1、第二章 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計,二、連桿機構(gòu)的分類 1、根據(jù)構(gòu)件之間的相對運動分為： 平面連桿機構(gòu)，空間連桿機構(gòu)。 2、根據(jù)機構(gòu)中構(gòu)件數(shù)目分為： 四桿機構(gòu)、五桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)等。,若干個構(gòu)件全用低副聯(lián)接而成的機構(gòu)，也稱之為低副機構(gòu)。,一、 連桿機構(gòu),三、平面連桿機構(gòu)的特點,1）適用于傳遞較大的動力，常用于動力機械。 2）依靠運動副元素的幾何形面保持構(gòu)件間的相互接觸，且易于制造，易于保證所要求的制造精度 3）能夠?qū)崿F(xiàn)多種運動軌跡曲線和運動規(guī)律，工程上常用來作為直接完成某種軌跡要求的執(zhí)行機構(gòu),不足之處： 1）不宜于傳遞高速運動。 2）可能產(chǎn)生較大的運動累積誤差。,三、平面連桿機構(gòu)的特點,鶴式起重機,

2、2-1 平面四桿機構(gòu)的基本形式、演變及其應(yīng)用,在連架桿中，能繞其軸線回轉(zhuǎn)360者稱為曲柄；僅能繞其軸線往復(fù)擺動者稱為搖桿。,一、平面四桿機構(gòu)的基本形式,1）曲柄搖桿機構(gòu):兩連架桿中，一個為曲柄，而另一個為搖桿。 2）雙曲柄機構(gòu) 兩連架桿均為曲柄。 3）雙搖桿機構(gòu) 兩連架桿均為搖桿。,二 平面四桿機構(gòu)的演變,1 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副,對心曲柄滑塊機構(gòu),偏心曲柄滑塊機構(gòu),2 取不同構(gòu)件為機架（機構(gòu)倒置）,導(dǎo)桿機構(gòu),曲柄滑塊機構(gòu),2 取不同構(gòu)件為機架（機構(gòu)倒置）,直動滑桿機構(gòu),曲柄搖塊機構(gòu),3 擴大轉(zhuǎn)動副,2-2 平面四桿機構(gòu)設(shè)計中的共性問題,一、平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件,二、平面四桿機構(gòu)輸出件的急回

3、特性,三、平面機構(gòu)的壓力角和傳動角、死點,四、運動的連續(xù)性,一、平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件,三角形兩邊之差小于第三邊,|d-a|b-c|,三角形兩邊之和大于第三邊,a+db+c,欲使連架桿AB成為曲柄，則必須使AB通過與機架共線的兩個位置，即必須滿足 a+db+c (2-1) |d-a|b-c| (2-2),平面連桿機構(gòu)有曲柄的條件： 1）連架桿與機架中必有一桿為四桿機構(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）,(2) 若da 則可得,鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷條件：,2）若不滿足桿長和條件，該機構(gòu)只能是雙搖桿機構(gòu)。,1）在滿足桿長和的條件下： （1）以最短

4、桿的相鄰構(gòu)件為機架，則最短桿為曲柄，另一連架桿為搖桿，即該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)； （2）以最短桿為機架，則兩連架桿為曲柄，該機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)； （3）以最短桿的對邊構(gòu)件為機架，均無曲柄存在，即該機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。,注意：鉸鏈四桿機構(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。,曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件,1）a為最短桿 2) a+eb.,導(dǎo)桿機構(gòu)有曲柄的條件,1)a為最短桿，a+ed,擺動導(dǎo)桿機構(gòu),導(dǎo)桿機構(gòu)有曲柄的條件,2)d為最短桿，且滿足d+ea,轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu),偏心曲柄滑塊機構(gòu),二、平面四桿機構(gòu)輸出件的急回特性,擺角,極位夾角,二、平面四桿機構(gòu)輸出件的急回特性,擺角,:

