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1、第2章 連桿機(jī)構(gòu)Linkages,2.1平面連桿機(jī)構(gòu)的基本類型,2.2平面連桿機(jī)構(gòu)的工作特性,2.3平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,2.4 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),概述 Introduction,連桿機(jī)構(gòu)由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)。故又稱低副機(jī)構(gòu)。 連桿機(jī)構(gòu)又可分為平面連桿機(jī)構(gòu)和空間連桿機(jī)構(gòu) 。 平面連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用極為廣泛：,平面連桿機(jī)構(gòu)和空間連桿機(jī)構(gòu)Planar Linkage and Spatial Linkage,平面連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件均在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。,空間連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件不都在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。,本課程的介紹以平面連桿機(jī)構(gòu)為主。,1 概述(續(xù)）Introduction,連

2、桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： 1. 低副機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)副為面接觸，壓強(qiáng)小，承載能力大，耐沖擊。 2.其運(yùn)動(dòng)副元素多為平面或圓柱面，制造比較容易，而靠其本身的幾何封閉來保證構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠。 3.可以實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特定軌跡要求。 4.可以遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)和操縱,自行車手閘,縫紉機(jī)腳踏板,2.1 平面連桿機(jī)構(gòu)的基本類型Basic Type and of Planar Linkage,2.1.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式,2.1.2 平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件,2.1.3 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化,2.1.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式Basic Types of Planar Four-bar Linkages

3、,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)全轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)。,在四桿機(jī)構(gòu)中： 機(jī)架（Frame)固定不動(dòng)的桿。 連架桿（Side link)與機(jī)架相連的桿。 連桿(coupler)兩連架桿之間的桿。,整轉(zhuǎn)副組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件可以相對做整周轉(zhuǎn)動(dòng)。 擺轉(zhuǎn)副組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件不能相對做整周轉(zhuǎn)動(dòng)。,,,,,曲柄(Crank)能夠繞固定鉸鏈做整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿。 搖桿(Rocker)僅能在一定范圍繞固定鉸鏈擺動(dòng)的連架桿。,2.1.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式(續(xù)）Basic Types of Planar Four-bar Linkages,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)連架桿是否成為曲柄分成三種類型：,1. 曲柄搖桿機(jī)構(gòu),2. 雙曲柄機(jī)構(gòu),

4、3. 雙搖桿機(jī)構(gòu),曲柄搖桿機(jī)構(gòu)Crank-rocker Mechanism,曲柄搖桿機(jī)構(gòu)一個(gè)連架桿為曲柄，另一個(gè)連架桿為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如圖所示，鉸鏈?zhǔn)钦D(zhuǎn)副，是擺轉(zhuǎn)副。,其他應(yīng)用實(shí)例Other Application Examples,2. 雙曲柄機(jī)構(gòu)Double-Crank Mechanism,雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。 雙曲柄機(jī)構(gòu)將主動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)變成從動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過取不同的從動(dòng)曲柄的長度，可以得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 慣性篩機(jī)構(gòu)是雙曲柄機(jī)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用。,平行四邊形機(jī)構(gòu)Parallel-crank Mechanism,在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，如果兩對邊構(gòu)件的長

5、度相等且平行，稱為平行四邊形機(jī)構(gòu)。,平行四邊形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定性,平行四邊形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定性 Motion Indetermination of Parallel-crank Mechanism,平行四邊形機(jī)構(gòu)(續(xù)）Parallel-crank Mechanism,平行四邊形機(jī)構(gòu)在實(shí)際中的應(yīng)用很多。,繪圖儀機(jī)構(gòu),兩曲柄長度相同，而連桿與機(jī)架不平行的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為反平行四邊形機(jī)構(gòu)。,3. 雙搖桿機(jī)構(gòu)Double-rocker Mechanism,雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連架桿 都是搖桿 的機(jī)構(gòu)。,2.1.2 平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件 Conditions for Ha

