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1、 8-1 連 桿 機 構 及 其 傳 動 特 點 第 八 章 平 面 連 桿 機 構 及 其 設 計 8-2 平 面 四 桿 機 構 的 類 型 和 應 用 8-3 平 面 四 桿 機 構 的 基 本 性 質 曲 柄 存 在 條 件 急 回 特 性 及 行 程 速 比 系 數 四 桿 機 構 傳 動 角 、 壓 力 角 及 死 點 鉸 鏈 四 桿 機 構 的 運 動 連 續(xù) 性 8-4 平 面 四 桿 機 構 的 設 計用 解 析 法 設 計 四 桿 機 構用 實 驗 法 設 計 四 桿 機 構本講重點：本講難點：前述內容復習 8-4 平 面 四 桿 機 構 的 設 計一 、 平 面 連 桿

2、設 計 的 基 本 問 題1. 平 面 連 桿 機 構 設 計 的 基 本 任 務 根 據 給 定 的 設 計 要 求 選 定 機 構 型 式 ； 確 定 各 構 件 尺 寸 ， 并 要 滿 足 結 構 條 件 、 動 力 條 件和 運 動 連 續(xù) 條 件 等 。2. 平 面 連 桿 機 構 設 計 的 三 大 類 基 本 命 題 滿 足 預 定 運 動 的 規(guī) 律 要 求 滿 足 預 定 的 連 桿 位 置 要 求1) 滿 足 預 定 的 軌 跡 要 求 要 求 兩 連 架 桿 的 轉 角 能 夠 滿 足 預 定 的 對 應 位 置 關 系 ；要 求 在 原 動 件 運 動 規(guī) 律 一 定

3、的 條 件 下 ， 從 動 件 能 夠 準確 地 或 近 似 地 滿 足 預 定 的 運 動 規(guī) 律 要 求 。滿足兩連架桿轉角的預定對應位置關系要求的機構示例車門開閉機構設計時要求兩連架桿的轉角應大小相等，方向相反，以實現車門的起閉 滿足預定運動的規(guī)律要求機構示例對數計算機構近 似 再 現 函 數 y = log x的 平 面 四 桿 機 構設 計 時 要 求 連 桿 能 依 次 點 據 一 系 列 的預 定 位 置 。 (又稱為導引機構的設計 ) 機構示例飛機起落架機構設計時要求機輪在放下和收起時連桿BC占據圖示的兩個共線 位置。 設 計 時 要 求 在 機 構 運 動 過 程 中 ， 連

4、 桿 上 某 點 能 實 現 預 定 的 軌 跡。(又稱為軌跡生成機構的設計)機構示例鶴式起重機機構示例攪拌機機構3. 設 計 方 法 : 1） 解 析 法 2） 圖 解 法 3） 實 驗 法 二 、 用 圖 解 法 設 計 四 桿 機 構 1. 按 給 定 的 行 程 速 比 系 數 K設 計 四 桿 機 構 實 現 給 定 運 動 要 求2. 按 連 桿 預 定 位 置 設 計 四 桿 機 構 實 現 給 定 連 桿 位 置 （ 軌 跡 ） 要 求3. 按 兩 連 架 桿 預 定 的 對 應 位 置 設 計 四 桿 機 構 實 現 給 定 連 架 桿 位置 （ 軌 跡 ） 要 求 1. 按

5、給定的行程速比系數K設計四桿機構 曲 柄 搖 桿 機 構設計要求：已知搖桿的長度CD、擺角及行程速比系數K。設計過程：計算極位夾角： 11180 KK選定機構比例尺，作出極位圖： GFMN 90- C1C2 DPB1B 2A 聯C1C2，過C2 作C1M C1C2 ；另過C1作 C2C1N=90- 射線C1N，交C1M于P點；以C1P 為直徑作圓，則該圓上任一點均可作為A鉸鏈，有無窮多解。 abAC abAC 21設 曲 柄 長 度 為 a， 連 桿 長 度 為 b， 則 : 22 21 21 ACACb ACACa C2B 2 C1 B 1 GF C1C2 D B1B2 A錯 位 不 連 續(xù)

6、 問 題 90-PA E 2a Oa Ob C1C2 D 欲 得 確 定 解 ， 則 需 附 加 條 件 ：(1)給 定 機 架 長 度 d；(2)給 定 曲 柄 長 度 a；(3)給 定 連 桿 長 度 b(1)給 定 機 架 長 度 d的 解 ：(2)給 定 曲 柄 長 度 a的 解 ：作 圖 步 驟 ： abAC abAC 21證 明 ： aACAC 221 22 ACAE AEOOAC aa (3)給 定 連 桿 長 度 b的 解 ： 90-PE 2b A C1C2 D Oa Ob 作 圖 步 驟 ：abAC abAC 21證 明 ： bACAC 2 21 22 ACAE AEOOAC

