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1、機械設計基礎 平面連桿機構 了 解 常 用 四 桿 機 構 的 基 本 類 型 和 應 用 。對 急 回 特 性 、 傳 動 角 、 壓 力 角 、 死 點 位 置 等 有 明 確 概 念 。 內 容 平 面 四 桿 機 構 的 基 本 類 型 平 面 四 桿 機 構 的 演 化 平 面 四 桿 機 構 的 特 點 及 設 計 機械設計基礎 平面連桿機構 一 、 鉸 鏈 四 桿 機 構 平 面 連 桿 機 構 的 基 本 型 式 是 鉸 鏈 四 桿 機 構 其 余 四 桿 機 構 均 是 由 鉸 鏈 四 桿 機 構 演 化 而 成 的鉸 鏈 四 桿 機 構 機械設計基礎 平面連桿機構 結 構
2、特 點 ： 四 個 運 動 副 均 為 轉 動 副 組 成 ： 機 架 、 連 桿 、 連 架 桿機 架 ： 固 定 不 動 的 構 件 AD連 架 桿 ： 直 接 與 機 架 相 連 的 構 件 AB、 CD連 桿 ： 不 與 機 架 相 連 的 構 件 BC曲 柄 ： 能 作 整 周 轉 動 的 連 架 桿搖 桿 ： 不 能 作 整 周 轉 動 的 連 架 桿 1 B 2 C 34A D連 桿 連 架 桿連 架 桿 機 架1 2 34AB C D曲 柄 搖 桿 (擺 桿 )(周 轉 副 ) (擺 轉 副 ) 機械設計基礎 平面連桿機構 按 連 架 桿 不 同 運 動 形 式 分 ：(1)
3、曲 柄 搖 桿 機 構(2) 雙 曲 柄 機 構(3) 雙 搖 桿 機 構 連 桿 連 架 桿連 架 桿 1 2 34AB C D 4A D2 3 作 機 架 曲 柄 搖 桿 機 構1 3 作 機 架 雙 搖 桿 機 構21作 機 架 雙 曲 柄 機 構曲 柄 搖 桿 機 構4A D1 2 3 機械設計基礎 平面連桿機構 (1) 曲 柄 搖 桿 機 構 結 構 特 點 ： 連 架 桿 1為 曲 柄 ， 3為 搖 桿 舉 例 ： 攪 拌 器 機 構 雷 達 天 線 機 構 1 2 34用 途 ： 改 變 運 動 形 式 回 轉 遙 感 擺 動 搖 桿 擺 動 回 轉 機械設計基礎 平面連桿機構
4、(2) 雙 曲 柄 機 構 結 構 特 點 ： 二 連 架 桿 均 為 曲 柄 舉 例 ： 振 動 篩 機 構 變 速 機械設計基礎 平面連桿機構 特 殊 雙 曲 柄 機 構 ： 平 行 四 邊 形 機 構特 點 ： 二 曲 柄 等 速 運 動 不 確 定 問 題 反 平 行 四 邊 形 機 構結 構 特 點 ： 二 曲 柄 轉 向 相 反 車 門 開 閉 機 構 機械設計基礎 平面連桿機構 (3) 雙 搖 桿 機 構 結 構 特 點 ： 二 連 架 桿 均 為 搖 桿 舉 例 : 鶴 式 起 重 機 機械設計基礎 平面連桿機構 特 殊 機 構 等 腰 梯 形 機 構 實 例 : 汽 車 前
5、輪 轉 向 機 構 機械設計基礎 平面連桿機構 (1) 曲 柄 存 在 條 件 AB CDa b cdf設 AB 為 曲 柄 , 且 af 、 b+f c 、 c+f b以 fmax = a + d ， fmin = d - a 代 入 并 整 理 得 ：b+c a+d 、 b+d a+c 、 c+d a+b并 可 得 : ab 、 ac 、 aL(其 余 兩 桿 長 度 之 和 )時 雙 搖 桿 機 構曲 柄 存 在 的 條 件 ：(1)最 短 桿 與 最 長 桿 長 度 之 和 小 于 或 等 于 其 余 兩 桿 長 度 之 和(2)曲 柄 是 最 短 桿 。 機械設計基礎 平面連桿機構