6、ving a Completely Revolute Pair,如圖所示對于有整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，選不同的構(gòu)件為機(jī)架就可以得到不同的機(jī)構(gòu)。 但是并不是所有的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)都有整轉(zhuǎn)副。,雙曲柄機(jī)構(gòu),曲柄搖桿機(jī)構(gòu),雙搖桿機(jī)構(gòu),曲柄搖桿機(jī)構(gòu),2.1.2 平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件（續(xù)） Conditions for Having a Completely Revolute Pair,上圖所示的雙搖桿機(jī)構(gòu)就沒有整轉(zhuǎn)副。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)要有整轉(zhuǎn)副必須滿足一定的條件。,由上圖可見 ，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中構(gòu)件能夠繞固定鉸鏈整周轉(zhuǎn)動(dòng)的條件是，在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)始終有BCD存在, 即必須滿足以下條件： + g，+ ，+ ,

7、3.1.2 平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件（續(xù)） Conditions for Having a Completely Revolute Pair,+ g, +, + g是變量，要滿足上面的條件必須是： + gmax, +min , gmin+ 。,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在構(gòu)件處于位置時(shí) 達(dá)到最大max+ 處于位置時(shí)達(dá)到最小min。所以有：,++ ++ ++,, ,同理， 時(shí)候：,,++ ++ ++, ,3.1.2 平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件（續(xù)） Conditions for Having a Completely Revolute Pair,通過上面的分析可以得出如下重要結(jié)論

8、：在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果某個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副能成為整轉(zhuǎn)副，則它所聯(lián)接的兩個(gè)構(gòu)件中，必有一個(gè)為最短桿，該最短桿與最長桿長度之和小于或等于其他兩桿長度之和格拉霍夫定理(Grashof Criterion),在有整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副。若此時(shí)最短桿為機(jī)架，則為雙曲柄機(jī)構(gòu)；若最短桿為連架桿，則為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；若最短桿為連桿，則為雙搖桿機(jī)構(gòu)。若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿秤條件則必為雙搖桿機(jī)構(gòu)。,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型判別框圖,是否滿足桿長條件,考察最短桿,可能有曲柄,不可能有曲柄,雙搖桿機(jī)構(gòu),曲柄搖桿機(jī)構(gòu),雙曲柄機(jī)構(gòu),雙搖桿機(jī)構(gòu),是,否,,最短桿為連架桿,最短桿為機(jī)架,最短桿為連架桿,2.1.3

9、 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化Variation of Planar Four-bar Mechanisms,1. 轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副,2. 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副的尺寸,3. 選擇不同的構(gòu)件為機(jī)架,轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副Replacing A revolute Pair with a Sliding Pair,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化成為曲柄滑塊機(jī)構(gòu),,,對心式的曲柄滑塊機(jī)構(gòu),偏置式的曲柄滑塊機(jī)構(gòu),(Slider-crank mechanisms),轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副（續(xù)）Replacing A revolute Pair with a Sliding Pair,,,單移動(dòng)副的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化成雙移動(dòng)副的正弦機(jī)構(gòu)。S=L1s

10、in ,擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副的尺寸Enlarging a Revolute Pair,將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的整轉(zhuǎn)副逐漸擴(kuò)大，甚至大于曲柄的長度，就演化成為變心輪機(jī)構(gòu)。,雙移動(dòng)副機(jī)構(gòu)舉例Example for Double-slider Pair Mechnisms,3. 選擇不同的構(gòu)件為機(jī)架Taking Different Links As the Frame,選擇不同的構(gòu)件為機(jī)架，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)還可以演化成為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)。若1構(gòu)件長于2構(gòu)件，在被選為機(jī)架時(shí)將演化為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。,,曲柄滑塊,轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿,搖塊機(jī)構(gòu),定塊機(jī)構(gòu),擺動(dòng)導(dǎo)桿,實(shí)例Examples,2.2 平面連桿機(jī)構(gòu)的工作特性Charac

