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第11章 平面連桿機(jī)構(gòu),● 11.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) ● 11.1.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用 ● 11.1.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判別 ● 11.2 具有一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu) ● 11.2.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) ● 11.2.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) ● 11.3 偏心輪機(jī)構(gòu)和平面多桿機(jī)構(gòu) ● 11.3.1 偏心輪機(jī)構(gòu) ● 11.3.2 平面多桿機(jī)構(gòu) ● 11.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 ● 11.4.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 ● 11.4.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 ● 11.4.3 曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 ● 11.5 曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 ● 11.5.1 按給定的連桿長(zhǎng)度和位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu) ● 11.5.2 按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu) ● 本章習(xí)題,,,,,,,,,,● 11.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) ● 11.1.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用,,根據(jù)連架桿的不同運(yùn)動(dòng)形式，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種基本類型。 1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 兩個(gè)連架桿中一個(gè)為曲柄另一個(gè)為搖桿的四桿機(jī)構(gòu)，稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如圖11.1所示。其中構(gòu)件1是曲柄，構(gòu)件3是搖桿。,,圖11.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),,圖11.2 雷達(dá)天線俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)圖,● 11.1.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用,,,2．雙曲柄機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。在圖11.4所示的慣性篩機(jī)構(gòu)中，由構(gòu)件1、2、3、6構(gòu)成的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。主動(dòng)件曲柄1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)曲柄3則作周期性變速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿4使篩子在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中具有所需的加速度，從而達(dá)到篩分物料的目的。,,,圖11.4 慣性篩機(jī)構(gòu),,2．雙曲柄機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若對(duì)邊的長(zhǎng)度相等而且平行,該機(jī)構(gòu)稱為平行四邊形機(jī)構(gòu)。如圖11.5所示，不論以哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，平行四邊形機(jī)構(gòu)都是雙曲柄機(jī)構(gòu)。,,3．雙搖桿機(jī)構(gòu) 兩個(gè)連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。圖11.9所示的鶴式起重機(jī)中的四桿機(jī)構(gòu)即為雙搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)主動(dòng)件擺動(dòng)時(shí)，從動(dòng)搖桿也隨之?dāng)[動(dòng)，而且可以通過(guò)設(shè)計(jì)找到連桿上某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡近似為水平直線。,,,圖11.5 平行四邊形機(jī)構(gòu),圖11.9 鶴式起重機(jī),,● 11.1.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用,1． 曲柄存在的條件 在圖11.11所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿長(zhǎng)度分別為 、 、 、 ，桿1、桿3為連架桿、桿2為連桿、桿4為機(jī)架，如果連架桿1能作整周回轉(zhuǎn)，即為曲柄，那么1必須能順利通過(guò)與機(jī)架4共線的兩個(gè)位置和。,,,當(dāng)曲柄處于 位置時(shí)，形成 ，可得,,,,,,,,處于位置時(shí) ，形成 ，可得,,,， ，,由分析表明，在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，連架桿1成為曲柄的條件如下：(1)連架桿1是最短桿(2)最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。,圖11.11 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件的分析,● 11.1.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用,2．鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷 若最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于另外兩桿長(zhǎng)度之和，則 (1) 當(dāng)最短桿為連架桿時(shí)，該機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 (2) 當(dāng)最短桿為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)是雙曲柄機(jī)構(gòu)。 (3) 當(dāng)最短桿為連桿時(shí)，該機(jī)構(gòu)是雙搖桿機(jī)構(gòu)。 若最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和，因機(jī)構(gòu)中不可能有曲柄存在，故不論取任何構(gòu)件為機(jī)架，都是雙搖桿機(jī)構(gòu)。 若構(gòu)件的長(zhǎng)度具有特殊的關(guān)系，如不相鄰的桿長(zhǎng)兩兩分別相等，該機(jī)構(gòu)不論以哪個(gè)桿件為機(jī)架，都是雙曲柄機(jī)構(gòu)(平行四桿機(jī)構(gòu)或反向雙曲柄機(jī)構(gòu))。,,● 11.2 具有一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu),● 11.1.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用,,,在圖11.12(a)所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，搖桿3上C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是以D為圓心、CD長(zhǎng)為半徑的圓弧 。若桿3長(zhǎng)度增至無(wú)窮大，則如圖11.12(b)所示，C點(diǎn)軌跡變?yōu)橹本€ 。于是搖桿3演化為直線運(yùn)動(dòng)的滑塊，原曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)副演化為圖11.12c所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。,若點(diǎn)C運(yùn)動(dòng)軌跡A正對(duì)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心，則稱為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖11.12(c)所示；若C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡 的延長(zhǎng)線與曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心A之間存在偏距e[如圖11.12(d)所示]，則稱為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 。,,● 11.1.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用,導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可以看成是通過(guò)改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件演化而來(lái)的。演化后能在滑塊中作相對(duì)移動(dòng)的構(gòu)件[圖11.14(b)、(c)、(d)中的構(gòu)件4]稱為導(dǎo)桿。根據(jù)導(dǎo)桿的運(yùn)動(dòng)特征，導(dǎo)桿又分為四種類型。 1．曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),在圖11.14(b)中，以桿1為機(jī)架，由于桿的長(zhǎng)度 ＜ ，因此桿2和桿4都可以作整周轉(zhuǎn)動(dòng)。這種具有一個(gè)曲柄和一個(gè)能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿的四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 圖11.15所示的小型刨床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖中，采用的就是由桿1、2、3、4組成的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。,,,,(a) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) (b) 曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),圖11.15 曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在小型刨床機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用,2． 曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 在圖11.14(b)中，如果桿的長(zhǎng)度 ＞ ，那么機(jī)構(gòu)演化成圖11.16(a)所示的曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。圖11.16(b)所示為曲柄BC擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在電器開關(guān)中的應(yīng)用。當(dāng)曲柄處于圖示位置時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)4和靜觸點(diǎn)1接觸，當(dāng)BC偏離圖示位置時(shí)，兩觸點(diǎn)分開。,,,(a) 曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),(b) 曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在電器開關(guān)中的應(yīng)用,圖11.16 曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),3．移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 在圖11.14(c)中，以構(gòu)件3為機(jī)架，便得到移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。圖11.17(b)所示的抽水唧筒就是移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。,,(c) 移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) d) 擺動(dòng)導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu) 圖11.14 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)向?qū)U機(jī)構(gòu)的演化,a) 移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) (b) 抽水唧筒,圖11.17 移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例,4．?dāng)[動(dòng)導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu) 在圖11.14(d)中，以桿2為機(jī)架，便得到擺動(dòng)導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)。