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1、第二章,平面連桿機構(gòu),內(nèi)容：,1）機構(gòu)的組成 2）平面機構(gòu)運動簡圖 3）機構(gòu)的自由度,目的：,研究機構(gòu)在何種條件下可動，具 備何種條件時具有確定的相對運 動。,本章內(nèi)容及目的,1、構(gòu)件：,組成：,2、構(gòu)件的自由度：,獨立運動的單元體。,由單個或多個零件剛性構(gòu)成。,構(gòu)件所具有的獨 立運動的數(shù)目。,一、機構(gòu)的組成,3、約束：,4、運動副：,構(gòu)件的約束數(shù)=構(gòu)件失去的自由度,對獨立運動的限制。,兩個構(gòu)件直接接觸，并能產(chǎn)生 一定相對運動的聯(lián)接。,1）、按約束類型分：,,,,,,2）、根據(jù)構(gòu)件間接觸形式分：,點、線接觸的 運動副。,高副：,面接觸的 運動副。,低副：,低副：,轉(zhuǎn)動副：自由度為1 約束數(shù)
2、: 平面內(nèi)為2 空間為5,移動副：自由度為1 約束數(shù): 平面內(nèi)為2 空間為5,平面高副：,自由度為2 約束數(shù)： 平面內(nèi)為1 空間為4,,在平面內(nèi)： 低副：自由度為1，約束數(shù)為2 高副：自由度為2，約束數(shù)為1,齒輪副：,1、 機構(gòu)運動簡圖,去掉構(gòu)件的結(jié)構(gòu)外 形，按一定比例將構(gòu)件 用簡單線條表示，運動 副用特殊符號表示，能 說明各構(gòu)件間相對運動 關(guān)系的簡單圖形。,,二、平面機構(gòu)運動簡圖,2、運動副及構(gòu)件的表示方法,1）、運動副:,移動副:,轉(zhuǎn)動副:,凸輪副:,齒輪副:,2）、構(gòu)件:,固定件:,同一構(gòu)件:,兩副構(gòu)件:,三副構(gòu)件:,3、 機構(gòu)運動
3、簡圖的畫法,步驟：,1、將機構(gòu)動起來，確定原動件,從 動件,固定件，運動副和構(gòu)件數(shù)。,2、選擇多數(shù)構(gòu)件的運動平面為投 影面。,3、選擇比例尺，從原動件出發(fā)， 按規(guī)定符號依次畫出運動副及 構(gòu)件。,4、標(biāo)尺寸，算自由度。,1、平面機構(gòu)的自由度公式,機構(gòu)相對與機架所具有的獨立運 動的數(shù)目。,若機構(gòu)中有K個構(gòu)件，其中活動構(gòu)件數(shù)為 n=K-1，機構(gòu)的總自由度為：3n,若機構(gòu)中有PL個低副，失去自由度為：2PL,若機構(gòu)中有PH個高副，失去自由度為：PH,則平面機構(gòu)自由度為：,F=3n-2PL-PH,機構(gòu)的自由度,三、平面機構(gòu)自由度,若F=1，則機構(gòu)獨立運動數(shù)目為1，需要一個原動 件帶動，其他構(gòu)件就具
4、有確定運動；,2、 機構(gòu)具有確定運動的條件,若F=0，此機構(gòu)相當(dāng)于機架，不能動。,若F0，此機構(gòu)具有的獨立運動數(shù)目大于零，可動。,若F=2，則機構(gòu)獨立運動數(shù)目為2，需要兩個原動 件帶動，其他構(gòu)件就具有確定運動。,同理：若F=m,需m個原動件,其他構(gòu)件有確定運動。,機構(gòu)的自由度數(shù)=機構(gòu)的原動件數(shù),3、平面機構(gòu)自由度的計算,例1：,n=3,,PL=4,,PH=0,,例2：,n=4, PL=5, PH=0,例3：,n=3, PL=4, PH=0,例4：,n=7,,PL=6,,PH=0,顯然，錯誤！,四、計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項,1、復(fù)合鉸鏈：,兩個以上的構(gòu)件在同一點鉸接, 所形成的轉(zhuǎn)動副稱
5、為復(fù)合鉸鏈.,若有m個構(gòu)件在同一點連接，則低副數(shù)為(m-1)。,如：,PL=2,PL=3,再看上述例4：,n=7,,PL=10,,PH=0,2、 局部自由度：,對整個機構(gòu)的輸入輸出無影響的自由度。,n=3, PL=3, PH=1,不對！,n=2,,PL=2,,PH=1,,,是,不是,3. 虛約束：,對機構(gòu)的運動不起作用的約束。,,n=3, PL=4, PH=0,若加上5桿，使,n=4, PL=6, PH=0,,1）、若兩構(gòu)件在多處接觸形成移動副 或轉(zhuǎn)動副，且移動（轉(zhuǎn)動）方向一致， 則只考慮一處約束，其它看作虛約束； 若兩構(gòu)件在多處形成高副, 也只考慮一 處接觸。如下圖所示：,,2）、對機構(gòu)運動
