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1、第二章,平面連桿機(jī)構(gòu),內(nèi)容：,1）機(jī)構(gòu)的組成 2）平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 3）機(jī)構(gòu)的自由度,目的：,研究機(jī)構(gòu)在何種條件下可動(dòng)，具 備何種條件時(shí)具有確定的相對(duì)運(yùn) 動(dòng)。,本章內(nèi)容及目的,1、構(gòu)件：,組成：,2、構(gòu)件的自由度：,獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體。,由單個(gè)或多個(gè)零件剛性構(gòu)成。,構(gòu)件所具有的獨(dú) 立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。,一、機(jī)構(gòu)的組成,3、約束：,4、運(yùn)動(dòng)副：,構(gòu)件的約束數(shù)=構(gòu)件失去的自由度,對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的限制。,兩個(gè)構(gòu)件直接接觸，并能產(chǎn)生 一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。,1）、按約束類型分：,,,,,,2）、根據(jù)構(gòu)件間接觸形式分：,點(diǎn)、線接觸的 運(yùn)動(dòng)副。,高副：,面接觸的 運(yùn)動(dòng)副。,低副：,低副：,轉(zhuǎn)動(dòng)副：自由度為1 約束數(shù)
2、: 平面內(nèi)為2 空間為5,移動(dòng)副：自由度為1 約束數(shù): 平面內(nèi)為2 空間為5,平面高副：,自由度為2 約束數(shù)： 平面內(nèi)為1 空間為4,,在平面內(nèi)： 低副：自由度為1，約束數(shù)為2 高副：自由度為2，約束數(shù)為1,齒輪副：,1、 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,去掉構(gòu)件的結(jié)構(gòu)外 形，按一定比例將構(gòu)件 用簡(jiǎn)單線條表示，運(yùn)動(dòng) 副用特殊符號(hào)表示，能 說(shuō)明各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng) 關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。,,二、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,2、運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件的表示方法,1）、運(yùn)動(dòng)副:,移動(dòng)副:,轉(zhuǎn)動(dòng)副:,凸輪副:,齒輪副:,2）、構(gòu)件:,固定件:,同一構(gòu)件:,兩副構(gòu)件:,三副構(gòu)件:,3、 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)
3、簡(jiǎn)圖的畫法,步驟：,1、將機(jī)構(gòu)動(dòng)起來(lái)，確定原動(dòng)件,從 動(dòng)件,固定件，運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件數(shù)。,2、選擇多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面為投 影面。,3、選擇比例尺，從原動(dòng)件出發(fā)， 按規(guī)定符號(hào)依次畫出運(yùn)動(dòng)副及 構(gòu)件。,4、標(biāo)尺寸，算自由度。,1、平面機(jī)構(gòu)的自由度公式,機(jī)構(gòu)相對(duì)與機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn) 動(dòng)的數(shù)目。,若機(jī)構(gòu)中有K個(gè)構(gòu)件，其中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為 n=K-1，機(jī)構(gòu)的總自由度為：3n,若機(jī)構(gòu)中有PL個(gè)低副，失去自由度為：2PL,若機(jī)構(gòu)中有PH個(gè)高副，失去自由度為：PH,則平面機(jī)構(gòu)自由度為：,F=3n-2PL-PH,機(jī)構(gòu)的自由度,三、平面機(jī)構(gòu)自由度,若F=1，則機(jī)構(gòu)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目為1，需要一個(gè)原動(dòng) 件帶動(dòng)，其他構(gòu)件就具
4、有確定運(yùn)動(dòng)；,2、 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,若F=0，此機(jī)構(gòu)相當(dāng)于機(jī)架，不能動(dòng)。,若F0，此機(jī)構(gòu)具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目大于零，可動(dòng)。,若F=2，則機(jī)構(gòu)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目為2，需要兩個(gè)原動(dòng) 件帶動(dòng)，其他構(gòu)件就具有確定運(yùn)動(dòng)。,同理：若F=m,需m個(gè)原動(dòng)件,其他構(gòu)件有確定運(yùn)動(dòng)。,機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)=機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù),3、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算,例1：,n=3,,PL=4,,PH=0,,例2：,n=4, PL=5, PH=0,例3：,n=3, PL=4, PH=0,例4：,n=7,,PL=6,,PH=0,顯然，錯(cuò)誤！,四、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng),1、復(fù)合鉸鏈：,兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一點(diǎn)鉸接, 所形成的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱
