù)雜?！?-1連桿機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)第3頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四四桿機(jī)構(gòu)：由四個(gè)構(gòu)件組成的平面連桿機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)最簡單，應(yīng)用最廣泛。是多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。本章重點(diǎn)：四桿機(jī)構(gòu)的基本類型、特性及常用設(shè)計(jì)方法?！?-1連桿機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)六桿機(jī)構(gòu)第4頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)含移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)全部用轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的平面四桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)。機(jī)架連架桿連桿構(gòu)件2構(gòu)件1、3構(gòu)件4曲柄：整周回轉(zhuǎn)，如構(gòu)件1搖桿：僅在某一角度內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)，如構(gòu)件3第5頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四整轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的兩構(gòu)件能作整周相對轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。如A、B。以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的兩構(gòu)件不能作整周相對轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。如C、D?！?－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第6頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的分類：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)定義：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)連架桿中一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿。實(shí)例：§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第7頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四顎式破碎機(jī)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例第8頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四攪面機(jī)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例第9頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四衛(wèi)星接收裝置曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例第10頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例第11頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四自行車曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例第12頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四跑步機(jī)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例第13頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例第14頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四一般曲柄主動(dòng)，將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為搖桿的擺動(dòng)，也可搖桿主動(dòng)，曲柄從動(dòng)。運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：磨輪機(jī)壓道機(jī)脫粒機(jī)§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第15頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四2、雙曲柄機(jī)構(gòu)定義：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)連架桿均為曲柄。特點(diǎn)：當(dāng)主動(dòng)曲柄連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄一般作不等速轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)例：慣性篩1－等速整周轉(zhuǎn)動(dòng)；3－變速整周轉(zhuǎn)動(dòng)；5－變速往復(fù)移動(dòng)篩分物料。(慣性力產(chǎn)生沖擊和振動(dòng))§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第16頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四第17頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四特殊情況：平行四邊形機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：主、從動(dòng)曲柄以相同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿平動(dòng)?！?－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第18頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四位置不確定問題§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用平行四邊形機(jī)構(gòu)：第19頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四如何消除：1、慣性飛輪2、加虛約束3、靠自重§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第20頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四3、雙搖桿機(jī)構(gòu)定義：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)連架桿均為搖桿。實(shí)例：起重機(jī)、飛機(jī)起落架、搖頭電扇§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第21頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第22頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四特殊情況：等腰梯形機(jī)構(gòu)（兩搖桿長相等）實(shí)例：汽車車輪的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第23頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四平面四桿機(jī)構(gòu)的演化：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)其它平面連桿機(jī)構(gòu)演化（母機(jī)構(gòu)）創(chuàng)新性思維的體現(xiàn)演化方法如下：§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第24頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用1.轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副第25頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏距§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第26頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四正弦機(jī)構(gòu)§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第27頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用2.取不同的構(gòu)件為機(jī)架1.轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副低副運(yùn)動(dòng)可逆性---以低副相連接的兩構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系，不因機(jī)架的不同而改變。第28頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化－變更機(jī)架曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第29頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四曲柄搖塊機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)含一個(gè)移動(dòng)副的連桿機(jī)構(gòu)§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用應(yīng)用實(shí)例B34C1A2應(yīng)用實(shí)例4A1B23C應(yīng)用實(shí)例13C4AB2應(yīng)用實(shí)例A1C234Bφ第30頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四雙滑塊機(jī)構(gòu)§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用橢圓儀滑塊聯(lián)軸器第31頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四3、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副尺寸偏心輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用：當(dāng)曲柄長很短，曲柄銷需承受較大沖擊而工作行程小時(shí)。增大軸頸尺寸，提高偏心軸的強(qiáng)度和剛度。廣泛用于傳力較大的剪床、沖床等機(jī)械中。§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第32頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四3、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副尺寸偏心輪機(jī)構(gòu)§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第33頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第34頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四采用多桿機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。1）用于改變動(dòng)力源性質(zhì)。2）用于擴(kuò)大行程。3）用于改變運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性。4）使機(jī)構(gòu)受力平衡或均勻。§7－2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用第35頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中有整轉(zhuǎn)副及曲柄的條件2、急回運(yùn)動(dòng)3、死點(diǎn)位置4、壓力角與傳動(dòng)角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)主要內(nèi)容:包括運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性兩方面。既反映機(jī)構(gòu)傳遞和變換運(yùn)動(dòng)與力的性能，也是四桿機(jī)構(gòu)類型選擇和運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。第36頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識回顧何為整轉(zhuǎn)副?兩構(gòu)件能相對轉(zhuǎn)動(dòng)360°的轉(zhuǎn)動(dòng)副。為何要分析整轉(zhuǎn)副？具有整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)才可能有曲柄。而機(jī)構(gòu)原動(dòng)件曲柄居多。以有整轉(zhuǎn)副存在的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例分析整轉(zhuǎn)副存在的條件。整轉(zhuǎn)副是否存在，取決于什么？一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件第37頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識ABCDB1C1ADωC2B2AC1D中：l1＋l2l3＋l4（1）AC2D中：l2－l1＋l3l4