5、12 , : t1t2 , v1v2,極位夾角, v2 =C1C2/t2,1=180+, 2=180-, v1 =C1C2/t1,= v2/v1 =（C1C2/t2）/ （C1C2/t1 ） = t1/t2 =1/2 =（180+）/（180-）,輸出件空回行程的平均速度 輸出件工作行程的平均速度,K =,=180（K-1）/（K+1）,行程速比系數(shù),連桿機構(gòu)輸出件具有急回特性的條件,1）原動件等角速整周轉(zhuǎn)動； 2）輸出件具有正、反行程的往復(fù)運動； 3）極位夾角0。,曲柄滑塊機構(gòu),導(dǎo)桿機構(gòu),三、平面機構(gòu)的壓力角和傳動角、死點,F1 = Fcos F2 = Fsin,1、機構(gòu)壓力角:在不計摩擦力

6、、慣性力和重力的條件下，機構(gòu)中驅(qū)使輸出件運動的力的方向線與輸出件上受力點的速度方向間所夾的銳角，稱為機構(gòu)壓力角，通常用表示。,傳動角：壓力角的余角。,通常用表示.,機構(gòu)的傳動角和壓力角作出如下規(guī)定： min ；= 3060； max。 、分別為許用傳動角和許用壓力角。,= 0 = 90,F,2、最小傳動角的確定, = ,或 = 180- ,= arccosb2+c2-d2-a2+2adcos/2bc., = 0, min= arccosb2+c2-(d-a)2/2bc,2、最小傳動角的確定, = 180, max= arccosb2+c2-(d+a)2/2bc,min=min ,180 -ma

7、xmin,B,min= =arccos（a+e)/b,為提高機械傳動效率，應(yīng)使其最小傳動角處于工作阻力較小的空回行程中。,a,b,3 機構(gòu)的死點位置,在不計構(gòu)件的重力、慣性力和運動副中的摩擦阻力的條件下，當機構(gòu)處于傳動角=0（=90）的位置下，無論給機構(gòu)主動件的驅(qū)動力或驅(qū)動力矩有多大，均不能使機構(gòu)運動，這個位置稱為機構(gòu)的死點位置。,F1 = Fcos F2 = Fsin,23、平面四桿機構(gòu)的運動設(shè)計,1、基本問題 根據(jù)機構(gòu)所提出的運動條件，確定機構(gòu)的運動學(xué)尺寸，畫出機構(gòu)運動簡圖。,1）根據(jù)給定的運動規(guī)律（位移、速度和加速度）設(shè)計四桿機構(gòu)；,a 實現(xiàn)連桿的幾個位置,c 實現(xiàn)兩連架桿的對應(yīng)角位移、

8、角速度和角加速度（顎式碎礦機、慣性篩）,b 實現(xiàn)輸出構(gòu)件的急回特性,2）根據(jù)給定的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)；,3) 綜合功能,1）實驗法,3）解析法,2）幾何法,2、設(shè)計方法,實現(xiàn)連桿位置； 實現(xiàn)軌跡； 實現(xiàn)速度要求,一 根據(jù)給定的連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu),B1,B2,B3,C2,C3,C1,一 根據(jù)給定的連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu),二 按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu),已知：,求：A的位置，并定出,C1,D,B1,C2,B2,(1),二 按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu),AB=(AC2-AC1)/2 BC=(AC1+AC2)/2,AC1=BC-AB AC2=BC+AB,確定比例尺,C1,D,B1,C2,B2,曲柄滑塊機構(gòu),已知：C1 、C2位 置（行程H），K,三 根據(jù)給定兩連架桿的位置設(shè)計四桿機構(gòu),1、 剛化反轉(zhuǎn)法,D,A,Ci,B1,Bi,C1,1i,1,1,1i,三 根據(jù)給定兩連架桿的位置設(shè)計四桿機構(gòu),1、 剛化反轉(zhuǎn)法,如果把機構(gòu)的第i個位置ABiCiD看成一剛體(即剛化)，并繞點D轉(zhuǎn)過(-1i)角度(即反