機械原理孫桓第8章(連桿)

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1、;機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計 8-1 822 8-3 84連桿機構(gòu)及其傳動特點平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機構(gòu)的基本知識平面四桿機構(gòu)的設(shè)計基本要求: 了解平面四桿機構(gòu)的基本型式及演化方法 掌握平面四桿機構(gòu)傳動的工作特性 熟練掌握平面連桿機構(gòu)的設(shè)計方法 8-1連桿機構(gòu)及其傳動特點一、特點二、應(yīng)用三、分類四、學(xué)科研究現(xiàn)狀（一、特點。全低副（面接觸）,承受沖擊力，易潤滑，不易磨損。運動副結(jié)構(gòu)簡單，易加工運動規(guī)律多樣化一原動件運動不變，改變構(gòu)件尺寸可得到不同的運動。連桿上點的運動軌跡多樣化 。運動副累積誤差大，效率低*不能精確實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律，設(shè)計計算較復(fù)雜。慣性力難

2、以平衡，不宜用于高速;機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計二、應(yīng)用L實現(xiàn)有軌跡、位置或運動規(guī)律要求的運動實現(xiàn)從動件運動形式及運動特性的改變支實現(xiàn)較遠距離的傳動或操縱工調(diào)節(jié)、擴大從動件行程5獲得較大的機械增益：輸出力（矩）與輸入力（矩）之比L實現(xiàn)有軌跡、位置或運動規(guī)律要求的運動軌跡復(fù)制機構(gòu).： AMF保齡球置瓶機掃瓶機構(gòu)機械原理 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計2 .實現(xiàn)從動件運動形式及運動特性的改變-3 .實現(xiàn)較遠距離的傳動或操縱J應(yīng)用實例：自行車手閘?？勺冃谐袒瑝K機構(gòu)特點：調(diào)節(jié)a可改變滑塊D的行程汽車用空氣泵機構(gòu)特點：曲輛CD短，滑塊行程大8;機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計5獲得較大的機械增益:輸出力（矩）與輸入

3、力（矩）之比剪切機構(gòu)特點：機械增益大特點：機械增益大機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計;機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計三、分類平面四桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)平面多桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)四桿機構(gòu)二桿機構(gòu)三桿，不是機構(gòu) 8-2平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用一、基本型式二、演化型式平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計:機械原理彳1.平面桿機構(gòu)的基本型式基本型式：錢鏈四桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)特點:四個運動副均為轉(zhuǎn)動副組成：機架、連桿、連架桿八曲柄搖桿（擺桿）（周轉(zhuǎn)副）（擺轉(zhuǎn)副）機架：固定不動的構(gòu)件AD連架桿：直接與機架相連的構(gòu)件 Hi薪AB、CD帆板札連曲搖不與機架相連的構(gòu)件BC能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿不能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿B連桿不機械原理 平面連桿機構(gòu)及

4、其設(shè)計鐵鏈四桿機構(gòu)劃分按連架桿不同運動形式分:曲柄搖桿機構(gòu) 雙曲柄機構(gòu) 雙搖桿機構(gòu)，機師里丁平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計，環(huán)搖桿機構(gòu)】：結(jié)構(gòu)特點：連架桿1為曲柄，3為搖桿:運動變換：轉(zhuǎn)動O搖動:舉例：攪拌器機構(gòu)、雷達天線機構(gòu)鱷式破碎機、縫紉機腳踏板;機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計L2雙曲柄機構(gòu)動畫1、動畫2/ /結(jié)構(gòu)特點：二連架桿均為曲柄y。運動變換：轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動，通常二轉(zhuǎn)速不相等:舉例：振動篩機構(gòu)機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計平行四邊形機構(gòu)結(jié)構(gòu)特點：二曲柄等速a:運動不確定問題K.：.車門開閉機構(gòu)17;機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計1.3雙搖桿機構(gòu):結(jié)構(gòu)特點：二連架桿均為搖桿運動變換:_LrnT -Jjnr