l2－l1＋l4l3

l1＋l4l2＋l3（2）l1＋l3l4＋l2（3）兩兩相加得:l1

l2，l1l3，l1l4曲柄1－l1；連桿2－l2連架桿3－l3；機(jī)架4－l4曲柄搖桿機(jī)構(gòu)第38頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識整轉(zhuǎn)副存在條件：最短桿與最長桿之和小于或等于其它兩桿長之和。問題：滿足上述條件(有整轉(zhuǎn)副存在)，是否一定有曲柄存在?答案：否！只有整轉(zhuǎn)副處于機(jī)架上，才形成曲柄。曲柄存在條件桿的相對長度機(jī)架的選取整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其鄰邊組成的。（推論）最短桿必須作為連架桿或機(jī)架ABCDl1l2l3l4第39頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識1、選取最短桿兩鄰邊為機(jī)架，得兩不同的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。2、選取最短桿為機(jī)架，得雙曲柄機(jī)構(gòu)。3、若選最短桿對面桿為機(jī)架，則為雙搖桿機(jī)構(gòu)?！锂?dāng)滿足整轉(zhuǎn)副條件時(shí)：機(jī)構(gòu)無曲柄，為雙搖桿機(jī)構(gòu)?！锂?dāng)不滿足整轉(zhuǎn)副條件時(shí)：兩種不同類型第40頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識ABCDB1C1AD二、急回運(yùn)動(dòng)極位:在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)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。極位夾角:此兩處曲柄之間的夾角θ。θωC2B2第41頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識ABCDB1C1AD二、急回運(yùn)動(dòng)當(dāng)曲柄以ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)過180°+θ時(shí)，搖桿從C1D位置擺到C2D。所花時(shí)間為t1,平均速度為V1,那么有：θ180°＋θωC2B2正行程:第42頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識B1C1ADC2當(dāng)曲柄以ω繼續(xù)轉(zhuǎn)過180°-θ時(shí)，搖桿從C2D,置擺到C1D，所花時(shí)間為t2,平均速度為V2,有：

180°-θ顯然：t1>t2V2>V1搖桿的這種特性稱為急回運(yùn)動(dòng)。反行程:第43頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識且θ越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。只要θ≠0，就有K>1設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定K值，于是:用什么衡量急回程度的多少？行程速比系數(shù)K第44頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識問題：對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，有沒有急回運(yùn)動(dòng)？偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

