1、第八章第八章 平面連桿機構及其設計平面連桿機構及其設計8-1 連桿機構及其傳動特點連桿機構及其傳動特點8-2 平面四桿機構的類型和應用平面四桿機構的類型和應用8-3 平面四桿機構的基本知識平面四桿機構的基本知識8-4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計8-5 多桿機構多桿機構 連桿機構常用其所含的桿數而命名， 故此類機構統稱為連桿機構。8-1 連桿機構及其傳動特點連桿機構及其傳動特點1.應用舉例契貝謝夫四足步行機構（圖片、動畫）2.連桿機構曲柄滑塊機構擺動導桿機構此類機構的共同特點：l機構的原動件1和從動件3的運動都需要經過連桿2來傳動。l機構中的運動副一般均為低副。 故此類機構也稱低副機構

2、。l連桿機構中的構件多呈現桿的形狀，故有四桿機構、六桿機構等。例 鉸鏈四桿機構 故常稱構件為桿。 構件多呈現桿的形狀； 可實現多種運動變換和運動規律； 連桿曲線形狀豐富，可滿足各種軌跡要求。缺點： 運動鏈長，累積誤差大，效率低； 慣性力難以平衡，動載荷大，不宜用于高速運動； 一般只能近似滿足運動規律要求。連桿機構及其傳動特點連桿機構及其傳動特點(2/2)3.傳動特點 運動副一般為低副；優點：8-2 平面四桿機構的類型和應用平面四桿機構的類型和應用1.四桿機構的類型（1）基本型式鉸鏈四桿機構等腰梯形機構（2）演化形式 其他型式的四桿機構可以認為是由基本型式的四桿機構演化而來的， 其演化方法有：1

3、）改變構件的形狀及運動尺寸2）改變運動副的尺寸曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構平行四邊形機構逆平行四邊形機構例鉸鏈四桿機構的倒置曲柄滑塊機構的倒置雙滑塊機構的倒置4）運動副元素的逆換2.四桿機構的應用（1）基本型式四桿機構的應用（2）演化型式四桿機構的應用平面四桿機構的類型和應用平面四桿機構的類型和應用(2/2)3）選用不同的構件為機架（即機構的倒置）8-3 平面四桿機構的基本知識平面四桿機構的基本知識1.鉸鏈四桿機構有曲柄的條件 最短桿長度最長桿長度其余兩桿長度之和； 組成該周轉副的兩桿中必有一桿為最短桿。（2）鉸鏈四桿機構有曲柄的條件 最短桿為連架桿或機架。例1 鉸鏈四桿機構（1）周轉副的

4、條件1）各桿長度滿足桿長條件其中第一個條件稱為桿長條件。 各桿長度應滿足桿長條件；2）各桿長度不滿足桿長條件 此時不論以何桿為機架，機構均為雙搖桿機構。 則機構為雙曲柄機構； 當最短桿為連架桿時，如果各桿長度不滿足桿長條件，則機構無周轉副，例2 偏置曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構有曲柄的條件： 最短桿長度偏距連桿的長度； 連架桿為最短桿。對心曲柄滑塊機構有曲柄的條件： 最短桿長度連桿的長度； 連架桿為最短桿。平面四桿機構的基本知識平面四桿機構的基本知識(2/5)則機構為曲柄搖桿機構；當最短桿的相對桿為機架時， 當最短桿為機架時，機構為雙搖桿機構。結論：如果鉸鏈四桿機構各桿長度滿足桿長條件，2.急

5、回運動和行程速比系數（1）急回運動 當主動件曲柄等速轉動時，從動件搖桿擺回的平均速度大于擺出的平均速度，搖桿的這種運動特性稱為急回運動。（2）行程速比系數Kv2v1K =180 180 =結論且 角越大，K值越大，機構的急回性質也越顯著。例1 牛頭刨床機構當機構存在極位夾角 時，機構便具有急回運動特性；例2 對心曲柄滑塊機構例3 偏置曲柄滑塊機構平面四桿機構的基本知識平面四桿機構的基本知識(3/5) 連桿BC與從動件CD之間所夾的銳角 稱為四桿機構在此位置的傳動角。且 90 90 最小傳動角的確定： 對于曲柄搖桿機構， min出現在主動件曲柄與機架共線的兩位置之一。為了保證機構傳力性能良好，應