圖11.18所示的汽車自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu)用的就是擺動(dòng)導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)。,,(a) 擺動(dòng)導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu) (b) 汽車自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu) 圖11.18 汽車自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu),● 11. 3 偏心輪機(jī)構(gòu)和平面多桿機(jī)構(gòu),● 11.3.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用,,偏心輪機(jī)構(gòu)實(shí)際上也是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化而來(lái)的。 在圖11.19(a)所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，回轉(zhuǎn)副B是由曲柄上的銷軸與連桿上的軸孔所組成的，當(dāng)曲柄AB的長(zhǎng)度較小，而銷軸上又要承受較大載荷時(shí)，將銷軸直徑加大，則連桿的軸孔也必須相應(yīng)地加大。當(dāng)曲柄的銷軸直徑加大到大于曲柄AB的長(zhǎng)度時(shí)，則連桿的軸孔B就形成了環(huán)狀，曲柄AB變成為一個(gè)仍然繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)而幾何中心為B的圓盤(也就是偏心輪)，如圖11.19(b)所示。雖然結(jié)構(gòu)形狀改變了，但由于桿件AB、BC、CD、AD的長(zhǎng)度均未改變，因此各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系均未改變。點(diǎn)B到A點(diǎn)的距離稱為偏心距，它等于曲柄的長(zhǎng)度。這種偏心輪機(jī)構(gòu)適用于曲柄短、受力大的場(chǎng)合。,,,(a) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) (b) 偏心輪機(jī)構(gòu),● 11.3.2 平面多桿機(jī)構(gòu),平面四桿機(jī)構(gòu)是平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式。在實(shí)際應(yīng)用中，常將多個(gè)平面四桿機(jī)構(gòu)組合在一起，構(gòu)成平面多桿機(jī)構(gòu)，以滿足各種不同的工作要求。圖11.4所示的慣性篩機(jī)構(gòu)便是由構(gòu)件1、2、3、6組成的雙曲柄機(jī)構(gòu)和由構(gòu)件3、4、5、6組成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組合而成的六桿機(jī)構(gòu)，圖11.15也是平面多桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。,,● 11. 4 平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性,● 11.4.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性,1．急回特性 在圖11.20所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄AB為主動(dòng)件并作整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿CD作往復(fù)擺動(dòng)。當(dāng)曲柄AB轉(zhuǎn)到 的位置時(shí)，搖桿CD達(dá)到右極限 位置，曲柄與連桿拉直共線；當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到位置時(shí)，搖桿達(dá)到左極限位置，曲柄與連桿重疊共線。從動(dòng)件搖桿處于兩極限位置時(shí)，曲柄對(duì)應(yīng)兩個(gè)位置所夾的銳角θ稱為極位夾角。,,,,,當(dāng)曲柄沿順時(shí)針方向以等角速度 由位置 轉(zhuǎn)到 時(shí)，其轉(zhuǎn)角 ，所用時(shí)間為 ，與此同時(shí)，搖桿由位置 擺到 ，其擺角為 ，C點(diǎn)的平均速度 ；當(dāng)曲柄繼續(xù)由位置 轉(zhuǎn)到時(shí) ，其轉(zhuǎn)角為 ，所用時(shí)間為 ，這時(shí)搖桿由位置 擺到 ，擺角仍為 ，C點(diǎn)的平均速度 ；顯然 ＞ 。,,,,,,,,,,,圖11.20 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性,圖11.20 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性,搖桿由位置 擺到 這一過(guò)程稱為工作行程，搖桿由位置擺到這一過(guò)程稱為返回空行程。通常把搖桿返回空行程速度大于工作行程速度這一運(yùn)動(dòng)特性，稱為急回特性。為了表示急回特性的相對(duì)程度，引入行程速度變化系數(shù)K，即,,,(11.4),顯然， 值越大，機(jī)構(gòu)急回特性越顯著。 值與極位夾角 有關(guān)。越大， 值越大；當(dāng) 時(shí)， ，機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性。由以上分析可以看出，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)有急回特性的條件是：極位夾角 不等于0。由式(11.4)可得極位夾角,K,K,,K,,,,2．壓力角和傳動(dòng)角,● 11.4.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性,,在圖11.21所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄AB是主動(dòng)件。忽略各桿的質(zhì)量、慣性力和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力，則連桿BC是二力共線的構(gòu)件。從動(dòng)件CD上C點(diǎn)的受力方向和該點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角 ，稱為機(jī)構(gòu)在該點(diǎn)處的壓力角。,,將力F分解為相互垂直的兩個(gè)分力Ft和Fn，F(xiàn)t的方向與鉸鏈C點(diǎn)的速度方向vc一致，F(xiàn)n的方向沿著CD桿的方向并與Ft的方向垂直，則有,圖11.21 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角,,式中：Ft——推動(dòng)從動(dòng)件CD運(yùn)動(dòng)的有效力，對(duì)從動(dòng)件產(chǎn)生有效轉(zhuǎn)矩； Fn——鉸鏈附加壓力，加速鉸鏈的摩擦磨損，是有害力。,● 11.4.