第2章平面連桿機(jī)構(gòu)基本要求：了解平面連桿機(jī)構(gòu)的組成及其主要特點(diǎn)；了解平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式——鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及其演化和應(yīng)用；對(duì)曲柄存在條件、傳動(dòng)角、死點(diǎn)、急回運(yùn)動(dòng)、行程速比系數(shù)等有明確的概念；掌握按圖解法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單平面四桿機(jī)構(gòu)的基本方法。難點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角的確定；鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件。

平面連桿機(jī)構(gòu)——若干構(gòu)件用低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。概述優(yōu)點(diǎn)：1、運(yùn)動(dòng)形式多樣，可實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡；2、低副是面接觸，壓強(qiáng)小，耐磨損，可用于重型機(jī)械；3、接觸面是圓柱面或平面，易加工，可獲得較高制造精度；4、低副的約束靠形狀（幾何約束），無(wú)需附加的約束裝置。缺點(diǎn)：1、低副中存在間隙，會(huì)引起運(yùn)動(dòng)累積誤差，不適于高精度機(jī)械；2、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)較復(fù)雜，不易精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；3、部分構(gòu)件為變速運(yùn)動(dòng)，有慣性力，不適合高速機(jī)構(gòu)；4、構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副數(shù)目較多時(shí)，效率較低?！?-1平面四桿機(jī)構(gòu)的

基本類型及其應(yīng)用一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：組成：

機(jī)架4—固定構(gòu)件連架桿1、3—與機(jī)架用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的構(gòu)件連桿2—不與機(jī)架直接相連的構(gòu)件全部用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)。整轉(zhuǎn)副——能作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。擺動(dòng)副——不能作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副?！锴c機(jī)架組成整轉(zhuǎn)副的連架桿?！飺u桿——與機(jī)架組成擺動(dòng)副的連架桿。1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

通常曲柄主動(dòng)，搖桿從動(dòng)；也有搖桿主動(dòng)的情況（如縫紉機(jī)腳踏機(jī)構(gòu)等）。——兩個(gè)連架桿中，一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿。組成：曲柄、連桿、搖桿、機(jī)架按連架桿是曲柄還是搖桿，將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本型式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)牛頭刨床橫向自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)雷達(dá)調(diào)整機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)：兩連架桿都是曲柄。

當(dāng)兩曲柄相互平行且長(zhǎng)度相等時(shí)，雙曲柄機(jī)構(gòu)成為平行四邊形機(jī)構(gòu)（右圖）：平行四邊形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象：運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象的消除：錯(cuò)開(kāi)一定角度再安裝一組平行四邊形機(jī)構(gòu)3.雙搖桿機(jī)構(gòu)：兩連架桿都是搖桿兩搖桿長(zhǎng)度相等的雙搖桿機(jī)構(gòu)，稱為等腰梯形機(jī)構(gòu)。二、含一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)：1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的機(jī)架演化而來(lái)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（曲柄）轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（l1<l2）（曲柄）擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（l1>l2）3.搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)倒置機(jī)構(gòu)－通過(guò)更換機(jī)架而得到的機(jī)構(gòu)。三、含兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)：雙滑塊機(jī)構(gòu)(1)兩個(gè)移動(dòng)副不相鄰正切機(jī)構(gòu)(2)兩個(gè)移動(dòng)副相鄰，且其中一個(gè)移動(dòng)副與機(jī)架相關(guān)聯(lián)正弦機(jī)構(gòu)(3)兩個(gè)移動(dòng)副相鄰，且均不與機(jī)架相關(guān)聯(lián)(4)兩個(gè)移動(dòng)副都與機(jī)架相關(guān)聯(lián)ω1＝ω3滑塊聯(lián)軸器橢圓儀四、具有偏心輪的四桿機(jī)構(gòu)：偏心輪機(jī)構(gòu)五、四桿機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展：某些多桿機(jī)構(gòu)可看作若干四桿機(jī)構(gòu)組合而成雙搖桿機(jī)構(gòu)（1、2、3、4）搖桿滑塊機(jī)構(gòu)（3、5、6、4）雙曲柄機(jī)構(gòu)（1、2、3、6）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（3、4、5、6）§2-2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性（運(yùn)動(dòng)特性、傳力特性）一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本型式的區(qū)別是有無(wú)曲柄及曲柄的多少。顯然具有整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)才可能存在曲柄。其是否具有整轉(zhuǎn)副取決于各桿相對(duì)長(zhǎng)度。A為整轉(zhuǎn)副，一定要通過(guò)B’及B”兩點(diǎn)。ΔAC’D中：ΔAC”D中：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的必要條件：

