1、主講主講 陳銀銀陳銀銀4.4 4.4 平面連桿機構的設計平面連桿機構的設計4.4 4.4 平面連桿機構的設計平面連桿機構的設計按給定的行程速比系數設計四桿機構按給定的行程速比系數設計四桿機構1按給定連桿位置設計四桿機構按給定連桿位置設計四桿機構2 課堂練習課堂練習3CopyRight ZDJ4.4 4.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計 平面四桿機構的設計，主要考慮給定的運動條件，確平面四桿機構的設計，主要考慮給定的運動條件，確定機構運動簡圖。有時為了使設計可靠、合理，還應考慮定機構運動簡圖。有時為了使設計可靠、合理，還應考慮幾何條件和動力條件。幾何條件和動力條件。 生產實踐中的四桿機構

2、設計問題可歸納為兩類生產實踐中的四桿機構設計問題可歸納為兩類： （1 1）實現給定的從動件運動規律）實現給定的從動件運動規律, ,或使從動件具有急或使從動件具有急回特性。回特性。 （2 2）實現給定的運動規律。）實現給定的運動規律。 平面四桿機構運動設計的方法有圖解法、實驗法和解平面四桿機構運動設計的方法有圖解法、實驗法和解析法。本節主要介紹析法。本節主要介紹圖解法圖解法CopyRight ZDJ4.4 4.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計4.4.1 4.4.1 按給定的行程速比系數設計四桿機構按給定的行程速比系數設計四桿機構 已知條件：（已知條件：（1 1）行程速比系數）行程速比系數

3、K （2 2）機構的極限位置處的幾何關）機構的極限位置處的幾何關系系 （3 3）其他輔助條件）其他輔助條件 1 1、曲柄搖桿機構、曲柄搖桿機構 已知條件已知條件：搖桿的長度：搖桿的長度lCD 、擺角、擺角和行程速比系數和行程速比系數K 設計設計：1）確定鉸鏈）確定鉸鏈A的位置；的位置；2）確定其他三個構件的長度）確定其他三個構件的長度 CopyRight ZDJ4.4 4.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計 曲柄搖桿機構的設計步驟：曲柄搖桿機構的設計步驟： （1 1）按給定行程速比系數）按給定行程速比系數K，求出極位夾角，求出極位夾角， 11180KKCopyRight ZDJ4.4 4

4、.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計 曲柄搖桿機構的設計步驟：曲柄搖桿機構的設計步驟： （2 2）任選）任選確定適當的長度比例尺確定適當的長度比例尺l ，任選固定鉸鏈，任選固定鉸鏈中心中心D D的位置，按搖桿長度的位置，按搖桿長度lCDCD和擺角和擺角，作出搖桿的兩個作出搖桿的兩個極限位置極限位置C1D和和C2 2D。CopyRight ZDJ4.4 4.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計 （3）連接）連接C1和和C2，并作，并作C1C2的垂線的垂線C1M。 （4）作）作 C1C2N=90-，則，則C1M與與C2N相交于相交于P點，由點，由圖知：圖知： C1PC2=。 （5）作）作

5、C1PC2的外接圓，在此圓周上（弧的外接圓，在此圓周上（弧C1C2和弧和弧EF除外）任意一點都可以作為曲柄的固定鉸鏈中心除外）任意一點都可以作為曲柄的固定鉸鏈中心A，現，現任取一點。連接任取一點。連接AC1和和AC2，因同弧上的圓周角相等，故，因同弧上的圓周角相等，故C1AC2= C1PC2=。 CopyRight ZDJ4.4 4.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計（6）確定）確定AC1、AC2的長度，可得的長度，可得 AB=（AC2 - AC1 ）/2，BC=（AC2 - AC1 ） 實際構件長度實際構件長度lAB =l AB， lBC =l BC， lCD =l CDCopyRig

6、ht ZDJ4.4 4.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計 2、導桿機構、導桿機構 已知條件：機架長度已知條件：機架長度l4、行程速比系數、行程速比系數K，設計導桿機構設計導桿機構 解題的關鍵解題的關鍵： 分析極位夾角分析極位夾角與擺角與擺角的關系的關系 CopyRight ZDJ4.4 4.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計 設計步驟：設計步驟： （1 1）由已知的行程速比系數）由已知的行程速比系數K，求得，求得（也即擺角（也即擺角）即）即 （2 2）任選固定鉸鏈中心）任選固定鉸鏈中心C，以夾角，以夾角作出導桿的作出導桿的 兩個極限位置。兩個極限位置。 （3 3）作擺角的平分線）

7、作擺角的平分線AC，并在線上取，并在線上取AC=l4/l 得固定鉸鏈中心得固定鉸鏈中心A的位置。的位置。 （4）過）過A點作導桿極限位置的垂直點作導桿極限位置的垂直AB1（或（或AB2） 得曲柄的長度得曲柄的長度l1=AB1l11180KKCopyRight ZDJ4.4 4.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計4.4.1 4.4.1 按給定連桿位置設計四桿機構按給定連桿位置設計四桿機構 案例分析案例分析：如圖所示為一加熱爐爐門開啟機構，其為鉸：如圖所示為一加熱爐爐門開啟機構，其為鉸鏈四桿機構，已知爐門的兩個位置及兩個活動鉸鏈的中心矩，鏈四桿機構，已知爐門的兩個位置及兩個活動鉸鏈的中心矩，