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性,2．壓力角和傳動(dòng)角,為了便于度量和分析，工程上常用壓力角的余角 來(lái)分析機(jī)構(gòu)的傳力性能，稱為傳動(dòng)角。顯然， 越大，機(jī)構(gòu)的傳力性能越好。在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，傳動(dòng)角 的大小是變化的。為了保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳力性能，需要限制最小傳動(dòng)角 ，以免傳動(dòng)效率過(guò)低或機(jī)構(gòu)出現(xiàn)自鎖。對(duì)于一般機(jī)械，通常應(yīng)使 ；對(duì)于高速和大功率傳動(dòng)機(jī)械，應(yīng)使 。,,,,,,,對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，可以證明，在曲柄與機(jī)架拉直共線或重疊共線的兩個(gè)位置之一，是機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角 。,● 11.4.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性,3．死點(diǎn),在圖11.20所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，以搖桿3為主動(dòng)件，曲柄1為從動(dòng)件，機(jī)構(gòu)將搖桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍恼苻D(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)搖桿3依次擺到兩個(gè)極限位置C1D和C2D時(shí)，曲柄1與連桿2共線，搖桿3通過(guò)連桿2施加在曲柄1上的力正好通過(guò)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心A，該力對(duì)A點(diǎn)不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，因此不能使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)。由此可見，機(jī)構(gòu)有無(wú)死點(diǎn)決定于從動(dòng)件與連桿能否共線。,,圖11.22 零件夾緊機(jī)構(gòu) 1—夾頭 2—零件 3—手柄,● 11.4.2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性,1．急回特性,圖11.23(a)所示的對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，由于極位夾角 ，即 ，滑塊3的工作行程和返回行程平均速度相等，所以機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性。而圖11.23(b)所示的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，因其極位夾角 時(shí)，K＞1，所以機(jī)構(gòu)有急回特性。,,,,(a) 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) (b) 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 圖11.23 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性,,● 11.4.2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性,2．死點(diǎn)位置,在圖11.23所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，如以滑塊3為主動(dòng)件，當(dāng)滑塊3移動(dòng)到兩個(gè)極限位置時(shí)，連桿2與從動(dòng)曲柄1處于共線位置，即機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置。為使機(jī)構(gòu)通過(guò)死點(diǎn)位置，也可采用圖11.24所示機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置錯(cuò)位排列的方法。這種方法常用在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中。,,,圖11.24 死點(diǎn)位置錯(cuò)開的曲柄滑塊機(jī)構(gòu),● 11.4.2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性,3．傳動(dòng)角,在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為主動(dòng)件而滑塊為從動(dòng)件時(shí)，最小傳動(dòng)角 出現(xiàn)在曲柄垂直于滑塊導(dǎo)路的瞬時(shí)位置：對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)[如圖11.25(a)所示]，當(dāng)曲柄AB轉(zhuǎn)到AB1和AB2位置時(shí)，兩次出現(xiàn)最小傳動(dòng)角 ；而偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)[如圖11.25(b)所示]，只有當(dāng)曲柄AB轉(zhuǎn)到AB1位置時(shí)，機(jī)構(gòu)才出現(xiàn)最小傳動(dòng)角。,,圖11.25 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角,,● 11.4.3 曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性,1．急回特性 在圖11.26所示的曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄BC轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次與導(dǎo)桿AC垂直時(shí)，導(dǎo)桿擺到兩個(gè)極限位置時(shí)的 ，K＞1，所以機(jī)構(gòu)具有急回特性。,,2．傳動(dòng)角 在圖11.26中，因?yàn)榛瑝K3對(duì)從動(dòng)導(dǎo)桿4的作用力方向恒與桿4垂直，即傳動(dòng)角 始終等于90，所以導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳力性能最好。,,,圖11.26 曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性,● 11. 5 平面四桿機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì),● 11.5.1 按給定的連桿長(zhǎng)度和位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu),1．