11、teristics Analysis of Planar Linkages,前面我們介紹了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)常見的一些基本形式以及它們的一些應(yīng)用實(shí)例，現(xiàn)在，再來介紹有關(guān)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的一些基本工作特性。包括： 急回運(yùn)動(dòng)特性； 運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性； 壓力角和傳動(dòng)角； 死點(diǎn)位置以及機(jī)械增益的概念。 正是因?yàn)榫哂羞@些特性平面連桿機(jī)構(gòu)才得以廣泛的應(yīng)用。,急回運(yùn)動(dòng)特性Quick Return Characteristics,極位夾角,只要有極位夾角存在，就一定有急回特性。,=180 , =180 ,急回運(yùn)動(dòng)特性（續(xù)）Quick Return Characteristics,對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)極位夾角=0，所以無

12、急回特性。,偏直曲柄滑塊機(jī)構(gòu)極位夾角0，，所以 有急回特性。,急回運(yùn)動(dòng)特性（續(xù)）Quick Return Characteristics,擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，導(dǎo)桿擺動(dòng)到左右兩極限位置時(shí)，兩個(gè)曲柄之間存在著極位夾角,，所以具有急回特性。,壓力角和傳動(dòng)角Pressure Angle and Transition Angle,tCos nSin 傳動(dòng)角=90 傳動(dòng)角越大對機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)越有利。 一般： 40 50 傳動(dòng)角也可以看成是連桿與搖桿之間所夾的銳角。最小傳動(dòng)角應(yīng)該取和兩位置中 角的較小者。即：,死點(diǎn)位置 Dead-Points,死點(diǎn)位置 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中傳動(dòng)角的位置。 例如：縫紉機(jī)的腳踏板

13、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中就存在死點(diǎn)位置。 死點(diǎn)位置對于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是不利的必須加以克服。 工程上也可以利用死點(diǎn)來進(jìn)行工作。如連桿式夾具和飛機(jī)起落架。,運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性 Moving Continuity,根據(jù)安裝位置的不同，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，搖桿可在3或 3范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)。由 3（或 3）所決定的范圍稱為機(jī)構(gòu)的可行域。而由3和 3所決定的范圍稱為不可行域。連桿機(jī)構(gòu)的這種運(yùn)動(dòng)不連續(xù)稱為錯(cuò)位不連續(xù)。 在連桿機(jī)構(gòu)中某構(gòu)件依次占據(jù)的位置與設(shè)計(jì)要求不符時(shí)稱為錯(cuò)續(xù)不連續(xù)。,機(jī)械增益Mechanical Advantages,綜合實(shí)例Case Study,Figure 5.26 illustrates a rock crus

14、her. For this mechanism, 1) determine the time ratio K; 2) find the minimum transmission angle min .,2.平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析Kinematics Analysis of Planar Linkages,機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，無論對分析已有機(jī)械運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能，還是對設(shè)計(jì)新的機(jī)械都是所必須的。例如前面提到的單缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和牛頭刨床的分析和設(shè)計(jì)，都離不開機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。,運(yùn)動(dòng)分析的方法,圖解法：用圖解的方法進(jìn)行分析，直觀、簡單但精度較差。對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析時(shí)，每個(gè)位置都要畫一張圖，較為繁瑣。

15、包括：速度瞬心法，相對運(yùn)動(dòng)圖解法。 解析法已知機(jī)構(gòu)的尺寸和運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，通過列數(shù)學(xué)表達(dá)式求解未知運(yùn)動(dòng)參數(shù)。求解精度高，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析較方便，但不夠直觀，計(jì)算工作量大，要用計(jì)算機(jī)來完成。本課程主要介紹桿組法。,2.4.1 用瞬心法做速度分析Velocity Analysis by the Method of Instant Centers,一速度瞬心(Instant Centers) 理論力學(xué)：剛體上某瞬時(shí)速度為零的點(diǎn)。 速度瞬心： 作平面運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上某瞬時(shí)相對速度為零的點(diǎn)。,,絕對瞬心：相對于機(jī)架（靜參考系） 速度為零的點(diǎn)。 相對瞬心：相對于運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上的某一 點(diǎn)（動(dòng)參