7、 bb 曲 柄 滑 塊 機 構已知條件：滑塊行程H、偏距e和行程速比系數K設計過程： MN 90-PB1B2A11180 KK C1C2有無窮多解abAC abAC 21設 曲 柄 長 度 為 a， 連 桿長 度 為 b， 則 : 22 21 21 ACACb ACACa 擺 動 導 桿 機 構對 于 擺 動 導 桿 機 構 ,由 于 其 導 桿 的 擺 角 剛 好 等 于 其極 位 夾 角 ， 因 此 ， 只 要 給 定 曲 柄 長 度 LAB (或 給 定機 架 長 度 LAD)和 行 程 速 比 系 數 K就 可 以 求 得 機 構 。分析： 由 于 與 導 桿 擺 角 相 等 ， 設

8、計 此 機 構時 ， 僅 需 要 確 定 曲 柄 a。 計 算 180(K-1)/(K+1)； 任 選 D作 mDn 取 A點 ， 使 得 AD=d, 則 : a = d sin(/2)已知：機 架 長 度 d， K， 設 計 此 機 構 。 =m n dA D =B ADB 2. 按連桿預定位置設計四桿機構 已 知 連 桿 上 兩 活 動 鉸 鏈 的 中 心 B、 C位 置 （ 即 已 知 LBC） 已 知 機 架 上 固 定 鉸 鏈 的 中 心 A、 D位 置 （ 即 已 知 L AD） 已 知 連 桿 在 運 動 過 程 中 的 兩 個 位 置 B1C1、 B2C2 ， 設 計 四 桿

9、機 構 已 知 連 桿 上 在 運 動 過 程 中 的 三 個 位 置 B1C1、 B2C2 、 B3C3， 設 計四 桿 機 構 。 已 知 連 桿 在 運 動 過 程 中 的 兩 個 位 置 E1F1 、 E2F2 ， 設 計 四 桿 機 構 已 知 連 桿 上 在 運 動 過 程 中 的 三 個 位 置 E1F1、 E2F2、 E3F3 ， 設 計四 桿 機 構 已 知 連 桿 上 兩 活 動 鉸 鏈 的 中 心 B、 C位 置 （ 即 已 知 LBC） 已 知 連 桿 在 運 動 過 程 中 的 兩 個 位 置 B1C1、 B2C2 ， 設 計 四 桿 機 構c 12設 計 步 驟 ：

10、 b12設 計 分 析 ： 鉸 鏈 和 位 置 已 知 ， 固 定 鉸 鏈 和 未知 。 鉸 鏈 和 軌 跡 為 圓 弧 ， 其 圓 心 分 別為 點 和 。 和 分 別 在 B1B 和 C1C的 垂 直 平 分 線 上 。 DAB1 C1 C2B2 聯 B1B ， 作 垂 直 平 分 線 b12鉸 鏈 聯 C1C ， 作 垂 直 平 分 線 c12鉸 鏈 D有 無 窮 多 解 ADL DCL ABL lllADCDAB 1 1 c23b23 已 知 連 桿 上 在 運 動 過 程 中 的 三 個 位 置 B1C1、 B2C2 、 B3C3，設 計 四 桿 機 構 。 b12 c12AB1 C

11、1 C2B2 B3 C3D唯 一 解 ADL DCL ABL lllADCDAB 1 1 已 知 機 架 上 固 定 鉸 鏈 的 中 心 A、 D位 置 （ 即 已 知 LAD） 已 知 連 桿 在 運 動 過 程 中 的 兩 個 位 置 E1F1 、 E2F2 ， 設 計 四 桿 機 構A DE 1 F1E2 F2設 計 方 法 采 用 轉 化 機 構 法 (或 反 轉 法 )根 據 機 構 的 倒 置 理 論 ，通 過 取 不 同 構 件 為 機 架 ，將 活 動 鉸 鏈 位 置 的 求 解轉 化 為 固 定 鉸 鏈 的 求 解設 計 四 桿 機 構 的 方 法 。 C2B2B2 C212

