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1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式鉸鏈鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演變鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演變 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第二章第二章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu) 平面機(jī)構(gòu)+低副聯(lián)接 (轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)副) 最常用平面四桿機(jī)構(gòu)（ 四個(gè)構(gòu)件四根桿)平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)（全由轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)）基本類型基本類型(二)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性()鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)2-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式 p.20 1234ABCD連桿連桿連架桿連架桿連架桿連架桿機(jī)架機(jī)架曲柄曲柄搖桿搖桿( (擺桿擺桿) )( (整轉(zhuǎn)整轉(zhuǎn)) )( (擺轉(zhuǎn)擺轉(zhuǎn)) )機(jī)架、連桿、連架
2、桿機(jī)架、連桿、連架桿()鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) p.20機(jī)架參考系（固定件）連架桿與機(jī)架相聯(lián)連桿不與機(jī)架相聯(lián)基本構(gòu)件基本構(gòu)件曲柄：可回轉(zhuǎn)360的連架桿搖桿：擺角小于360的連架桿滑塊：作往復(fù)移動(dòng)的連架桿連架桿連架桿全由轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)的平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)一一.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型 （按連架桿類型）一曲一搖二曲二搖二二.(鉸鏈四桿機(jī)構(gòu))演變類型演變類型(天線搖桿)調(diào)整天線 俯仰角的大小 圖2-3雷達(dá)調(diào)整機(jī)構(gòu)放映機(jī)1234ABCD 1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：連架桿連架桿 曲柄曲柄(一般)原動(dòng)件勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 搖桿搖桿(一般)從動(dòng)件變速往復(fù)擺動(dòng)2
3、. 雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)： 連架桿均為曲柄連架桿均為曲柄 主動(dòng)曲柄: 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 從動(dòng)曲柄: 變速轉(zhuǎn)動(dòng) 例: 慣性篩中的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)從動(dòng)曲柄3變速轉(zhuǎn)動(dòng) 使篩子6產(chǎn)生加速度 使不同材料因慣性不同而篩分3.雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)連架桿均為搖桿連架桿均為搖桿 例: 門式起重機(jī)的變速機(jī)構(gòu): CD(桿3)為原動(dòng)件, 懸掛重物的E 點(diǎn)在連桿上保持E點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡在近似水平線上。（平移貨物平穩(wěn)、減小能量消耗）DCBA偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)（全由轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)）二二.(鉸鏈四桿機(jī)構(gòu))演變類型演變類型14ABC2314ABC231234ABCD曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)二二.死點(diǎn)位置死點(diǎn)
4、位置 三三.壓力角和傳動(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角（二）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性（二）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性 P.21一一.急回運(yùn)動(dòng)急回運(yùn)動(dòng): 工作行程工作行程: 空回行程空回行程:B2B1 ( 2) C2C1 () 1 2 , 而不變B1B2 (1) 搖桿C1C2 () 工作行程時(shí)間空回行程時(shí)間工作行程時(shí)間空回行程時(shí)間 曲柄(主)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(順)搖桿(從)變速往復(fù)擺動(dòng)圖2-4曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)12極位極位: 曲柄與連桿共線(B1、B2)搖桿極位C1、C2 縮短非生產(chǎn)時(shí)間縮短非生產(chǎn)時(shí)間, 提高生產(chǎn)率提高生產(chǎn)率例：牛頭刨床、 往復(fù)式輸送機(jī)其運(yùn)動(dòng)特性行程速度變化系數(shù)行程速度變化系數(shù)(行程速比系數(shù))K極位夾
5、角極位夾角(搖桿處于兩極位時(shí)，對(duì)應(yīng)曲柄所夾銳角)K 急回運(yùn)動(dòng)性質(zhì)11180KK(2-2)180180/212112122112tttCCtCCvvK(2-1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄主動(dòng) 急回急回圖2-4曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)12二二. 死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置 p.22第6從動(dòng)件與連桿共線從動(dòng)件與連桿共線卡死卡死 當(dāng)搖桿為主動(dòng)件, 而曲柄AB與連桿BC共線時(shí)(搖桿CD處于極位) CD(主)通過(guò)連桿加于曲柄的驅(qū)動(dòng)力F正好通過(guò)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心A 不能產(chǎn)生使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩。圖2-4曲柄搖桿機(jī)構(gòu)圖2-5 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)卡死 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定存在死點(diǎn)條件存在死點(diǎn)條件：有極限位置（從動(dòng)件與連桿共線）措施措施曲柄搖桿機(jī)構(gòu)搖桿主動(dòng)