6、連 桿 連 架 桿連 架 桿 1 2 34AB C D機 構 演 化 方 法u 改 變 桿 件 長 度 ， 用 移 動 副 取 代 回 轉 副u 擴 大 回 轉 副u 變 更 機 架 等 二 、 鉸 鏈 四 桿 機 構 的 演 化 機械設計基礎 平面連桿機構 1 B 2 C 3 4A D 曲 線 導 軌 曲 柄 滑 塊 機 構lCD e 01 B 24A C 3 偏 置 式 曲 柄 滑 塊 機 構對 心 式 曲 柄 滑 塊 機 構 1 B 24A C 3 e3 D1 B 2 C4A對 CD桿 等 效 轉 化轉 動 副 變 成 移 動 副（ 1） 改 變 桿 件 長 度 曲 柄 滑 塊 機 構
7、機械設計基礎 平面連桿機構 e 偏 心 距 e =0 為 曲 柄 滑 塊 機 構 e 0 為 偏 置 曲 柄 滑 塊運 動 特 點 ： 曲 柄 的 回 轉 運 動 變 換 為 滑 塊 的 往 復 直 線 運 動 （ 如 空 壓 機 ） 或 將 滑 塊 的 往 復 直 線 運 動 變 換 為 回 轉 運 動 （ 如 內 燃 機 ） 。 機械設計基礎 平面連桿機構 （ 2） 選 不 同 構 件 作 機 架 曲 柄 滑 塊 機 構 導 桿 機 構 變 更 機 架曲 柄 滑 塊 機 構 例 導 桿 機 構 例 曲 柄 搖 塊 機 構 移 動 導 桿 機 構 （ 定 塊 機 構 ） 曲 柄 搖 塊 機
8、構移 動 導 桿 機 構 機械設計基礎 平面連桿機構 C2 3 4 C2 34 C2 34 C2 34C2 34C 234C 23 4C 23 4C 23 4C 23 4C234 C 234 C2 34C234C 234 C34AB1 2 3 C42 3 C42 3 C42 3 C42 3 C423 C423 C42 3C 42 3C 42 3C 42 3C 43 2C 4 AB1 導 桿 機 構 將 曲 柄 滑 塊 機 構 中 的 曲 柄 作為 機 架 ， 既 變 為 導 桿 機 構 。轉 動 導 桿 機 構 ：BCAB導 桿 可 作 360回 轉 擺 動 導 桿 機 構 ： BC t2 ,
9、 v2 v1 行 程 速 比 系 數 K 急 回 特 征 K=1, 無 急 回 特 性 K 急 回 特 征 越 顯 著 1 jB2 C21 2 v2 v1 002121121 22112 180180tttCC tCCvvK /11180 KK 慢 快v急 回 特 性 的 應 用 例 ： 牛 頭 刨 工 作 要 求B1 C14AB C D2 31 機械設計基礎 平面連桿機構 壓 力 角 FV從 動 桿 (運 動 輸 出 件 )受 力 點 的 力 作 用 線 與 該 點速 度 方 位 線 所 夾 銳 角 . (不 考 慮 摩 擦 )傳 動 角 d d d 180 0 d壓 力 角 的 余 角 .
10、(連 桿 軸 線 與 從 動 桿 軸 線 所 夾 銳 角 ) 壓 力 角 和 傳 動 角 (3) 傳 力 特 性 機械設計基礎 平面連桿機構 傳 動 不 利 ， 設 計 時 規(guī) 定 4050 通 常 ， 機 構 在 運 動 過 程 中 傳 動 角 是 變 化 的 ， 最 小 值 在 哪 ？ 機械設計基礎 平面連桿機構 最 小 傳 動 角 min DdB A Ca b c djdjcos2 cos2222 222 cbcbBD dadaBD cb dadacb 2 cos2cos 2222 jdj =0 cos j =1 cos d d minj =180 cos j = 1 cos d d m
11、ax分 析d min 或 d max 可 能 最 小 曲 柄 搖 桿 機 構 ,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 . 機械設計基礎 平面連桿機構 死 點 : 傳 動 角 為 零 =0(連 桿 與 從 動 件 共 線 ),機 構 頂 死死 點B 1 C1B2 C24AB C D2 31F v=0 0 Fv=00 =00 C2B2=00BA CB1 C 機械設計基礎 平面連桿機構 利 用 構 件 慣 性 力 實 例 :家 用 縫 紉 機 采 用 多 套 機 構 錯 位 排 列 實 例 :蒸 汽 機 車 車 輪 聯 動 機 構