16、考系）速度為零 的點(diǎn)。,二機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目Number of Instant Centers of a Mechanism,每兩個(gè)相對運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件中就有一個(gè)瞬心存在，那么在一個(gè)具有個(gè)構(gòu)件的機(jī)構(gòu)中，速度瞬心的數(shù)目就應(yīng)該是從個(gè)構(gòu)件中，每次取出兩個(gè)的組合個(gè)數(shù)。即：,例如：某機(jī)構(gòu)由三個(gè)構(gòu)件組成，則瞬心的個(gè)數(shù)為：,即，，，,某機(jī)構(gòu)由四個(gè)構(gòu)件組成，則瞬心的個(gè)數(shù)為：,即，，，，，，,三機(jī)構(gòu)中瞬心位置的確定Location of Instant Centers of a Mechanism,1.通過運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心 a.兩構(gòu)件以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接 b.兩構(gòu)件以移動(dòng)副相聯(lián)接,,2. 兩構(gòu)件不直接成

17、副時(shí)瞬心的確定,c. 兩構(gòu)件以平面高副相聯(lián)接,三心定理（Theorem of Three Centres)三個(gè)彼此作平面相對運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，而且必定在同一直線上。,四. 瞬心在速度分析中的應(yīng)用Applications of Instant Centers in the Velocity Analysis,如圖所示的平面連桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)各構(gòu)件的尺寸均為已知，又原動(dòng)件以角速度2等速回轉(zhuǎn)，求從動(dòng)件的角速度 、 及點(diǎn)的速度大小。,已知各構(gòu)件的長度，及構(gòu)件的角速度1,求滑塊的速度,（方向向右 ）,2.4.2 桿組法及其應(yīng)用Assur-group Method for Kinematic Analy

18、sis,1 單桿構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)分析,2 RRR桿組的運(yùn)動(dòng)分析,3 RRP桿組的運(yùn)動(dòng)分析,4 RPR桿組的運(yùn)動(dòng)分析,解析法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的基本桿組,桿組法運(yùn)動(dòng)分析的基本原理是機(jī)構(gòu)的組成原理。由于機(jī)構(gòu)是由基本機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)和基本桿組組成的，通過對基本機(jī)構(gòu)和基本桿組的運(yùn)動(dòng)分析就可以得到整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況。 本課程主要講解由右圖所示三種基本桿組組成的級機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。,單桿構(gòu)件,RRP,RPR,RRR,1 單桿構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)分析Kinematic Analysis For a Basic Mechanism,已知:A,B兩點(diǎn)的距離l, A點(diǎn)的坐標(biāo)xA,yA, 速度vA,加速度aA,構(gòu)件的角位置,角速度和角加速度

19、,求構(gòu)件上另一點(diǎn)的位置 坐標(biāo) xB, yB ，速度vB和加速度aB。,在x軸y軸上的投影分別為： xB=xA + l cos yB=yA + l sin 2.速度分析 上式求導(dǎo)得速度方程：,3.加速度分析 對上式求導(dǎo)得加速度方程,1.位置分析 位置矢量方程為：,對于如圖所示的基本機(jī)構(gòu)： xB=xA+lcos, yB=yA+lsin vBx=lsin, vBy=lcos aBx=2lcoslsin aBy=2lsin+lcos,2 II級桿組RRR的運(yùn)動(dòng)分析Kinematic Analysis for RRR Group,已知兩外副B,D的位置坐標(biāo),xB,yB,xD,yD,速度vB,vC,加速度