6、使min40 50。3四桿機構的傳動角 對于曲柄搖桿機構，以搖桿CD為主動件，則當連桿與從動件曲柄共線時，機構的傳動角0， 這時主動件CD 通過連桿作用于從動件AB上的力恰好通過其回轉中心，出現了不能使構件AB 轉動的“頂死” 現象， 機構的這種位置稱為“死點”。4.死點例2 曲柄滑塊機構例3 擺動導桿機構例1 曲柄搖桿機構平面四桿機構的基本知識平面四桿機構的基本知識(4/5)（1）克服死點的方法 1）利用安裝飛輪加大慣性的方法，借慣性作用使機構闖過死點。 2）采用將兩組以上的同樣機構組合使用，且使各組機構的死點位置相互錯開排列的方法。（2）死點的應用例1 飛機起落架收放機構例2 折疊式桌的折

7、疊機構平面四桿機構的基本知識平面四桿機構的基本知識(5/5)5連桿機構的運動連續性8-4 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計1. 連桿機構設計的基本問題例1 流量指示機構例2 牛頭刨床機構（2）滿足預定的連桿位置要求 連桿機構設計的基本問題是根據給定的要求選定機構的型式，確定各構件的尺寸，同時還要滿足結構條件、動力條件和運動連續條件等。（1）滿足預定的運動規律的要求即滿足兩連架桿預定的對應位置要求（又稱實現函數的問題)；即要求連桿能占據一系列預定位置例1 小型電爐爐門的開閉機構滿足給定行程速比系數K的要求等。（又稱剛體導引問題）。（3）滿足預定的軌跡要求 圖解法、解析法和實驗法。 即要求在機

8、構的運動過程中，連桿上某些點的軌跡能滿足預定的軌跡要求。 例1 鶴式起重機例2 攪拌機構連桿機構的設計方法有：2. 用解析法設計四桿機構（1）按預定的運動規律設計1）按預定的兩連架桿對應的位置設計2）按期望函數設計四桿機構（2）按預定的連桿位置設計平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計(2/6)（3）按預定的運動軌跡設計例1 例23. 用作圖法設計四桿機構ABCD固定鉸鏈 A、D ：活動鉸鏈 B、C ： 圓心 圓或圓弧BiCii =1、2、NEiFi圖解設計問題作圖求解各鉸鏈中心的位置問題。各鉸鏈間的運動關系：3.1 圖解設計的基本原理平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計(3/6) 接下來，將原

9、機構的各位置的構型均視為剛體，并向某一選定位置相對移動，使新機架的各桿位置重合，便可得新連桿相對于新機架的各個位置，即實現了機構的倒置。 這樣，就將求活動鉸鏈的位置問題轉化為求固定鉸鏈的位置問題了。這種方法又稱為反轉法。 為了求活動鉸鏈的位置，可將待求活動鉸鏈所在的桿視作新機架，而將其相對的桿視為新連桿。機構的倒置原理平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計(4/6)3.2圖解設計的具體方法（1）按連桿預定的位置設計1）已知活動鉸鏈中心的位置2）已知固定鉸鏈中心的位置求解條件討論：當N3時，當N2時，當N4時，當N5時，（2）按兩連架桿預定的對應位置設計四桿機構1）已知兩連架桿三對對應位置2）已知

10、兩連架桿四對對應位置有唯一解；有無窮多解；可能有無窮多解；可能有解或無解；平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計(5/6)（3）按給定的行程速比系數設計四桿機構例1 曲柄搖桿機構例2 曲柄滑塊機構例3 擺動導桿機構4. 用實驗法設計四桿機構（1）按兩連架桿的多對對應位置設計（2）按預定的軌跡設計平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計(6/6)8-5 多桿機構多桿機構1.多桿機構的功用（1）取得有利的傳動角（2）獲得較大的機械利益（3）改變從動件的運動特性（4）實現從動件帶停歇的運動（5）擴大機構從動件的行程（6）使機構從動件的行程可調（7）實現特定要求下的平面導引 結論 由于多桿機構的尺度參數較多，因此它可以滿足更為復雜的或實現更加精確的運動規律要求和軌跡要求。但其設計也較困難。（1）多桿機構的分類1）按桿數分五桿、六桿、八桿機構等；2）按自由度分單自由度、兩自由度和三自由度多桿機構。（2）六桿機構的分類1）瓦特（Watt）型，有型、型兩種。多桿機構多桿機構(2/3)2.多桿機構的類型a)b)a)b)瓦特型斯蒂芬森型