6、不起作用的結(jié)構(gòu)對稱部分所帶來的約束，也是虛約束。,,2）、對機構(gòu)運動不起作用的結(jié)構(gòu)對稱部分所帶來的約束，也是虛約束。,,n=3,,PL=3,,PH=2,例題1：計算下列機構(gòu)的自由度。,1.,n=8,,PL=11,,PH=1,2.,n=6,,PL=8,,PH=1,3.,n=4,,PL=4,,PH=2,例題2：計算說明下列機構(gòu)運動是否確定， 若不確定，如何改正。,1.,n=5,,PL=7,,PH=1,即：機構(gòu)不能運動。,將D點改成如圖：,n=6,,PL=8,,PH=1,2.,n=3,,PL=4,,PH=1,即：機構(gòu)不能運動。,將D點改為如左圖：,n=4,,PL=5,,PH=1,,連桿機構(gòu)低副機構(gòu)
7、,1.面接觸，耐磨損,承 受載荷大。 2.制造簡便，易于獲得 較高的制造精度。,1.低副間的間隙易產(chǎn)生 積累誤差。 2.設(shè)計復(fù)雜，不易精確實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律。,2-2 平面四桿機構(gòu)的類型,一、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式,組成：,構(gòu)件1，3 ---連架桿 構(gòu)件 2 --- 連桿 構(gòu)件 4 --- 機架,曲柄：能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿。 搖桿：只能在一定角度范圍內(nèi)擺動的 連架桿.,擺轉(zhuǎn)副：組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件不能整周 對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動副稱為擺轉(zhuǎn)副。,基本型式：,3.雙搖桿機構(gòu),1.曲柄搖桿機構(gòu),2.雙曲柄機構(gòu),1、曲柄搖桿機構(gòu),,雷達天線俯仰機構(gòu),,縫紉機的腳踏板機構(gòu),2、雙曲柄機構(gòu),慣性篩,平
8、行四邊形機構(gòu)： 有運動不確定因素。,機車車輪的聯(lián)動機構(gòu),反平行四邊形機構(gòu)： 車門開閉機構(gòu)。,,3、雙搖桿機構(gòu),等腰梯形機構(gòu): 用于汽車，拖拉機 的轉(zhuǎn)向機構(gòu)。,鑄造用的翻箱機構(gòu),*急回特性,平面四桿機構(gòu)的基本知識,曲柄勻速轉(zhuǎn)動，擺桿變速搖動，急回運動如下：,*死點位置,,基本形式的應(yīng)用,二、曲柄滑塊機構(gòu),改變構(gòu)件形狀和相對尺寸,,對心曲柄 滑塊機構(gòu),偏心曲柄 滑塊機構(gòu),雙滑塊機構(gòu),,雙滑塊機構(gòu)種類：,,雙滑塊機構(gòu)種類：,雙滑塊機構(gòu)種類：,,擴大轉(zhuǎn)動副,,三、偏心輪機構(gòu),選用不同構(gòu)件為機架所得機構(gòu),,四、導(dǎo)桿機構(gòu),擺動導(dǎo)桿機構(gòu),轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu),,,設(shè)計的基本問題,1.按照給定從動件的運動規(guī)律（位置、速度、加速度）設(shè)計四桿機構(gòu)。 2.按照給定點的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)。,按給定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu),1)已知：連桿的兩位置B1C1和B2C2，設(shè) 計滿足該兩位置的四桿機構(gòu)。,解：,,,,b12,A,,,,c12,D,,1)已知：連桿的兩位置B1C1和B2C2，設(shè) 計滿足該兩位置的四桿機構(gòu)。,解：,連接 ，作 其垂直平分線b12 A點在b12上任找。,連接 ，作 其垂直平分線c12 D點在c12上任找。,二、按給定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu),解：,步驟同上類似。（但有唯一解。）,,,,,,,,,
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