【正文】 四桿機(jī)構(gòu)的演化： ? 改變構(gòu)件形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸； ? 改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸； ? 選不同構(gòu)件作機(jī)架； ? 運(yùn)動(dòng)副元素逆換。 不同類(lèi)型的四桿機(jī)構(gòu)，其 傳遞和變換運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)不同， 傳遞和變換力的特性不同。正 確選擇平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型， 可以達(dá)到不同的運(yùn)動(dòng)和力的傳 遞和變換的要求。 不同的四桿機(jī)構(gòu)具有不同的運(yùn)動(dòng)特性和傳力特性； 同一種四桿機(jī)構(gòu)，不同的運(yùn)動(dòng)尺寸具有不同的運(yùn)動(dòng)和傳力特性。 一．運(yùn)動(dòng)特性 1. 曲柄存在條件 C’ B’ C” B” A B C D a b c d 設(shè) ad B過(guò) B’: B過(guò) B”: a+d?b+c 即 a+b?d+c b?(da)+c 或 c?(da)+b 即 a+c?d+b 得： a?b, a?c, a?d, 即 a最短 ； 設(shè) da，得 d ?a, d ?b, d ?c, 即 d最短 ； 結(jié)論： 1. 最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其它兩桿長(zhǎng)度之和； 2. 機(jī)架和兩連架桿中必有最短桿。 d+b?a+c d+a?b+c d+c?a+b 格拉霍夫定理 問(wèn)題討論 下列機(jī)構(gòu)的曲柄存在條件 a ? b a ? b+e a B b A C a) a B b A C e b) a B b A C e c) a ? be d) a C A B b ? B2 C2 牛頭刨工作要求 2. 急回特性 quickreturn characteristics B1 C1 ?1 ? ? 4 A B C D 2 3 1 ?1 ?2 v2 v1 ? 極位夾角 ? crank angle between extreme positions ?1 = C ?1 = ?1 t1 =1800 + ? ?2 = ?1 t2 =1800 ? t1 t2 , v2 v1 ? 急回特性 ? 行程速比系數(shù) K advanceto returntime ratio ???????????00212112122112 180180// tttCC tCCvvK11180 0 ???? KK?急回特性的應(yīng)用例。 慢 快 K=1, 無(wú)急回特性 問(wèn)題討論：下列機(jī)構(gòu)有無(wú)急回特性，若有，標(biāo)出極位夾角 ?。 a B b A C e c) d) a C A B b ?＝ 0 C2 C1 ? C2 C1 ? C2 C2 ? a B b A C a) a B b A C e b) ?’ ? 3 B C 2 1 C1 C2 3 B C 2 1 3 B 2 1 2 3 B 1 C 3 B C 2 1 2 C 3 B 1 3 B C 2 1 3 B C 2 1 B 2 1 3. 運(yùn)動(dòng)連續(xù)性 continuity of motion 3 B 2 1 3 B 2 1 ?3 3 C 2 3 2 C’ 2 C’ 3 3 B C’ 2 3 2 3 C’ 2 3 B C’ 2 1 C 2 3 B C’ 2 1 3 C’ 2 B 2 1 C’ 2 3 C’ C’4 A D 2 1 ?’3 可行域 可行域 非可行域 非可行域 ? 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)可行域及非可行域 ? 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)連續(xù)性要求 ? 不可能在非 可行域 運(yùn)動(dòng)； ? 不可能從 一個(gè)可行 域躍入另 一個(gè)可行 域。 ? 可行域與 桿長(zhǎng)有關(guān) ? 可行域的確定 rmax = lAB + lBC rmin = lBC lAB rmax 3 2 ? ? ? ?” ?” 二．傳力特性 1. 壓力角和傳動(dòng)角 pressure/ transmission angle C’ B’ C” B” ? 不計(jì)慣性力．重力． 摩擦力，作用在從 動(dòng)件 CD上受力點(diǎn) C 的力為 P。 P正交分解為 Pt 和 Pn， Pt =Pcos? = Psin ? Pn =Psin? = Pcos ? 壓力角 ?： 從動(dòng)件受力點(diǎn)受力方向 與 絕對(duì)速度方向所夾之銳角 。 傳動(dòng)角 ? ＝ 900 ? 傳力要求 ? min ? 400。 出現(xiàn)位置： 曲柄與機(jī)架共線(xiàn)。 重疊共線(xiàn)時(shí)： bcadcbDCB2)(a r c c o s 222 ???????