機械設計基礎機械設計基礎主要內容工程材料螺紋聯接平面機構的運動簡圖及自由度平面連桿機構凸輪機構間歇運動機構齒輪傳動齒輪系帶傳動鏈傳動軸/軸承/聯軸器Unit4平面連桿機構鉸鏈四桿機構的基本組成鉸鏈四桿機構的演化平面四桿機構的基本特性平面四桿機構的設計

思考題與作業一、鉸鏈四桿機構的組成平面連桿機構(planarlink)—所有構件均作平行于某一平面的運動，且構件之間只有低副連接。1、鉸鏈四桿機構的組成1234機架——固定不動構件連桿——不直接與機架相連的桿連架桿——與機架以運動副相連的桿曲柄——能做整周轉動搖桿——擺動一定角度

（曲柄搖桿、雙曲柄、雙搖桿）2、鉸鏈四桿機構的基本形式（1）曲柄搖桿機構（crank-rocker)（2）雙曲柄機構（double-crank)（3）雙搖桿機構（double-rocker)二、鉸鏈四桿機構的演化1、一個轉動副轉化為移動副（自由度個數不變）曲柄滑塊機構實例曲柄滑塊機構實例曲柄滑塊機構實例2、兩個轉動副轉化為移動副自由度個數仍然不變曲柄移動導桿機構實例正弦機構的應用運動副轉化機構的演化1234213413421234曲柄搖桿機構曲柄滑塊機構曲柄移動導桿機構3、曲柄搖桿機構的演化（1）取不同構件為機架，曲柄搖桿機構、雙曲柄、雙搖桿可以相互演化雙曲柄曲柄搖桿雙搖桿（2)曲柄存在的條件(GRASHOF)(a)最短桿+最長桿≤其他兩桿長度之和——格拉肖夫判別式以最短桿為機架時——必為雙曲柄機構以最短桿的相鄰桿為機架時——必為曲柄搖桿機構以最短桿的對面桿為機架時——必為雙搖桿機構(b)不滿足格拉肖夫判別式時，以任何桿為機架，皆為

雙搖桿機構123412341234例題例：AB=30,BC=50,CD=40,AD=45,取不同桿為機架

時，分別為何種機構1234BCDA曲柄搖桿機構的演化-改變機架（3）曲柄搖桿機構的演化-改變參數鉸鏈四桿機構實例4、曲柄滑塊機構的演化取不同構件為機架曲柄滑塊曲柄轉動（擺動）導桿曲柄搖塊定塊機構轉動導桿機構實例擺動導桿機構實例2134曲柄搖塊與定塊機構實例曲柄搖塊定塊機構5、曲柄移動導桿機構演化曲柄移動導桿機構雙滑塊機構擺動導桿滑塊機構雙轉塊機構雙滑塊機構實例擺動導桿滑塊機構與雙轉塊機構實例擺動導桿滑塊機構雙轉塊機構三、平面四桿機構的基本特性1、急回特性—速度與效率行程速度變化系數KC點平均速度：極位夾角θ極位夾角θ：輸出件位于兩極限位置時，對應輸入件曲柄兩位置之間的夾角（銳角）。連桿機構具有急回特性的條件：1)輸入件整周轉動；

2）輸出件往返運動；

3）極位夾角θ>0。機構急回特性的判斷2、壓力角與傳動角—力與效率機構壓力角α：不計摩擦、慣性和重力時，從動件上某點所受作用力的方向與該點速度方向之間所夾的銳角。機構傳動角γ：壓力角的余角，γ=900-α。（度量方便，γ愈大愈好，一般γ>400，大功率γ>500

）壓力角α，愈小愈好最小傳動角位置的判斷3、死點死點：α=900位置。1）此時無論驅動力多大，不能驅動從動件，應予以避免。2）死點分析（1）曲柄為主動件時，無死點位置；（2）搖桿為主動件時，曲柄與連桿共線的兩個位置是死點位置（圖中虛線位置）兩曲柄之一為主動件時，機構均無死點位置兩搖桿中任一桿為主動件時，機構都有一個死點位置（如圖中虛線位置之一）雙曲柄機構曲柄搖桿機構雙搖桿機構幾種基本四桿機構死點位置的分析名稱機構的死點位置分析死點分析（1）曲柄為主動件時，機構無死點位置；（2）滑塊為主動件時，機構有兩個死點位置（圖中虛線位置）

曲柄或導桿為為主動件時，機構均無死點位置；（1）曲柄為主動件時，機構無死點位置；（2）導桿為主動件時，機構有兩個死點位置（圖中虛線位置）偏置曲柄滑塊機構擺動導桿機構轉動導桿機構3）死點利用鉆床夾具折疊式靠椅之死點位置四、平面四桿機構的設計（幾何法）1、給定連桿位置時，四桿機構的設計2、給定K時四桿機構的設計例：已知搖桿長度LCD，搖桿擺角ψ及行程速度變化系數K，設計曲柄搖桿機構。

（1）LCD=1.5m，ψ=300，K=1.5；（2）LCD=150mm，K=1。3、給定運動軌跡時四桿機構的設計連桿曲線是一條高次方的代數曲線，一般借助連桿曲線圖譜來設計四桿機構連桿曲線圖譜—放映機(1)連桿曲線圖譜—放映機(2)連桿曲線圖譜—機器人連桿曲線圖譜應用實例4、四桿機構的設計問題車輛前輪轉向機構車門啟閉機構港口起重機思考題四/1格拉肖夫判別式是指：鉸鏈四桿機構中最短桿與最常桿長度之和

其他兩桿長度之和。機構的壓力角指：從動件上某點所受

的方向與該點

的方向所夾銳角，設計機構時注意控制最大壓力角αmax

許用壓力角。機構傳動角γ指：壓力角的

，γ值愈

愈好，理想情況γ=

。機構處于死點位置時，機構的壓力角α=

度。在桿長不等的鉸鏈四桿機構中，若L1=L2=L3<L4，且四邊長順序鉸接，則以L4為機架時，該機構是

機構。思考題四/2在桿長不等的鉸鏈四桿機構中，若L1=L2=L3>L4，且四邊長順序鉸接，則：以L4為機架時，該機構是

機構；以L3為機架時，該機構是

機構；以L2為機架時，該機構是

機構。曲柄搖桿機構中，曲柄為主動件。當從動件處于兩極限位置時，

（A，搖桿，B，曲柄，C，連桿）在該兩位置時所夾的銳角為極位夾角。曲柄搖桿機構中，當

（A，曲柄，B，搖桿）為主動件，在曲柄與

（A，機架，B，連桿）共線時，機構處于死點位置。此時機構的壓力角=900。思考題四/3四桿機構中，已知各桿長度，LAB=40mm，LBC=90mm，LCD=60mm，LAD=80mm。試問：固定

桿，為曲柄搖桿機構；固定

桿，為雙曲柄機構；固定

桿，為雙搖桿機構。當行程速比系數K=

（A，〈1，B，=1，