5、 -4 擺動今擺動:舉例:鶴式起重機特殊雙搖桿機構(gòu)等腰梯形機構(gòu):實例：汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)vOZXXZXz./2平面四桿機構(gòu)的演化型式2. 1改變構(gòu)件的形狀和運動尺寸2. 2改變運動副元素的尺寸2. 3選用不同構(gòu)件為機架2.4運動副元素包容關(guān)系的逆換20 4構(gòu)件的形狀和運動尺寸對CD桿等效轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)動副變成移動副對心曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)錢鏈四桿機構(gòu)曲線導(dǎo)軌曲柄滑塊機構(gòu)Ci機械原理 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計（續(xù)）2. 2改變運動副元素的尺寸曲柄搖桿機構(gòu)（擴大回轉(zhuǎn)副）偏心輪機構(gòu)呼里三一平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計J?1贏副尺寸（續(xù)）對心曲柄滑塊機構(gòu)B副擴大偏心輪機構(gòu)J桿機構(gòu)演化動畫，機師原里平面連桿機構(gòu)及其設(shè)

6、計礪不同構(gòu)件為機架選不同構(gòu)件作機架一機構(gòu)倒置導(dǎo)桿機構(gòu)變更機架曲柄搖塊機構(gòu)I曲柄滑塊機構(gòu)。移動導(dǎo)桿機構(gòu);機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計;變更機架實例一 曲種滑塊機構(gòu)B隊液壓作動筒;AQt?頭7曲柄搖塊機構(gòu)- 2作機架車箱舉升機構(gòu)（F機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計c變更機架實例二B曲柄滑塊機構(gòu)3作機架直動滑桿機構(gòu)手動唧筒機構(gòu)27;機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計草桿周轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機構(gòu)變更機架實例四1作機架十字滑塊聯(lián)軸器半聯(lián)軸器4十字滑塊3/ 雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)I變更機架實例五。正弦機構(gòu)3作機架1作機架曲柄搖桿機構(gòu).雙滑塊機構(gòu)橢圓機構(gòu)動畫S B敢榔桶機構(gòu)構(gòu)30,、呼里里 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計5看贏實例六雙移動副機構(gòu)

7、正弦機構(gòu)*一/正弦機構(gòu)P雙滑塊機構(gòu)正切機構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)（十字滑婪機構(gòu)）動畫i機械原理 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計2. 4運動副元素包容關(guān)系的逆換323, 4包容關(guān)系互換擺動導(dǎo)桿機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu);機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計 8-3平面四桿機構(gòu)的基本知識二一運動特性二傳力特性。不同的四桿機構(gòu)具有不同的運動特性和傳力特性 。同一種四桿機構(gòu)，不同的運動尺寸具有不同的運動和傳力特性機師原里一平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計一、運動特性L曲柄存在條件2_急回特征3運動連續(xù)性34I機械原理 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計1.曲柄存在條件*平面四桿機構(gòu)的基本型式是較鏈四桿機構(gòu)錢鏈四桿機構(gòu)根據(jù)連架桿能否整周轉(zhuǎn)動又分為:9曲柄搖桿機構(gòu)9雙曲

8、柄機構(gòu)9雙搖桿機構(gòu)是否存在曲柄,與各 桿的相對長度有關(guān)。下為周轉(zhuǎn)副的條件假設(shè)A位置（拉直共線），/。中:a+db+cA3 位置(重疊共線)，AK。中: bd-a)+c f a+bH+cc4(da)+b f a+cH+bc、式兩兩相加得：ag, acy aM/（4B為最短桿）A為周轉(zhuǎn)副的條件2）組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿。1）最短桿+最長桿W其余兩桿長度和（桿長條件）;36B也為周轉(zhuǎn)副機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計ADA、B為周轉(zhuǎn)副C、D為擺轉(zhuǎn)副曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)AD37i曲柄存在條件除了滿足桿長條件，,還與機架的選擇有關(guān) /已知各桿長度/雙搖桿/曲柄搖桿雙曲柄y39題1:判斷機構(gòu)類