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；（桿長(zhǎng)條件）整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其鄰邊組成的。最短加最長(zhǎng)，小于或等于其余兩桿長(zhǎng)；最短兩端副，總是整轉(zhuǎn)副。

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本型式的判別依據(jù)：當(dāng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，1）取最短桿為機(jī)架，機(jī)架上有兩個(gè)整轉(zhuǎn)副，得雙曲柄機(jī)構(gòu)；2）以最短桿的鄰邊為機(jī)架，機(jī)架上僅一個(gè)整轉(zhuǎn)副，得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；3）以最短桿的對(duì)邊為機(jī)架，機(jī)架上無(wú)整轉(zhuǎn)副，得雙搖桿機(jī)構(gòu)。

當(dāng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，只能為雙搖桿機(jī)構(gòu)。低副運(yùn)動(dòng)可逆性：低副所連接的兩個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不因其中哪個(gè)構(gòu)件是固定件而改變。

搖桿處于兩極限位置時(shí)，曲柄AB所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)位置之間所夾銳角。極限位置：搖桿所能達(dá)到的極限位置。

C1D和C2D

擺角：搖桿兩極限位置間的夾角。極位夾角θ：二、急回特性：當(dāng)曲柄以等角速度ω順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)：c）設(shè)搖桿工作、空回過(guò)程的平均角速度分別為ω1、ω2，則搖桿的這種運(yùn)動(dòng)性質(zhì)稱為急回特性。行程速比系數(shù)Ｋ——（行程速度變化系數(shù)）搖桿工作、空回行程平均角速度之比。用來(lái)表明急回運(yùn)動(dòng)的程度。急回特性是表征從動(dòng)件特性的。若＞0，即K＞1，機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)特性。越大，K越大，機(jī)構(gòu)急回運(yùn)動(dòng)特性越顯著。＝0時(shí)，K＝1，機(jī)構(gòu)無(wú)急回運(yùn)動(dòng)特性。急回特性是一個(gè)很有用的性質(zhì)，利用急回特性可縮短非生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)率。對(duì)于一些有急回特性要求的機(jī)械，通常先根據(jù)K值計(jì)算出角，再確定各構(gòu)件的尺寸。極位夾角是關(guān)鍵，從動(dòng)件位置在極限，曲柄連桿在共線，越大，K越大，急回特性越明顯，＝0，K＝1，急回特性就不見(jiàn)。1、對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)故沒(méi)有急回特性《K的思考》2、偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)故有急回特性《K的思考》3、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)有急回特性三、壓力角、傳動(dòng)角：⑴壓力角:從動(dòng)件所受驅(qū)動(dòng)力與該力作用點(diǎn)絕對(duì)速度方向之間所夾的銳角。⑵傳動(dòng)角:壓力角的余角。γ=90°－α

γ越大（α越小），有效分力F′=Fsinγ=Fcosα越大，機(jī)構(gòu)傳力性能越好，傳動(dòng)效率越高。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使

min。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角隨曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。動(dòng)力傳動(dòng)中要求：γmin≥40°；力矩較大時(shí)γ

min≥50°。最小傳動(dòng)角的位置在△BCD中在△ABD中時(shí)，∠BCD達(dá)到最小和最大，此時(shí)曲柄與機(jī)架共線。曲柄機(jī)架一共線，最小傳動(dòng)角就出現(xiàn)。速度V的方向腳下是回轉(zhuǎn)，垂直半徑是方向，腳下是移動(dòng)，沿著導(dǎo)路是方向。a.從動(dòng)件與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)副連接速度方向與回轉(zhuǎn)半徑垂直b.從動(dòng)件與機(jī)架移動(dòng)副連接速度方向即導(dǎo)路方向連桿是二力桿連桿一端是移動(dòng)，垂直導(dǎo)路是方向，連桿兩端是回轉(zhuǎn)，中心連線是方向a.連桿參與移動(dòng)副力的方向垂直于導(dǎo)路b.連桿參與兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副力的方向沿著兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副中心連線力F的方向四、死點(diǎn)位置：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)搖桿為原動(dòng)件時(shí)，在曲柄與連桿兩次共線的位置，γ＝0°，機(jī)構(gòu)可能出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置。死點(diǎn)的避免加飛輪或利用構(gòu)件自身慣性通過(guò)死點(diǎn)給從動(dòng)曲柄施加外力縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)(b圖為其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖)死點(diǎn)的利用曲柄作為原動(dòng)件，死點(diǎn)位置尋不見(jiàn)，搖桿作為原動(dòng)件，搖桿運(yùn)動(dòng)到極限，曲柄連桿就共線，死點(diǎn)位置就出現(xiàn)。平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，就是根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)條件、幾何條件甚至動(dòng)力學(xué)條件來(lái)確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù)。生產(chǎn)中的實(shí)際設(shè)計(jì)問(wèn)題可歸納為如下兩類：