6、死點(diǎn)死點(diǎn)死點(diǎn) 飛輪 自身慣性三、壓力角和傳動(dòng)角三、壓力角和傳動(dòng)角 p.22倒6, 圖2-71.壓力角壓力角2.傳動(dòng)角傳動(dòng)角 ：BC是二力桿,驅(qū)動(dòng) 力F 沿BC方向 作用在從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力F與該力作用 點(diǎn)絕對(duì)速度VC之間所夾的銳角銳角。 連桿與從動(dòng)桿所夾銳角 有效力Fsin 40有效力Fcos （方便）傳動(dòng)角 = 90 (的余角)作業(yè)：2-3, 2-4 p.35BCA壓力角VCFVC沿導(dǎo)軌(CD)FVCABCD 分析分析壓力角壓力角（ ）：）：從動(dòng)件受力作用點(diǎn)的速度方位線與力從動(dòng)件受力作用點(diǎn)的速度方位線與力 的作用線所的作用線所 夾的銳角。夾的銳角。死點(diǎn)死點(diǎn)： = 90傳動(dòng)角傳動(dòng)角 ： =90
7、壓力角越小壓力角越小(即傳動(dòng)角越大即傳動(dòng)角越大)，有用的分力越大。，有用的分力越大。 所以傳動(dòng)角是衡量機(jī)構(gòu)受力大小的一個(gè)重要參數(shù)。所以傳動(dòng)角是衡量機(jī)構(gòu)受力大小的一個(gè)重要參數(shù)。二二. .曲柄存在條件曲柄存在條件：2-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件 P.25 取決于機(jī)構(gòu)各桿的相對(duì)長(zhǎng)度和機(jī)架的選擇ADBBB”CCC”例:AB22,BC50,CD38,AD45三式相加 l1l2 l1l3 l1l4當(dāng)桿當(dāng)桿1處于處于AB ”位置位置 AC ”D l1l2l3l4 (2-6)(l2l1) l3 l4 l1l4l2l3 (2-3) (l2l1) l4 l3 l1l3l2l4 (2-4)當(dāng)桿當(dāng)桿1處于處于AB
8、 位置位置 AC D (曲柄l1,連桿l2,搖桿l3,機(jī)架l4)當(dāng)AB能擺至與連桿共線的極位AB及AB”時(shí) 能順利通過(guò)整轉(zhuǎn)副。曲搖機(jī)構(gòu)曲搖機(jī)構(gòu)L1最短一一.分析分析:二二. .曲柄存在條件曲柄存在條件：（轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副） 1.曲柄存在條件:2.推論:實(shí)例分析: AB70, BC90, CD110, AD40 (1)最短與最長(zhǎng)桿之和小于其 它兩桿之和 (2)最短的構(gòu)件在連架桿或機(jī)架上(滿足條件1) (1)最短短桿在機(jī)架機(jī)架上 (2)最短短桿在機(jī)架鄰邊機(jī)架鄰邊 (3)最短短桿在機(jī)架對(duì)邊機(jī)架對(duì)邊雙曲柄雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿雙搖桿機(jī)構(gòu)ADCD40110150ABBC160當(dāng)：AD為機(jī)架
9、AB或DC為機(jī)架 BC為機(jī)架雙曲柄雙曲柄曲柄搖桿曲柄搖桿雙搖桿雙搖桿作業(yè)2-1 p.35ABCD鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演變 .26 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 圖2-14(全)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接各桿長(zhǎng)不變鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 圖2-23 p.29導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(曲柄AB 機(jī)架) 圖2-15.b搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)(連桿BC 機(jī)架) 圖2-15.C擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)ABCDCAB桿長(zhǎng)(固定桿)可變移動(dòng)副(一個(gè))定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)(滑塊C 機(jī)架) 圖2-15.d 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑曲柄滑塊機(jī)構(gòu)塊機(jī)構(gòu)(變更機(jī)架)一一.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：.27 圖214c、d壓
10、力角壓力角、傳動(dòng)角、傳動(dòng)角:偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) e搖桿搖桿3的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧(半徑半徑l3)l3l3曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將將l3無(wú)窮大無(wú)窮大滑塊滑塊C(直線直線)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)Ce二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) .26曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(曲柄機(jī)架) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)當(dāng) 機(jī)架曲柄機(jī)架曲柄 機(jī)架曲柄機(jī)架曲柄最短最長(zhǎng)桿其它兩桿之和轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)兩連兩連 曲柄曲柄 ？架桿架桿 搖桿搖桿 ？機(jī)架鄰機(jī)架鄰邊機(jī)架機(jī)架最短桿在雙曲柄雙曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)一個(gè)曲柄曲柄擺動(dòng)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) =0搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)
11、滑塊擺動(dòng)擺動(dòng) 圖215,217滑塊為固定固定件 圖215,218滑塊移動(dòng)擺動(dòng)移動(dòng)擺動(dòng) 圖216,215滑塊移動(dòng)移動(dòng) 圖215三、搖塊、定塊機(jī)構(gòu)三、搖塊、定塊機(jī)構(gòu) .27曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)CABCABCABCAB曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)(鉸鏈四桿、曲柄滑塊)(曲柄很短時(shí)偏心輪機(jī)構(gòu))偏心距=曲柄長(zhǎng)鉸鏈四桿、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副) 偏心輪機(jī)構(gòu) 四、偏心輪機(jī)構(gòu)四、偏心輪機(jī)構(gòu) 圖223圖C p.29ABC偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)副B (半徑) 曲柄長(zhǎng)AB曲柄曲柄ABCe五五. .平