5、為復(fù)合鉸鏈.,若有m個(gè)構(gòu)件在同一點(diǎn)連接，則低副數(shù)為(m-1)。,如：,PL=2,PL=3,再看上述例4：,n=7,,PL=10,,PH=0,2、 局部自由度：,對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的輸入輸出無(wú)影響的自由度。,n=3, PL=3, PH=1,不對(duì)！,n=2,,PL=2,,PH=1,,,是,不是,3. 虛約束：,對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不起作用的約束。,,n=3, PL=4, PH=0,若加上5桿，使,n=4, PL=6, PH=0,,1）、若兩構(gòu)件在多處接觸形成移動(dòng)副 或轉(zhuǎn)動(dòng)副，且移動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)）方向一致， 則只考慮一處約束，其它看作虛約束； 若兩構(gòu)件在多處形成高副, 也只考慮一 處接觸。如下圖所示：,,2）、對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)
6、不起作用的結(jié)構(gòu)對(duì)稱部分所帶來(lái)的約束，也是虛約束。,,2）、對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起作用的結(jié)構(gòu)對(duì)稱部分所帶來(lái)的約束，也是虛約束。,,n=3,,PL=3,,PH=2,例題1：計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度。,1.,n=8,,PL=11,,PH=1,2.,n=6,,PL=8,,PH=1,3.,n=4,,PL=4,,PH=2,例題2：計(jì)算說(shuō)明下列機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是否確定， 若不確定，如何改正。,1.,n=5,,PL=7,,PH=1,即：機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。,將D點(diǎn)改成如圖：,n=6,,PL=8,,PH=1,2.,n=3,,PL=4,,PH=1,即：機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。,將D點(diǎn)改為如左圖：,n=4,,PL=5,,PH=1,,連桿機(jī)構(gòu)低副機(jī)構(gòu)
7、,1.面接觸，耐磨損,承 受載荷大。 2.制造簡(jiǎn)便，易于獲得 較高的制造精度。,1.低副間的間隙易產(chǎn)生 積累誤差。 2.設(shè)計(jì)復(fù)雜，不易精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,2-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型,一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式,組成：,構(gòu)件1，3 ---連架桿 構(gòu)件 2 --- 連桿 構(gòu)件 4 --- 機(jī)架,曲柄：能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿。 搖桿：只能在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)的 連架桿.,擺轉(zhuǎn)副：組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件不能整周 對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為擺轉(zhuǎn)副。,基本型式：,3.雙搖桿機(jī)構(gòu),1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu),2.雙曲柄機(jī)構(gòu),1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu),,雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu),,縫紉機(jī)的腳踏板機(jī)構(gòu),2、雙曲柄機(jī)構(gòu),慣性篩,平
8、行四邊形機(jī)構(gòu)： 有運(yùn)動(dòng)不確定因素。,機(jī)車車輪的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu),反平行四邊形機(jī)構(gòu)： 車門開閉機(jī)構(gòu)。,,3、雙搖桿機(jī)構(gòu),等腰梯形機(jī)構(gòu): 用于汽車，拖拉機(jī) 的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。,鑄造用的翻箱機(jī)構(gòu),*急回特性,平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí),曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，擺桿變速搖動(dòng)，急回運(yùn)動(dòng)如下：,*死點(diǎn)位置,,基本形式的應(yīng)用,二、曲柄滑塊機(jī)構(gòu),改變構(gòu)件形狀和相對(duì)尺寸,,對(duì)心曲柄 滑塊機(jī)構(gòu),偏心曲柄 滑塊機(jī)構(gòu),雙滑塊機(jī)構(gòu),,雙滑塊機(jī)構(gòu)種類：,,雙滑塊機(jī)構(gòu)種類：,雙滑塊機(jī)構(gòu)種類：,,擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副,,三、偏心輪機(jī)構(gòu),選用不同構(gòu)件為機(jī)架所得機(jī)構(gòu),,四、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),,,設(shè)計(jì)的基本問題,1.按照給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（位置、速度、加速度）設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。 2.按照給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。,按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),1)已知：連桿的兩位置B1C1和B2C2，設(shè) 計(jì)滿足該兩位置的四桿機(jī)構(gòu)。,解：,,,,b12,A,,,,c12,D,,1)已知：連桿的兩位置B1C1和B2C2，設(shè) 計(jì)滿足該兩位置的四桿機(jī)構(gòu)。,解：,連接 ，作 其垂直平分線b12 A點(diǎn)在b12上任找。,連接 ，作 其垂直平分線c12 D點(diǎn)在c12上任找。,二、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),解：,步驟同上類似。（但有唯一解。）,,,,,,,,,
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