A.實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；B.實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡。

§2-3平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法：1、解析法——精度高，應(yīng)用最廣。缺點(diǎn)是不太直觀。2、幾何作圖法（圖解法）——簡(jiǎn)便直觀，精度低。一般用來(lái)求解初始值。3、實(shí)驗(yàn)法——繁瑣且精度低。不得已時(shí)才使用的方法。A.實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)：（有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)）設(shè)計(jì)步驟：1.根據(jù)給定的K值求出θ值；2.取搖桿長(zhǎng)度，根據(jù)給定擺角ψ畫(huà)出搖桿的兩極限位置C1D和C2D。3.連接C1和C2并作C1M垂直于C1C2，

作∠C1C2N=90°-θ，C1N與C1M相交于P,∠C1PC2=θ;作△PC1C2的外接圓，在此圓(弧C1C2和弧EF除外）上任取一點(diǎn)A為曲柄鉸鏈中心。

4.最后各桿長(zhǎng)為：已知條件：搖桿長(zhǎng)度l3、擺角ψ、K。求：鉸鏈中心A及l(fā)1、l2、l4。1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)A.實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律注意：A點(diǎn)不能選在圓弧C1C2和EF內(nèi)。2.擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)已知條件：機(jī)架長(zhǎng)度l4、行程速比系數(shù)K。求：曲柄長(zhǎng)度l1。3.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知條件：滑塊行程H、偏心距e、行程速比系數(shù)K。原理：連桿兩端的鉸鏈作圓周運(yùn)動(dòng)，要求的未知數(shù)有三個(gè)，因?yàn)槿c(diǎn)確定一圓，所以給定連桿三個(gè)位置有唯一解；給定連桿兩個(gè)位置有無(wú)窮多解。二、按給定連桿位置設(shè)計(jì)：⑴已知連桿上兩活動(dòng)鉸鏈的中心B、C及其在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的兩個(gè)位置B1C1、B2C2

B1C1C2B2(AD=BC，且A、D位于同一水平線上，故有唯一解)（2）已知連桿上兩活動(dòng)鉸鏈的中心B、C及其在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的三個(gè)位置B1C1、B2C2、B3C3。1.解析設(shè)計(jì)法：三.按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2.圖解法（剛化、反轉(zhuǎn)）已知：求：鉸鏈中心C、其余桿的長(zhǎng)度。剛化加反轉(zhuǎn)，C點(diǎn)找到重合點(diǎn)，B點(diǎn)要作垂直平分線。已知：按兩連架桿兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)求：鉸鏈中心C、其余桿的長(zhǎng)度。按兩連架桿對(duì)應(yīng)角位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3．用實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)B.實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)軌跡的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，也可用圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法來(lái)求解，但圖解法和解析法較復(fù)雜。在精度要求不高的場(chǎng)合采用實(shí)驗(yàn)法或利用連桿曲線圖譜來(lái)查找所需機(jī)構(gòu)尺寸。本章重點(diǎn)內(nèi)容曲柄存在條件最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和；（桿長(zhǎng)條件）整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其鄰邊組成的。傳動(dòng)角壓力角:

從動(dòng)件所受驅(qū)動(dòng)力與該力作用點(diǎn)絕對(duì)速度方向之間所夾的銳角。傳動(dòng)角:壓力角的余角。γ=90°－α

急回運(yùn)動(dòng)、行程速比系數(shù)按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