θ≠0，有急回運(yùn)動(dòng)第45頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識機(jī)構(gòu)急回的作用：節(jié)省空回時(shí)間，提高工作效率。注意：急回具有方向性擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)第46頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識αFγF’F”三.壓力角和傳動(dòng)角壓力角：從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力F與力作用點(diǎn)絕對速度之間所夾銳角,記作。ABCD切向分力:F’=Fcos法向分力:F”=Fcosγγ↑→F’↑→對傳動(dòng)有利。=Fsinγ稱γ為傳動(dòng)角?？捎忙玫拇笮肀硎緳C(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞(便于測量).＝90°－傳動(dòng)角是變化的。第47頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識為保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳動(dòng)性能，設(shè)計(jì)時(shí)：min40°(一般機(jī)械)min50°(大功率機(jī)械)min略＜40°(小功率控制機(jī)構(gòu)或儀表)第48頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識γmin出現(xiàn)的位置：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。第49頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識◆當(dāng)∠BCD≤90°時(shí)，γ＝∠BCD◆當(dāng)∠BCD＞90°時(shí)，γ＝180°-∠BCD◆當(dāng)∠BCD最小或最大時(shí)，即在主動(dòng)曲柄與機(jī)架共線的位置，都有可能出現(xiàn)γminγmin出現(xiàn)的位置：第50頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：當(dāng)主動(dòng)件為曲柄時(shí)，最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架垂直的位置。擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：由于在任何位置時(shí)主動(dòng)曲柄通過滑塊傳給從動(dòng)桿的力的方向，與從動(dòng)桿上受力點(diǎn)的速度方向始終一致，所以傳動(dòng)角等于90度?？偨Y(jié)：傳動(dòng)角大小與各桿長有關(guān)，可按給給定的許用傳動(dòng)角統(tǒng)籌各種性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。第51頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識F四.機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲柄兩次共線時(shí)，有：此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng).稱此位置為：“死點(diǎn)”γ＝0γ＝0Fγ＝0第52頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識如何消除死點(diǎn)的不良影響？1、對從動(dòng)曲柄加外力；2、安裝飛輪，加大從動(dòng)件的慣性力；3、靠構(gòu)件自身的慣性力。如:兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列，如火車輪機(jī)構(gòu);靠飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。第53頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四工件ABCD1234PABCD1234工件P鉆孔夾具γ=0TABDC飛機(jī)起落架ABCDγ=0F也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作：飛機(jī)起落架、鉆夾具等。第七章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第54頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四§7－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題:機(jī)構(gòu)選型－根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要選擇機(jī)構(gòu)的類型；尺度綜合－確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長度尺寸)。

同時(shí)要滿足其他輔助條件：a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長比恰當(dāng)、運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)合理等）;b)動(dòng)力條件（如γmin）;c)運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件等。γ第55頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四飛機(jī)起落架ADCBB’C’三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如:飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。函數(shù)機(jī)構(gòu)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù)y=logxxy=logxABCD§7－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第56頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如:飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。要求連桿在兩個(gè)位置垂直地面且相差180?C’B’ABDC§7－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第57頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四攪拌機(jī)構(gòu)要求連桿上E點(diǎn)的軌跡為一條卵形曲線要求連桿上E點(diǎn)的軌跡為一條水平直線QQABCDECBADE三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如:飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。3)滿足預(yù)定的軌跡要求，如:鶴式起重機(jī)、攪拌機(jī)等?！?－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第58頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四給定的設(shè)計(jì)條件：1)幾何條件（給定連架桿或連桿的位置等）2)運(yùn)動(dòng)條件（給定K等）3)動(dòng)力條件（給定γmin等）設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法直觀性強(qiáng)、簡單易行。連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種基本方法。設(shè)計(jì)精度低，不同的設(shè)計(jì)要求，圖解的方法各異。對于較復(fù)雜的設(shè)計(jì)要求，圖解法很難解決。精度較高，但計(jì)算量大，目前由于計(jì)算機(jī)及數(shù)值計(jì)算方法的迅速發(fā)展，解析法已得到廣泛應(yīng)用。通常用于設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)要求比較復(fù)雜的連桿機(jī)構(gòu)，或者用于對機(jī)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)選用哪種方法，應(yīng)視具體情況來決定?！?－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第59頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四一、按預(yù)定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)a)給定連桿兩組位置有唯一解。B2C2AD將鉸鏈A、D分別選在B1B2，C1C2連線的垂直平分線上任意位置都能滿足設(shè)計(jì)要求。b)給定連桿上鉸鏈BC的三組位置有無窮多組解。A’D’B2C2B3C3ADB1C1B1C1§7－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第60頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四圖解法：實(shí)現(xiàn)連架桿轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系已知：LAD，LAB，三組對應(yīng)轉(zhuǎn)角，搖桿、連桿未知設(shè)計(jì)思路：相對法