9、型5060課堂練習(xí)39課堂練習(xí)41a = 240 mm, b = 600Ba4dA2bC3題2：8-6 如圖所示，設(shè)已知四桿機構(gòu)各構(gòu)件的長度為mm, c=400 mm, d = 500 mmo試問：1）當取桿4為機架時，是否有曲柄存在？ 2）若各桿長度不變，能否以選不同桿為機架的辦法獲得雙曲柄機構(gòu)和雙 搖桿機構(gòu)？如何獲得？ 3）若三桿的長度不變，取桿4為機架，要獲得 曲柄搖桿機構(gòu)源的取值范圍應(yīng)為何值？4）若a、b、的長度不變，。的 長度可變，取3為機架，要獲得 雙搖桿機構(gòu)，。的取值范圍應(yīng)為 何值？,、呼里里 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計卜莉5論下列機構(gòu)的曲柄存在條件？Ba) a bc) a t2, v

10、2v1。行程速比系數(shù)K% CC)11) 4180 +0一 LX M乙X .XVi CC) t) a、 180 0K-16 = 180。K + l K=l,無急回特性 etKt急回特征越顯著:問題討論下列機構(gòu)有無急回特性，若有，標出極位夾角93.運動連續(xù)性主動件連續(xù)運動時,從動件也能連續(xù)占據(jù)預(yù)定的各個位置從動件運動的可行域及非可行域從量隼菱動連續(xù)*駕喜阿,逑舞卷。可行域的確定r 噱7rmax =，AB +，BCrmin =，BC -，AB機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計二、傳力特性L壓力角和傳動角2_死點3_小結(jié)I機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計1.壓力角和傳動角J :方正交分解為月和工 ：壓力角a：/

11、從動件受力點受力方向b2 與速度方向所夾之銳角 ：傳動角：Y =90。-a, 、 銳角，從動件上 : Ft =Fcos a =Fsin y Fn =Fsin a =Fcos y:運動中，壓力角和傳動角是變化的:傳力要求Y min 2 40。 Y min出現(xiàn)位置：曲柄與機架共線。結(jié)論：曲柄搖桿機構(gòu)，當曲柄 主動時，在曲柄與機架共線的 兩個位置之一,傳動角最小最小傳動角計算2BD -a1 +d2 -2ad cos(p-b2 +c2 - 2bc cosy BCOS / =b + c + cos (p (i d2bc分析:ayBDCD 中J / B”*CbYY2bcb- +c2 -(d +a)22bc

12、9 =180 - cos(P = -1- COS Y -Y maxY min出現(xiàn)位置：曲柄與機架共線：第一次重疊共線時：2 9 1。 /f=ZBnCnP = arccos十。-a)第二次重疊共線時：p =180y= NB，。D = arccos 或 /n = 180-/f結(jié)論：1 若Y max90，則 Ymil = Y min2 若上年90，則 Y=180。- 丫皿*Y min：0，貝( V = Y min i Ymin= min(y, y)3 若丫皿/90%貝！1ymm=180。_ ym氯機械原理 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計 -（問題討論：標出下列機構(gòu)在圖示位置的壓力角a、傳動角丫及最小傳動角I機