拉直共線(xiàn)時(shí)： bcadcbDCB2)(a r c c o s39。39。39。 222 ???????或 bcadcb2)(a r c c o s1 8 039。 2220 ??????P?nP?vPt ??,A B C D a b c d ? ? ?max ?min 問(wèn)題討論：標(biāo)出下列機(jī)構(gòu)在圖示位置的壓力角 ?． 傳動(dòng) ?及最小傳動(dòng)角 ?min. a B b A C a) b ? ? ? ?min ?min vP??,? ? 00。 ? ? 900. vP??,? ? 00。 ? ? 900. ? a B b A C e b) c) a C A B b d) e) 2. 死點(diǎn) dead point ? 死點(diǎn)：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)傳動(dòng)角 ? =00 的位置。 B1 C1 P?v??=00 v??=00 ?=00 ?=00 ? 克服死點(diǎn)的措施 ? 利用慣性力 ? 相同機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列 G G’ E F E’ F’ 蒸汽機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu) 4 A B C D 2 3 1 P?B2 C2 B1 C１ C2 B2 B A C ? 死點(diǎn)的利用 折疊家具機(jī)構(gòu) 飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu) ?=00 小結(jié) ? 曲柄存在條件 ? 桿長(zhǎng)條件 ? 最短桿條件 ? 急回特性 ? 極位夾角 ? 行程速比系數(shù) ? 運(yùn)動(dòng)連續(xù)性 1. 運(yùn)動(dòng)特性 ? 壓力角和傳動(dòng)角 ? 死點(diǎn) 2. 傳力特性 要求： ? 正確理解和掌握平面機(jī)構(gòu) 工作特性的有關(guān)概念； ? 用有關(guān)工作特性檢驗(yàn)機(jī)構(gòu) 的運(yùn)動(dòng)和傳力性能； ? 運(yùn)用有關(guān)概念設(shè)計(jì)性能優(yōu) 良的機(jī)構(gòu)。 思考題 確定一平面四桿機(jī)構(gòu)（要求 有曲柄），畫(huà)出一般位置機(jī) 構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，標(biāo)出壓力角、 傳動(dòng)角和極位夾角，標(biāo)出最 小傳動(dòng)角，計(jì)算行程速比系 數(shù)，畫(huà)出該機(jī)構(gòu)的可行域。 三．平面連桿機(jī)構(gòu)的功能 1. 實(shí)現(xiàn)有軌跡．位置或運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的運(yùn)動(dòng) A B C D M 圓軌跡復(fù)制機(jī)構(gòu) AMF保齡球置瓶機(jī)掃瓶機(jī)構(gòu) 2. 實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式及運(yùn)動(dòng)特性的改變 步進(jìn)式工件傳送機(jī)構(gòu) 3. 實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng) 4. 調(diào)節(jié)．?dāng)U大從動(dòng)件行程 A B ? C D 特點(diǎn)：調(diào)節(jié) ? 可改變滑塊 D的行程 A B C D E F 汽車(chē)用空氣泵機(jī)構(gòu) 特點(diǎn)：曲輛 CD短，滑塊行程大 可變行程滑塊機(jī)構(gòu) 5. 獲得較大的機(jī)械增益：輸出力（矩）與輸入力（矩）之比。 E A B C D 肘節(jié)機(jī)構(gòu) 特點(diǎn)：機(jī)械增益大 剪切機(jī)構(gòu) 特點(diǎn)：機(jī)械增益大 一．連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題 1. 設(shè)計(jì)任務(wù) ? 根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求，選定機(jī)構(gòu)的類(lèi)型； ? 確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)； ? 檢驗(yàn)是否滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)．運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力條件； 如：運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)．曲柄存在條件．最小傳動(dòng)角．運(yùn)動(dòng)連續(xù)性等。 2. 一般設(shè)計(jì)要求 ? 