20、aB,aD,桿長l2,l3。求構(gòu)件和的角位置2,3,角速度2,3，角加速度23，以及內(nèi)副的坐標(biāo)xC,yC,速度vC和加速度aC 。 位置分析,判斷l(xiāng)2+l3和 l2l3。若不滿足此條件，則雙桿組不成立。,B,C,D順時(shí)針時(shí)，為正。 B,C,D逆時(shí)針時(shí)，為負(fù)。,,2. 速度分析 rC = rB+ l2 = rD+ l3 xB+l2cos2 = xD+ l3cos3 yB+l2sin2 = yD+ l3sin3,將上式對時(shí)間求導(dǎo)并化簡,3. 加速度分析 將速度計(jì)算公式對時(shí)間求導(dǎo)，并整理后可得,3 II級桿組RRP 的運(yùn)動(dòng)分析Kinematic Analysis for a RRP Group

21、,已知構(gòu)件的長度l2,外副的坐標(biāo)xB,yB,速度vB,加速度aB,及移動(dòng)副導(dǎo)路上的參考點(diǎn)的坐標(biāo) xP,yP, 速度vP,加速度aP和的位置角3,角速度3和角加速度3。求構(gòu)件的位置角 2,角速度 ,角加速度 ,內(nèi)副的位置坐標(biāo)xC,yC,速度vC,加速度aC,及滑塊上點(diǎn)相對于導(dǎo)路上參考點(diǎn)的位移,速度vr和加速度ar。,1.位置分析 內(nèi)副的位置矢量為 rC=rB+l2=rP+Sr,其在x軸y軸上的投影式為,若BCP<90,M=+1,反之M=。,,2. 速度分析 將位置投影公式對時(shí)間求導(dǎo)，整理后可得,,3. 加速度分析 將速度計(jì)算公式對時(shí)間求導(dǎo)，并整理后可得,4 II級桿組RPR 的運(yùn)動(dòng)分析Kin

22、ematic Analysis for a RPR Group,已知兩外副B,C的位置坐標(biāo)xC,yC; 速度 vB,vC; 加速度aB,aC;及尺寸參數(shù)e和l3。求導(dǎo)桿的角位移3,角速度,角加速度3;導(dǎo)桿上D點(diǎn)的坐標(biāo)xD,yD,速度vD,加速度aD;及滑塊相對于導(dǎo)桿的位置Sr,速度vr和加速度ar。,,,x,y,o,,,,rB,,位置分析 由圖可知,BCQ順時(shí)針，取正號。 BCQ逆時(shí)針，取負(fù)號。 點(diǎn)的矢量為,2.速度分析 點(diǎn)的位置矢量為,3.加速度分析 將速度公式對時(shí)間求導(dǎo)，并整理后可得,,桿組法在運(yùn)動(dòng)分析中的應(yīng)用舉例Applications of Assur-group Method fo

23、r Kinematic Analysis,已知各桿長度l80mm, lBC260mm, lCD300mm, lDE400mm , lEF460mm。曲柄逆時(shí)針方向等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)， =40rad/s 。試求機(jī)構(gòu)在一個(gè)循環(huán)中，滑塊的位移 ， 速度v， 加速度a 及構(gòu)件,3,4的角速度 , ,,， 角加速度 , ， 。,,解題步驟： 建立坐標(biāo)系 拆桿組 確定模式系數(shù) 畫計(jì)算流程圖，編程計(jì)算,用Excel計(jì)算,按任意鍵繼續(xù),,2.5 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)Synthesis of Planar Linkages,連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求，選定機(jī)構(gòu)的類型并確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)見圖的尺寸參數(shù)。通常