13、械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計2力矩=力乂力臂而力臂=012.死點；死點:傳動角為零/0（連桿與從動件共線），機構(gòu)頂死:克服死點的措施利用構(gòu)件慣性力:實例:家用縫紉機:采用多套機構(gòu)錯位排列:實例:蒸汽機車車輪聯(lián)動機構(gòu)*蒸汽機車兩側(cè)利用錯位排列的兩套曲柄滑塊機構(gòu)使車輪聯(lián)動機構(gòu)通過死點機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計（死點的利用實例:夾具飛機起落架機構(gòu)折疊家具機構(gòu)機械原理平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計課堂練習(xí)判斷下列機構(gòu)有無死點位置?#8-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計.連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題基本問題:根據(jù)給定的要求，選定機構(gòu)的型式；（機構(gòu)的選型） 確定各構(gòu)件的運動尺寸?；救蝿?wù):滿足要求的運動規(guī)律;滿足其它各種附加條件，如

14、曲柄存在條件、傳力條件、運動連續(xù)性要求等。設(shè)計方法53圖解法、解析法、實驗法設(shè)計問題歸類：(1)滿足預(yù)定的運動規(guī)律要求 套現(xiàn)兩連架桿若干對應(yīng)位置)“函數(shù)生成機構(gòu)的設(shè)計”(2)滿足預(yù)定的連桿位置要求“剛體導(dǎo)引機構(gòu)的設(shè)計”54設(shè)計問題歸類：(3)滿足預(yù)定的軌跡要求“軌跡生成機構(gòu)的設(shè)計”(4)對有急回運動要求的機構(gòu)，實現(xiàn)給定的行程速比系數(shù)K“急回機構(gòu)的設(shè)計“57B1BA c I 0C2 .用解析法設(shè)計四桿機構(gòu)3 .用作圖法設(shè)計四桿機構(gòu)3.1 按連桿預(yù)定位置設(shè)計四桿機構(gòu) 已知活動較鏈中心的位置 已知：連桿長Lc及若干預(yù)定位置 待求：1AB、，AD 關(guān)鍵：求固定錢鏈4和。Q）已知活動較鏈中心的位置給定連

15、桿兩個預(yù)定位置。四桿機構(gòu)ABigD為所求。有無窮多個解，應(yīng)添加其它條件59知：固定較鏈A和2連桿上的標線的若干預(yù)定位置 待求：1AB、1Be、 關(guān)鍵：求活動較鏈B和。原理：機構(gòu)的倒置改取連桿為“機架”，則原機構(gòu)中的固定錢鏈A、。將變成活動較鏈；則設(shè)計問題轉(zhuǎn)化成前述“已知活動較鏈中心若干位置，求固定較鏈”:作法:將原機構(gòu)的第二個位置的構(gòu)型視為剛體進行移動，使與A鳥 相重合，從而求得“活動錢鏈”A、。的第二個位置D612）已知固定較鏈中心的位置知：固定較鏈A和2連桿上的標線的若干預(yù)定位置待求：、1Be、關(guān)鍵：求活動較鏈B和。F1#，AB =. AB lBCF】3.4按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機

16、構(gòu) 上鍵：極位、極位夾角與KK1e = i8oxK + 1在極限位置,ACi =KC AK, AC2=BC + AB曲柄搖桿機構(gòu)（曲柄為原動件）已知：行程速比系數(shù)K,搖桿長及搖桿擺角2 侍求：lAB、lBC、lAD9 = 180x K + l問題：.：只有確定，A點待定。如何確定A點？關(guān)鍵：找點，使?jié)M足NgAC2= 067曲柄搖桿機構(gòu)（曲柄為原動件）已知：行程速比系數(shù)K,搖桿長及搖桿擺角2 待求：lAB、lBC、lAD取 l=( CDmm）作圖量得AC殉ACACi=BC-ABiAC2=BC + ABrBC=l(AC2+ACiAB=i(AC2-ACi2Voab = 4廠 A8 lBC = / BClAD =4 AD（偏置）曲柄滑塊機構(gòu)（曲柄為原動件）：已知：滑塊行程凡行程速比系數(shù)K和偏距。（偏置）曲柄滑塊機構(gòu)（曲柄為原動件）(%(3)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)69已知：機架長行程速比系數(shù)K待求：lABe = i8oxK + l(P = 0ab =，ac sin