實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)要求 ——函數(shù)生成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 車(chē)門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu) 如：車(chē)門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)，要求兩 連架桿轉(zhuǎn)角相同，轉(zhuǎn)向 相反。 汽車(chē)前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，要 求兩連架桿滿(mǎn)足某種函 數(shù)關(guān)系，保證順利轉(zhuǎn)彎。 牛頭刨床要求滿(mǎn)足一定 的急回等性。 ? 實(shí)現(xiàn)預(yù)定的連桿位置要求 ——?jiǎng)傮w導(dǎo)引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu) 要求實(shí)現(xiàn)機(jī)輪放下和收起兩個(gè)位置。 鑄造翻砂機(jī)構(gòu) 要求實(shí)現(xiàn)兩個(gè)翻轉(zhuǎn)位置。 ? 實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡要求 ——軌跡生成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 鶴式起重機(jī) 攪拌器機(jī)構(gòu) 要求連桿上某點(diǎn)能 生成近似直線(xiàn)軌跡 要求連桿上某點(diǎn)按攪 拌材料生成某種軌跡 II I III 二．圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1) 剛體作連桿， 選定其上二 活動(dòng)鉸鏈， 即定連桿長(zhǎng) lBC，定比例 尺 ?l作圖 ； 2) 活動(dòng)鉸鏈相 對(duì)于固定鉸 鏈的運(yùn)動(dòng)軌 跡為圓； （按連桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)） 3) 用三點(diǎn)定心 法確定二固 定鉸鏈 D,C。 B1 B2 B3 C2 C3 C1 4) 計(jì)算待求桿長(zhǎng) lAB=AB ?l m。 lCD=CD ?l m。 lAD=AD ?l m。 )( mmmBCl BCl ??D A ? 二位置設(shè)計(jì)， 無(wú)窮解，可添 加其它條件， 如機(jī)構(gòu)尺寸． 傳動(dòng)角大小． 有無(wú)曲柄等。 問(wèn)題討論 ? 連桿尺寸確定 后有唯一解； ? 四個(gè)位置設(shè)計(jì)， BC不能任意選 定。但總可以 在連桿上找到 一些點(diǎn)，其四 個(gè)位置在同一 圓上，涉及布 爾梅斯特理論。 ? 五個(gè)位置設(shè)計(jì)，可能有 解， 可能無(wú)解，一般不用。 2. 函數(shù)生成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) （轉(zhuǎn)換機(jī)架法） ? 工程要求：實(shí)現(xiàn)兩連架桿的一系列對(duì)應(yīng)位置。 ?3 ?2 ?1 ?3 ?2 ?1 E1 E2 E3 F1 F2 F3 D 即，已知機(jī)架長(zhǎng) lAD和兩連架桿對(duì)應(yīng)位置， 設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（求其它三桿長(zhǎng)）問(wèn)題。 ? 與剛體導(dǎo)引問(wèn)題的比較 ? 思路 ? 先定一個(gè)連架 桿的長(zhǎng)度。 B1 B2 B3 A 倒置 A B C D A B C D ? 已知二固定鉸 鏈和一個(gè)活動(dòng) 鉸鏈，求另一 活動(dòng)鉸鏈，或 已知兩桿長(zhǎng)， 求另兩桿長(zhǎng)。 ? 轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)，使 DF成為機(jī)架， 成為剛體導(dǎo)引。 ?12 ?13 12??13??? 作圖法（機(jī)構(gòu)倒置 — 反轉(zhuǎn)法） d B1 B2 B3 C1 A D B’2 B’3 b12 b23 12?13?12?1 2 3 13??231 2 3 12?13?a 比例尺 )( mmmADl ADl ??未知桿長(zhǎng) lBC = ?lB 1C1 m lCD = ?lC 1D m ? 給定 BC桿后只 有確定解； ? 兩組對(duì)應(yīng)位置問(wèn) 題無(wú)窮多解，可 加其它條件 。 ? 四組對(duì)應(yīng)位置問(wèn) 問(wèn)題 BC不能任意 給定。 ? 注意問(wèn)題 二連架桿的實(shí)際轉(zhuǎn)向 與反轉(zhuǎn)方向； ? 問(wèn)題討論 x ?239o A D d=50mm 9o 31o 49o 1 2 3 4 45o 90o 135o 1 2 3 4 9o 49o 31o 9o b23