24、可歸納為三類問題。 按剛體給定位置設(shè)計(jì)（剛體引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) Body guidance) 按連桿給定位置進(jìn)行設(shè)計(jì)。如，鑄造造型機(jī)砂箱翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 。 按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)（函數(shù)生成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) Function generation) 按兩連架桿之間運(yùn)動(dòng)的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)。如，車門開閉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ?；虬醇被靥匦赃M(jìn)行設(shè)計(jì)。如牛頭刨床機(jī)構(gòu)。 按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì) （軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) Path generation) 按預(yù)定的連桿上任意一點(diǎn)的軌跡（連桿曲線）進(jìn)行設(shè)計(jì)。如，鶴式起重機(jī)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法：圖解法，解析法，試驗(yàn)法。,2.5.1 剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)Body Guidance

25、Mechanisms Synthesis,砂箱翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),舉例：試設(shè)計(jì)一個(gè)小型電爐的爐門機(jī)構(gòu)。,,剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，就是已知連桿的一些對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的問題。,已知兩連桿對應(yīng)位置的設(shè)計(jì)有無窮多組解。,已知三連桿對應(yīng)位置的設(shè)計(jì)的解是唯一的。如右圖所示。,用解析法還可以設(shè)計(jì)出已知連桿四、五個(gè)對應(yīng)位置的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)連桿對應(yīng)位置多于五個(gè)不可解。,砂箱翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),,2.5.2 函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)Function Generation Mechanism Synthesis,設(shè)計(jì)一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)作為函數(shù)的生成機(jī)構(gòu)，包括兩類問題： 按給定兩連架桿的對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。 可以用圖解法也可以用解

26、析法。 按給定兩連架桿的對應(yīng)函數(shù)關(guān)系設(shè)計(jì)四桿 機(jī)構(gòu) 用解析法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 后一類問題在設(shè)計(jì)時(shí)最終也要轉(zhuǎn)化成第一類問題,1.按給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)Four-bar Mechanisms Synthesis According Side link Positions,已知兩個(gè)連架桿的三個(gè)對應(yīng)位置，并且已知連架桿的長度和機(jī)架的長度 ，設(shè)計(jì)這個(gè)機(jī)構(gòu)。 這個(gè)四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)上就是要求確定連桿與搖桿相聯(lián)接的鉸鏈的位置。 可以采用圖解法進(jìn)行設(shè)計(jì)。方法是把問題轉(zhuǎn)化成按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的問題。,,用解析法進(jìn)行設(shè)計(jì)：,根據(jù)各構(gòu)件的矢量封閉性，可寫出下列矢量方程式：,因?yàn)闄C(jī)構(gòu)各

27、相對構(gòu)建的尺寸如按同一比例增減，并不影響各構(gòu)建間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系。,按任意鍵繼續(xù),,所以各構(gòu)件的長度可用相對長度表示為：,上式中含有C0,C1,C2,0,0五個(gè)未知參數(shù)，所以兩連架桿對應(yīng)位置關(guān)系最多只能有五組，才有確定解。 求得 C0,C1,C2,0,0后，進(jìn)而可以確定相對長度 m,n,p。,再根據(jù)結(jié)構(gòu)條件選取曲柄的長度l1，則可以求得機(jī)構(gòu)中其他構(gòu)件的長度l2, l3, l4。 對于兩連架桿的初始角0=0=0, 則,方程中有，，三個(gè)位置量，若已知兩連架桿的三個(gè)對應(yīng)位置 ，， ，， ， 分別帶入上式，得到如下方程組,解方程組得到，，。進(jìn)而求得，，。在根據(jù)結(jié)構(gòu)條件選取l 1,確定，和。,2 急回機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)Design of Quick Return Mechanisms,急回機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)就是按照給定的行程速比系數(shù)，利用機(jī)構(gòu)的在極限位置時(shí)的幾何關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)。,曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 已知搖桿的長度，擺角及行程速比系數(shù)，設(shè)計(jì)此曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。,,2. 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 已知曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)，沖程和偏距e，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。,,3. 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 已知擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中機(jī)架的長度為d，行程速比系數(shù)為，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。,3 軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)Path Generation,