12、面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用應(yīng)用 1)低副，成本低，精度高；2)面接觸,利于潤(rùn)滑及減少磨損,傳載大,可靠性高。1.1.特點(diǎn)特點(diǎn): :1）實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律2）實(shí)現(xiàn)給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡不能精確實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律。缺點(diǎn)缺點(diǎn): :2.2.應(yīng)用應(yīng)用: :優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1.手動(dòng)沖床：手動(dòng)沖床： 兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成（雙搖桿雙搖桿+搖桿滑搖桿滑塊機(jī)構(gòu)塊機(jī)構(gòu)）2.篩料機(jī)構(gòu)：篩料機(jī)構(gòu)：六桿機(jī)構(gòu)六桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)四桿兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成（機(jī)構(gòu)組成（雙曲柄雙曲柄 +曲柄滑塊曲柄滑塊）應(yīng)用應(yīng)用:2-4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) P.30根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)條件運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù) 解析法精確 作圖法直觀 實(shí)驗(yàn)法簡(jiǎn)便一一. .按
13、照給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按照給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)( (作圖法作圖法) )二二. .按給定連桿位置設(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)( (作圖法作圖法) )三三. .按給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)( (解析法解析法) )四四. .按給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)( (實(shí)驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)法) )實(shí)現(xiàn)已知(從動(dòng)件)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 (位置,速度,加速度)實(shí)現(xiàn)給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡一.按照給定的行程速比 系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu):1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu):2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) C1PC2=11180KK(1)可求出極位夾角分析分析:(2) C1AC2=如果三點(diǎn)
14、位于 同一圓上,是C1C2弧上 的圓周角如何作此圓如何作此圓 (未知A點(diǎn))連OC2交圓 于P點(diǎn) C2C1P=90 C1C2P=90P點(diǎn)可作PO已知: 搖桿長(zhǎng)度L3, 行程速比系數(shù)K, 擺角C2ADB1B2C1解解:(1)任選D點(diǎn),作搖桿兩極位C1D和C2DOAB1B2C2DC1(2)過(guò)C1作C1C2垂線C1M(3)過(guò)C1、C2、 P 作圓(4)AC1=L2L1, AC2=L2+L1 L1=1/2(AC2AC1)無(wú)數(shù)解以以L1為半徑作圓為半徑作圓,交交B1,B2點(diǎn)點(diǎn) 曲柄兩位置曲柄兩位置MN在圓上任選一點(diǎn)AC1M與C2N交于P點(diǎn)作C1C2N=90,P2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu): P.31已知已知:機(jī)架長(zhǎng)L4
15、, K解解:(1)任選固定鉸鏈中心C 作導(dǎo)桿兩極位Cm和Cn = (2)作擺角的平分線AC,取AC=L4 固定鉸中心A(3)過(guò)A作導(dǎo)桿極位垂線 AB1(AB2)L1=AB1唯一解唯一解11180KKCmnAB1B2CmnAB1B2 DB1C1B2C2無(wú)窮多個(gè)解無(wú)窮多個(gè)解A ABCD步驟步驟： 1、連接、連接B1B2, C1C2 2、作、作B1B2, C1C2中垂線中垂線 3、在中垂線上取一點(diǎn)作、在中垂線上取一點(diǎn)作A, D 4、連、連AB1C1D二.按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1.已知已知:連桿BC長(zhǎng)L2 及連桿兩個(gè)位置B1C1,B2C2固定鉸A必在B1B2垂直平分線上同定鉸D必在C1C2.分析(
16、1)連接B1B2,C1C2并作其垂直平分線b12,c12(2)在b12線上任取一點(diǎn)A, 在C12.任取一點(diǎn)D解:連桿給定的三個(gè)位置連桿給定的三個(gè)位置 鉸點(diǎn)已給定鉸點(diǎn)已給定B1C1B2C2B3C3ADABCD步驟步驟：1.連接連接 B1B2 ,B2B3 ,C1C2,C2C3 2.作各連線中垂線作各連線中垂線 3.B1B2, B2B3中垂線中垂線 之交點(diǎn)即為點(diǎn)之交點(diǎn)即為點(diǎn)A 4.C1C2,C2C3中垂線中垂線 之交點(diǎn)即為點(diǎn)之交點(diǎn)即為點(diǎn)D 5.連接連接AB1C1D即為即為 所求所求2.已知已知:連桿BC長(zhǎng)L2及連桿三個(gè)位置B1C1,B2C2,B3C3(選作)作業(yè)2-6(1) P.36唯一解唯一解 圖圖2-332-33步進(jìn)式傳送機(jī)構(gòu)步進(jìn)式傳送機(jī)構(gòu) 圖圖2-352-35連桿曲線連桿曲線 圖譜圖譜圖圖2-342-34描繪連桿曲線工具描繪連桿曲線工具四.按給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) P.34 小結(jié)小結(jié): 1.基本概念：連架桿，連桿，曲柄，搖桿、壓力 角、 傳動(dòng)角，死點(diǎn)，急回運(yùn)動(dòng)（會(huì)作圖） .基本內(nèi)容： 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化方法、演 變型式（作圖） 曲柄存在條件判別機(jī)構(gòu)類型 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(作圖法)
第02章楊可楨 平面連桿機(jī)構(gòu)