按照給定連桿的三個(gè)位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),如圖11.27所示，當(dāng)給定連桿BC的長(zhǎng)度lBC及其三個(gè)位置B1C1、B2C2和B3C3時(shí)，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)的實(shí)質(zhì)是確定兩個(gè)固定鉸鏈中心A和D的位置。觀察機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可知，連桿上B、C兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡分別是以A、D為圓心的圓弧B1B2B3和C1C2C3，所以鉸鏈中心A必然位于B1B2和B2B3的垂直平分線b12和b23的交點(diǎn)上，鉸鏈中心D必然位于C1C2和C2C3的垂直平分線c12和c23的交點(diǎn)上。因此,這種機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟為： (1) 選取適當(dāng)?shù)谋壤?，取 ，繪出給定連桿的三個(gè)位置B1C1、B2C2和B3C3。 (2) 分別作B1B2和B2B3的垂直平分線b12和b23，其交點(diǎn)即鉸鏈A的中心位置。 (3) 用同樣的方法確定鉸鏈D的中心位置。 (4) 聯(lián)結(jié)AB1C1D,得到所求鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在第一個(gè)位置時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。該機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度分別為： ， ， 。,,,,,,,,● 11.5.1 按給定的連桿長(zhǎng)度和位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu),2．按照給定連桿的兩個(gè)位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),給定連桿的長(zhǎng)度lBC及其兩個(gè)位置B1C1、B2C2，其設(shè)計(jì)過(guò)程與上述基本相同。但由于過(guò)B1、B2兩點(diǎn)的圓有無(wú)窮多，故鉸鏈A的中心位置可以在B1B2的垂直平分線b12上任意選取，鉸鏈D的中心位置也是如此。因此，設(shè)計(jì)結(jié)果有無(wú)窮多個(gè)。設(shè)計(jì)時(shí)通常還要考慮一些附加條件，如滿足最小傳動(dòng)角的要求，或給定機(jī)架的長(zhǎng)度和方位等。,,圖11.27 按照給定連桿的三個(gè)位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),● 11.5.2 按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu),1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu),已知條件：行程速度變化系數(shù)K、搖桿的長(zhǎng)度lCD及其擺角 。 設(shè)計(jì)分析：設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是確定固定鉸鏈中心A的位置(如圖11.20所示)，以便定出其他三桿的長(zhǎng)度lAB、lBC和lAD。搖桿在兩極限位置時(shí)，A點(diǎn)與C1、C2點(diǎn)連線之間的夾角即為極位夾角 。因此，如圖11.28所示，只要過(guò)C1、C2兩點(diǎn)作一個(gè)圓，使圓弧C1C2所對(duì)的圓周角為 ，那么在優(yōu)弧C1PC2 上任取一點(diǎn)作為固定鉸鏈中心A，都能滿足設(shè)計(jì)要求。,,,,,2．偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu),● 11.5.2 按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu),已知條件：行程速度變化系數(shù)K、偏距e和滑塊的行程H。 設(shè)計(jì)分析：把偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的行程H視為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)無(wú)限長(zhǎng)時(shí)C點(diǎn)擺過(guò)的弦長(zhǎng),應(yīng)用上述方法可求得滿足要求的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。,,圖11.29 按照行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu),本章習(xí)題,1. 根據(jù)圖11.30中的尺寸(mm)，判斷下列各機(jī)構(gòu)分別屬于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的哪種基本類型。,,圖11.30 習(xí)題1圖,2. 在偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，已知極位夾角 。問(wèn)該機(jī)構(gòu)的返回行程平均速度 是工作行程平均速度 的幾倍?,,,3. 在圖11.31所示腳踏砂輪的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，已知踏板CD需在水平位置上下各擺10。且 ， 。試用圖解法求曲柄和連桿的長(zhǎng)度 和 。,,,,,,4. 試設(shè)計(jì)一個(gè)用于夾緊的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知連桿長(zhǎng)度 ，它的兩個(gè)位置如圖11.32所示，要求到達(dá)夾緊位置 時(shí)，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，且搖桿 位于 的垂直方向。,,,,,圖11.31 習(xí)題3 圖,圖11.32 習(xí)題4圖,5. 一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，已知曲柄、連桿、搖桿和機(jī)架的長(zhǎng)度分別為 ， ， ， 。試用圖解法求其行程速度變化系數(shù)和最小傳動(dòng)角。,,,,,6. 試設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知行程速度變化系數(shù)K=1.2，搖桿的長(zhǎng)度 ，擺角 ，要求固定鉸鏈中心A和D在同一水平線上。,,,7. 設(shè)計(jì)圖11.33所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知搖桿長(zhǎng)度 ，機(jī)架長(zhǎng)度 ,行程速度變化系數(shù)K=1.5，搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架夾角 。,,圖11.33 習(xí)題7圖,8. 試設(shè)計(jì)圖11.34所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知行程速度變化系數(shù)K=1.5，滑塊行程H=50mm，偏距e=20mm。,,圖11.34 習(xí)題8圖,