12、蒸 汽 機 車 兩 側 利 用 錯 位 排 列 的 兩 套 曲 柄 滑 塊 機 構 使 車 輪 聯動 機 構 通 過 死 點克 服 死 點 的 措 施 GGE FE F 機械設計基礎 平面連桿機構 實 例 :夾 具 飛 機 起 落 架 機 構死 點 的 利 用=0 0 機械設計基礎 平面連桿機構一、平面四桿機構的特點二、平面四桿機構的設計 機械設計基礎 平面連桿機構 一 、 平 面 四 桿 機 構 的 特 點 全 低 副 （ 面 接 觸 ） ， 承 受 沖 擊 力 ， 易 潤 滑 ， 不 易 磨 損 運 動 副 結 構 簡 單 ， 易 加 工 運 動 規(guī) 律 多 樣 化 、 點 的 運 動 軌
13、 跡 多 樣 化 運 動 副 累 積 誤 差 大 ， 效 率 低 慣 性 力 難 以 平 衡 ， 不 宜 用 于 高 速 不 能 精 確 實 現 復 雜 的 運 動 規(guī) 律 ， 設 計 計 算 較 復 雜 12 3 AB C 4 機 架連 桿 連 架 桿 A1 B 2 C 3 D4 4 A 1 2B3C 5 6D E 機械設計基礎 平面連桿機構 設 計 類 型1.實 現 連 桿 給 定 位 置2.實 現 預 定 運 動 規(guī) 律例 如 :從 動 件 的 急 回 運 動 特 性 3.實 現 預 定 運 動 軌 跡 方 法 ： 解 析 法 、 作 圖 法 、 實 驗 法 機械設計基礎 平面連桿機構
14、如 實 現 預 定 的 連 桿 位 置 要 求機 構 能 引 導 剛 體 （ 一 般 為 連 桿 ） 通 過 一 系 列 給 定 位 置例 ： 飛 機 起 落 架 機 構 : 要 求 實 現 機 輪 放 下 和 收起 兩 個 位 置 鑄 造 翻 砂 機 構 : 要 求 實 現 兩 個 翻 轉 位 置 1. 實 現 連 桿 給 定 位 置 機 構 機械設計基礎 平面連桿機構 D設 計 已 知 活 動 鉸 點 B、 C中 心 位 置 ， 求 固 定 鉸 鏈 A、 D中 心 位 置 。 B1 C1 B2 C 2四 桿 機 構 AB1C1D 為 所 求 .A 機械設計基礎 平面連桿機構 實 現 連 桿
15、 給 定 的 三 個 位 置B1 C1B2 C2B3 C3 A D四 桿 機 構 AB1C1D 為 所 求 . 機械設計基礎 平面連桿機構 2.具 有 急 回 特 性 的 機 構 機械設計基礎 平面連桿機構 B2 C2按 給 定 的 K 值 ,設 計 曲 柄 搖 桿 機 構1） 給 定 K、 y、 LCDAB CD O2 y 180K-1K+1 分 析 . 900 - B1 A DC1 機械設計基礎 平面連桿機構 C2DC1 y 900 - 2OA EB CAC1=BC-ABAC 2=BC+ABAB = AC2-AC12BC = AC2+AC12 曲 柄 搖 桿 機 構 ABCD 為 所 求
16、. 設 計 .以 mL =作 圖 .L AB= mLAB = 、 LBC= mLBC = . 1800 =K-1K+1 機械設計基礎 平面連桿機構 2） 給 定 K、 y、 LCD 、 . C2DC1 yAB C C3B 3 min 2 minA 0 分 析 . 機械設計基礎 平面連桿機構 設 計 . C2DC1 y2 A 0A C3B 3 minmin 須 不 小 于 . 機械設計基礎 平面連桿機構 實 現 預 定 軌 跡 的 設 計 即 要 求 機 構 中 連 桿 上 某 點 的 軌 跡 能 與 給 定 的 曲 線 相 一 致 ,或能 通 過 給 定 曲 線 上 的 若 干 有 系 列 的 點如 :攪 拌 器 機 構 要 求 連 桿 上 某 點 按 攪 拌 特 點 生 成某 種 軌 跡3實 現 預 定 運 動 軌 跡 機 構 機械設計基礎 平面連桿機構 實 驗 法 、圖 譜 法 、解 析 法 .設 計 機械設計基礎 平面連桿機構 連 桿 曲 線 圖 譜 機械設計基礎 平面連桿機構 機械設計基礎 平面連桿機構 作 業(yè) : 3-1,3-2,3-3
常用機構(四連桿機構)