8、試設計加熱爐爐門開啟機構。試設計加熱爐爐門開啟機構。加熱爐爐門開啟機構加熱爐爐門開啟機構CopyRight ZDJ4.4 4.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計 1 1、按給定連桿的兩個位置設計四桿機構按給定連桿的兩個位置設計四桿機構 已知鉸鏈四桿機構連桿已知鉸鏈四桿機構連桿B1C1、B2C2的兩個位置，試設的兩個位置，試設計鉸鏈四桿機構。計鉸鏈四桿機構。CopyRight ZDJ4.4 4.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計 案例分析：案例分析：已知已知加熱爐爐門上兩個活動鉸鏈的中心矩為加熱爐爐門上兩個活動鉸鏈的中心矩為50mm50mm，爐門打開成水平位置時，要求爐門溫度較低的一

9、面，爐門打開成水平位置時，要求爐門溫度較低的一面朝上（如虛線所示），設固定鉸鏈安裝在朝上（如虛線所示），設固定鉸鏈安裝在YY軸線上，其相軸線上，其相關尺寸如圖所示，求此鉸鏈四桿機構其余三桿的長度。關尺寸如圖所示，求此鉸鏈四桿機構其余三桿的長度。CopyRight ZDJ4.4 4.4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計 2 2、按給定連桿的兩個位置設計四桿機構按給定連桿的兩個位置設計四桿機構 已知鉸鏈四桿機構連桿已知鉸鏈四桿機構連桿B1C1、B2C2 、 B3C3的三個位置，的三個位置，試設計鉸鏈四桿機構。試設計鉸鏈四桿機構。CopyRight ZDJ1 按照給定的連桿位置設計四桿機構按照給

10、定的連桿位置設計四桿機構A AD D此問題的本質是：已知活動鉸鏈，求固定鉸鏈（求活動鉸鏈軌跡圓的圓心）B1B2B3C1C2C32 按給定行程速度變化系數設計四桿機構按給定行程速度變化系數設計四桿機構AB=(ACAB=(AC2 2-AC-AC1 1)/2)/2BC=(ACBC=(AC1 1+AC+AC2 2)/2)/2ACAC1 1=BC-AB=BC-ABACAC2 2=BC+AB=BC+AB180180（K-1K-1） （K+1K+1）=確定比例尺確定比例尺llADlBClABADlBClABl,C C1 1D DB B1 1C C2 2B B2 2 A A O O9090 - - 9090

11、- - 曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構2aAB134CbvcHO90已知：已知：H，K ，e 求運動學尺寸。求運動學尺寸。eAc1c2BAB=(AC1-AC2)/2BC=AC1-ABBClABllBClAB3 按給定兩連架桿的對應位置設計四桿機構按給定兩連架桿的對應位置設計四桿機構剛化反轉法B B1 1D DB B2 2B B3 3E E1 1E E3 3A A A AD DB B3 3E E3 3A A3 3D DB B3 3E E3 3，C C1 1給定兩連架桿上三對對應位置的設計問題給定兩連架桿上三對對應位置的設計問題E E2 2 1 1 1 1 2 2 3 3 2 2 3 3B B1 1D

12、DE E1 1A AB B2 2E E2 2A A2 2 解析法設計平面四桿機構解析法設計平面四桿機構 建立方程式，根據已知參數對方程式求解建立方程式，根據已知參數對方程式求解用矢量法設計實現預期運動規律的四桿機構用矢量法設計實現預期運動規律的四桿機構已知：兩連架桿的三組對應位置已知：兩連架桿的三組對應位置要求：確定各構件的長度要求：確定各構件的長度步驟：步驟： 1 1、建立坐標系、建立坐標系 2 2、將各向量向坐標軸投影、將各向量向坐標軸投影dcbasinsinsincoscoscoscbacdbaadRcdRacbdcaRRRR3222221321,2)cos(coscos332211,;,;,把三組對應角位置把三組對應角位置帶入帶入, ,可得關于可得關于321,RRR的三元一次方程組的三元一次方程組A AB BC CD Dc cb ba ad dx xy y實驗法設計四桿機構實驗法設計四桿機構 連桿曲線連桿曲線 四桿機構在運動時，連桿作平面運動，連桿上任一點的軌跡為一封閉四桿機構在運動時，連桿作平面運動，連桿上任一點的軌跡為一封閉曲線，這些曲線稱為連桿曲線曲線，這些曲線稱為連桿曲線 連桿曲線的形狀隨點在連桿上的位置和構件的相對長度的不同而不同連桿曲線的形狀隨點在連桿上的位置和構件的相對長度的不同而不