12、 12AB1 C1 DAB1 C1 D12 12A Dv轉 化 機 構 法 (或 反 轉 法 )原 理 ： 其 原 理 與 取 不 同 構 件 為 機 架 的演 化 方 法 （ 稱 為 “ 機 構 倒 置 ”原 理 ） 完 全 相 同 ， 即 相 對 運 動不 變 原 理 。 當 給 整 個 機 構 加 一個 共 同 的 運 動 時 ， 雖 然 各 構 件的 絕 對 運 動 改 變 了 ， 但 是 各 構件 之 間 的 相 對 運 動 并 不 發(fā) 生 變化 ， 亦 即 各 構 件 的 相 對 尺 寸 不發(fā) 生 改 變 。 對 轉 化 后 的 機 構 進 行 設 計與 對 原 機 構 設 計 的

13、 結 果 是完 全 一 樣 的 ， 這 樣 就 可 以將 活 動 鉸 鏈 位 置 的 求 解 問題 轉 化 為 固 定 鉸 鏈 的 求 解問 題 。 以連桿為相對機架的情況 A DB2 C2以 連 桿 上 任 一 線 為 相 對 機 架 的 情 況所 得 結 果 與 以 連 桿 為 相 對 機 架 時 相 同 ， 故 設 計 時 可 以 連 桿 上 任意 線 為 相 對 機 架 進 行 ， 結 果 相 同 。AB1 C1 DA D 12 12C1B1 A DE1 F1E2 F2A D已 知 連 桿 在 運 動 過 程 中 的 兩 個 位 置 E1F1 、 E2F2 ， 設 計 四 桿 機 構

14、轉 化 機 構 法 (或 反 轉 法 )的 應 用有 無 窮 多 解 111 1CBL DCL ABL lllBCCDAB A DE1 F1 已 知 連 桿 上 在 運 動 過 程 中 的 三 個 位 置 E1F1、 E2F2、 E3F3 ，設 計 四 桿 機 構 E2 F2E3 F3A2 D2A3 D3 C1B1 唯 一 解 111 1CBL DCL ABL lllBCCDAB v反 轉 法 或 轉 化 機 構 法 的 具 體 作 圖 方 法 為 了 不 改 變 反 轉 前后 機 構 的 相 對 運 動 ， 作 圖 時將原機構每一位置的各構件之間的相對位置視為剛性體；用作全等四邊形或全等三角

15、形的方法，求出轉化后機構的各構件的相對位置。這一方法又稱為“剛化反轉法”。反 轉 作 圖 法 只 限 于 求 解 兩 位 置 或 三 位 置 的 設 計 問 題 3. 按兩連架桿預定的對應位置設計四桿機構設 計 方 法 采 用 轉 化 機 構 法 (或 反 轉 法 )B2 C2AB1 C1 D 12 12 以 連 架 桿 為 相 對 機 架 按 兩 連 架 桿 兩 個 對 應位 置 設 計 四 桿 機 構 按 兩 連 架 桿 三 個 對 應位 置 設 計 四 桿 機 構設 計 問 題 ：12B2A 按 兩 連 架 桿 兩 個 對 應 位 置 設 計 四 桿 機 構已 知 ： 機 架 長 度 L

16、AD= d 兩 連 架 桿 對 應 轉 角 12、 12 。設 計 ： 四 桿 機 構 12l d 1212 122 1B1 B2 C1B2 -12A Dd有 無 窮 多 解 111 1CBL DCL ABL lllBCCDAB 按 兩 連 架 桿 三 個 對 應 位 置 設 計 四 桿 機 構C1B313_ B2 B 1A D C1C2C3 12131213 請 求 出 B1討 論 ：1 、 哪 個 構 件 應 成 為 相 對 機 架 ？2 、 反 轉 角 為 哪 個 ？12_ E3 E212131213 B1A DB2B3 E1已 知 ： 機 架 長 度 LAD、 一 連 架 桿 長 度 LAB及 其 起 始 位 置 、 兩 連 架桿 對 應 轉 角 12 、 12 、 13 、 13 。設 計 四 桿 機 構 v四 桿 機 構 及 其 特 點v平 面 四 桿 機 構 的 類 型v平 面 四 桿 機 構 的 基 本 性 質平 面 四 桿 機 構 有 曲 柄 的 條 件急 回 運 動四 桿 機 構 傳 動 角 及 壓 力 角鉸 鏈 四 桿 機 構 的 運 動 連 續(xù) 性v平 面 四 桿 機 構 的 設 計 平 面 連 桿 機 構 設 計 的 基 本 問 題 設 計 方 法 ： 解 析 法 、圖解法、 實 驗 法基 本 型 式演 化 型 式