教材P37－P38

2－1、3、6、7、10。（必須用圖解法做題）end本章作業(yè)1、畫(huà)出下列機(jī)構(gòu)的壓力角，并說(shuō)明其中哪個(gè)機(jī)構(gòu)的傳力性能最好？哪些機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)位置？(箭頭表示原動(dòng)件)（10分）a.b.c.d.例題分析例題分析連桿是二力桿連桿兩端是回轉(zhuǎn)，中心連線是方向。腳下是回轉(zhuǎn)，垂直半徑是方向。曲柄作為原動(dòng)件，死點(diǎn)位置尋不見(jiàn)，搖桿作為原動(dòng)件，搖桿運(yùn)動(dòng)到極限，曲柄連桿就共線，死點(diǎn)位置就出現(xiàn)。b和d有死點(diǎn)位置。C的傳動(dòng)角總是90度，故傳力性能最好。例題分析連桿一端是移動(dòng)，垂直導(dǎo)路是方向。腳下是回轉(zhuǎn)，垂直半徑是方向。2、圖示四桿機(jī)構(gòu)，若已知各桿長(zhǎng)度為：a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm，當(dāng)取不同桿件為機(jī)架時(shí)，各能獲得何種機(jī)構(gòu)?(判據(jù)必須清楚)bacd例題分析最短加最長(zhǎng)，小于或等于其余兩桿長(zhǎng)；最短兩端副，總是整轉(zhuǎn)副。bacda+b=600+240=840<c+d=400+500故此機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副。整轉(zhuǎn)副在a桿所連的回轉(zhuǎn)副。以b或d為機(jī)架為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；以c為機(jī)架為雙搖桿機(jī)構(gòu)；以a為機(jī)架為雙曲柄機(jī)構(gòu)。例題分析3、圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知：LBC=50mm，LCD=35mm，LAD=30mm，且AD為機(jī)架。當(dāng)：1）機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，AB為曲柄時(shí)，求LAB的最大值，按所求值畫(huà)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并圖示最小傳動(dòng)角γmin位置。2）機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)時(shí)，求LAB的最小值；ABCD例題分析ABCD2）LBC+LAD≤LCD+LABLAB≥LBC+LAD–LCD=50+30-35=45mm答案：1）LBC+LAB≤LCD+LAD

LAB≤LCD+LAD–LBC=35+30-50=15例題分析最短加最長(zhǎng)，小于或等于其余兩桿長(zhǎng)；最短兩端副，總是整轉(zhuǎn)副。曲柄機(jī)架一共線，最小傳動(dòng)角就出現(xiàn)?？佳姓骖}解答1.圖示齒輪連桿機(jī)構(gòu),已知：Z1=20，Z2=30，m=2mm，O2B=20mm，BC=40mm，CD=25mm，O2D=35mm。1）若CD桿主動(dòng),該機(jī)構(gòu)中齒輪能否連續(xù)回轉(zhuǎn)？為什么？2）若齒輪1主動(dòng)，畫(huà)出機(jī)構(gòu)在圖示位置的壓力角α和傳動(dòng)角γ，并圖解分析該機(jī)構(gòu)有無(wú)急回運(yùn)動(dòng)?？佳姓骖}解答答案：1）若CD桿主動(dòng),該機(jī)構(gòu)中齒輪不能連續(xù)回轉(zhuǎn)。因?yàn)镺2B=20mm是最短桿，BC=40mm是最長(zhǎng)桿，CD=25mm，O2D=35mm。O2B+BC=20+40=CD+O2D=25+35=60mm。故滿足有整轉(zhuǎn)副桿長(zhǎng)條件，機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，O2B是曲柄，O2D是搖桿，當(dāng)O2D搖桿為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)位置，故不能連續(xù)回轉(zhuǎn)2）圖示位置的壓力角α和傳動(dòng)角γ如圖1示；該機(jī)構(gòu)有急回運(yùn)動(dòng)，如圖2所示極位夾角θ>0,故有急回運(yùn)動(dòng)。極位夾角是關(guān)鍵，從動(dòng)件位置在極限，曲柄連桿在共線，

越大，K越大，急回特性越明顯，＝0，K＝1，急回特性就不見(jiàn)?？佳姓骖}解答2.試設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，示意圖如圖2所示，已知其搖桿CD的長(zhǎng)度LCD=75mm，行程速度變化系數(shù)K=1.5，機(jī)架AD的長(zhǎng)度L