設(shè)計(jì)關(guān)鍵：尋找連桿BC上活動(dòng)鉸鏈C的位置。二、給定連架桿對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)C?§7－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第61頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四尋找活動(dòng)鉸鏈C找到B相對C的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡方法：變DE為機(jī)架，則AB成為連桿，轉(zhuǎn)化為已知連桿位置的設(shè)計(jì)。變更機(jī)架，站在構(gòu)件3上，即假設(shè)構(gòu)件3為機(jī)架，則2、4為連架桿，1為連桿—相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變?！?－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第62頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四注：若給定兩連架桿轉(zhuǎn)角的三組對應(yīng)關(guān)系，有確定解；若給定兩組對應(yīng)關(guān)系，則其解無窮多。§7－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第63頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四xyABCD1234給定連架桿對應(yīng)位置：構(gòu)件3和構(gòu)件1滿足以下位置關(guān)系：δφψl1l2l3l4建立坐標(biāo)系,設(shè)構(gòu)件長度為：l1、l2、l3、l4在x,y軸上投影可得：l1+l2=l3+l4機(jī)構(gòu)尺寸比例放大時(shí)，不影響各構(gòu)件相對轉(zhuǎn)角.

l1cosφ+l2cosδ

=l3cosψ+l4l1sinφ

+l2sinδ

=l3sinψ

ψi＝f(φi)i=1,2,3…n設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)(求各構(gòu)件長度)。令：l1=1解析法：實(shí)現(xiàn)連架桿轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系§7－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第64頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四消去δ整理得：cosφ

＝l3cosψ

－cos(ψ-φ)

＋l3l4l42+l32+1-l222l4P2帶入移項(xiàng)得：l2cosδ

=l4

＋l3cosψ

－cosφ則化簡為：cosφ＝P0cosψ

＋P1cos(ψ－

φ

)＋P2代入兩連架桿的三組對應(yīng)轉(zhuǎn)角參數(shù)，得方程組：l2sinδ

=l3sinψ

－sinφ令:

P0P1cosφ1＝P0cosψ1

＋P1cos(ψ1－

φ1

)＋P2cosφ2＝P0cosψ2

＋P1cos(ψ2－

φ2

)＋P2cosφ3＝P0cosψ3

＋P1cos(ψ3－

φ3

)＋P2可求系數(shù):P0、P1、P2以及:l2

、l3、l4將相對桿長乘以任意比例系數(shù)，所得機(jī)構(gòu)都能滿足轉(zhuǎn)角要求。若給定兩組對應(yīng)位置，則有無窮多組解?！?－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第65頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四舉例：設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)滿足連架桿三組對應(yīng)位置：φ1ψ1φ2ψ2φ3ψ3

45°50°90°80°135°110°φ1ψ1φ3ψ3帶入方程得：

cos90°=P0cos80°+P1cos(80°-90°)+P2

cos135°=P0cos110°+P1cos(110°-135°)+P2解得相對長度:P0=1.533,P1=-1.0628,P2=0.7805各桿相對長度為：選定構(gòu)件l1的長度之后，可求得其余桿的絕對長度。cos45°=P0cos50°+P1cos(50°-45°)+P2B1C1ADB2C2B3C3φ2ψ2l1=1l4=-l3/P1=1.442l2

=(l42+l32+1-2l3P2)1/2=1.783l3=P0=1.553,§7－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第66頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四E

ψθθ三、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);已知：CD桿長，擺角ψ及K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。步驟如下：②任取一點(diǎn)D，作等腰三角形腰長為CD，夾角為ψ;③作C2P⊥C1C2，作C1P使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:⑥以A為圓心，AC2為半徑作弧交于E,得：

l1=EC1/2l2=AC1－EC1/2,AC2=l2-l1=>l1=(AC1－AC2)/2∠C2C1P=90°－θ,交于P;90°-θPAC1=l1+l2C1C2DAB1B2§7－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第67頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四mnψ

=θD2)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析：由于θ與導(dǎo)桿擺角ψ相等，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄a。①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任選D作∠mDn＝ψ

＝θ，③取A點(diǎn)，使得AD=d,則:a=dsin(ψ

/2)。θψ

=θAd作角分線;已知：機(jī)架長度d，K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。AD§7－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第68頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四E2θ2ae3)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)H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－EC2/2§7－4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第69頁，共77頁，2023年，2月20日，星期四D實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)當(dāng)給定連架桿位置超過三對時(shí)，一般不可能有精確解。只能用優(yōu)化或試湊的方法獲得近似解。1)首先在一張紙上取固定軸A的位置，作原動(dòng)件角位移φi位置φiψi位置φi