第一篇：第五講 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)講義
第五講
平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)
平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用
一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式
1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2．雙曲柄機(jī)構(gòu) 3．雙搖桿機(jī)構(gòu)
二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式
1．改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸
曲柄搖桿機(jī)構(gòu)-----曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 2．改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸
偏心輪機(jī)構(gòu)可認(rèn)為是將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑擴(kuò)大，使之超過曲柄的長度演化而成的。3．選用不同的構(gòu)件為機(jī)架
（a）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（b）AB
平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)
一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件
1．鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件（1）存在周轉(zhuǎn)副的條件是：
?最長桿長度?其余兩桿長度之和①最短桿長度，此條件稱為桿長條件。
②組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿。（意即：連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿）2滿足桿長條件下，不同構(gòu)件為機(jī)架時(shí)形成不同的機(jī)構(gòu)
①以最短構(gòu)件的相鄰兩構(gòu)件中任一構(gòu)件為機(jī)架時(shí)，則最短桿為曲柄，而與機(jī)架相連的另一構(gòu)件為搖桿，即該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。
②以最短構(gòu)件為機(jī)架，則其相鄰兩構(gòu)件為曲柄，即該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。③以最短構(gòu)件的對(duì)邊為機(jī)架，則無曲柄存在，即該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。3.不滿足桿長條件的機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。
注：1）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：a + e ≤ b
2）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：a < b時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)； a > b時(shí)，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。
二、急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù)
1．極位與極位夾角
（1）極位：機(jī)構(gòu)的極限位置（即搖桿兩極限位置，曲柄與連桿兩次共線位置）。（2）極位夾角：搖桿處于兩極限位置時(shí)，曲柄與連桿兩次共線位置之間的夾角。（會(huì)作圖求極位夾角）（3）擺角：搖桿兩極限位置之間的夾角。2．急回運(yùn)動(dòng)
在一周中，曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)，但搖桿是不等速的：工作行程v1?空回行程v2，搖桿的這種運(yùn)動(dòng)性質(zhì)稱為急回運(yùn)動(dòng)。
3．行程速比系數(shù)K：衡量急回運(yùn)動(dòng)的程度。
v2t1?1180???K????v1t2?2180???注：極位夾角可用圖解法和解析法求得。4．結(jié)論：
??180?
K?1K?1
（1）K?1，即v2?v1，即機(jī)構(gòu)有急回特性?？赏ㄟ^此判定曲柄的轉(zhuǎn)向。
（2）當(dāng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)極位夾角?時(shí)，機(jī)構(gòu)便具有急回運(yùn)動(dòng)特性。（注：對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：無急回特性； b：偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：有急回特性。）（3）??,K?，機(jī)構(gòu)急回運(yùn)動(dòng)也越顯著。所以可通過分析?及?的大小，判斷機(jī)構(gòu)是否有急回運(yùn)動(dòng)及急回運(yùn)動(dòng)的程度。雷達(dá)天線的俯仰傳動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)無急回特性。
（4）急回運(yùn)動(dòng)的作用：在一些機(jī)械中可以用來節(jié)省動(dòng)力和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。三、四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角與死點(diǎn)
1．壓力角和傳動(dòng)角(會(huì)作圖)（1）壓力角?：從動(dòng)桿件受力方向和受力作用點(diǎn)速度方向之間所夾的銳角。
????90??。實(shí)際就是連桿與從動(dòng)桿件之間所夾的銳角。（2）傳動(dòng)角：壓力角的余角，（3）結(jié)論：?越小，機(jī)構(gòu)的傳力性能越好?？梢?是判斷機(jī)構(gòu)傳力性能是否良好的標(biāo)志。相應(yīng)有?越大，機(jī)構(gòu)的傳力性能越好。
最小傳動(dòng)角出現(xiàn)的位置
b2?c2?(d?a)2?1?arccos2bc 222b?c?(d?a)?2?arccos2bc或：
b2?c2?(d?a)2?2?180?arccos2bc或：。??1和?2中小者為?min
即?min出現(xiàn)在主動(dòng)曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一。注：
①導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角：
圖示導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，已知LAB=40mm，偏距e=10mm，試問：
若LAB為原動(dòng)件，試比較在e > 0和e=0兩種情況下，曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角，哪個(gè)是常數(shù)，哪個(gè)是變數(shù)，哪種傳力效果好？
解答：
對(duì)于e=0時(shí)的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)角?=90o、壓力角??0?均為一常數(shù)，對(duì)于e>0時(shí)的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，其導(dǎo)桿上任何點(diǎn)的速度方向不垂直于導(dǎo)桿，且隨曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，而滑塊作用于導(dǎo)桿的力總是垂直于導(dǎo)桿，故壓力角?不為零，而傳動(dòng)角0?< ??90?且是變化的。從傳力效果看，e=0的方案好。
②曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的?min
對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中：
2．死點(diǎn)
在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，搖桿CD為主動(dòng)件，連桿與從動(dòng)曲柄共線時(shí)，曲柄AB不能轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)頂死的現(xiàn)象。這個(gè)位置稱為死點(diǎn)。
（1）原因：連桿作用曲柄的力通過回轉(zhuǎn)中心A，對(duì)A點(diǎn)無矩，不能驅(qū)使其轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)角??0（2）改善方法：目的：使機(jī)構(gòu)能夠順利通過死點(diǎn)而正常運(yùn)轉(zhuǎn)。1.錯(cuò)列2.裝飛輪加大慣性 常見題型：
1.如圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知lBC?500mm，lCD?350mm，lAD?300mm，AD為機(jī)架。
試問：1．若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB為曲柄，求lAB的最大值； 2． 若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求lAB的最小值； 3． 若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求lAB的的取值范圍。
解題要點(diǎn)：
在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)由曲柄的條件中，其桿長條件是機(jī)構(gòu)
圖
有曲柄的根本條件。若滿足桿長條件，以最短桿或與最短桿相鄰的桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)則有曲柄；否則無曲柄；若不滿足桿長條件，無論取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，機(jī)構(gòu)均無曲柄，即為雙搖桿機(jī)構(gòu)。
解：1.因AD為機(jī)架，AB為曲柄，故AB為最短桿，有
lAB?lCD?lAD?lBC?350?300?500?150mm
lAB?150mm
max2.因AD為機(jī)架，AB及CD均為曲柄，故AD桿必為最短桿，有下列兩種情況：
若BC為最長桿（即AB為中間桿），則lAB?lBC?500，且lAD?lBC?lAB?lCD 故
lAB?lAD?lBC?lCD?300?500?350?450mm 得
450 ?lAB?500
若AB為最長桿，則lAB?lBC?500，且lAD?lAB?lBC?lCD 故
lAB?lBC?lCD?lAD?500?350?300?550mm 得
500 ?lAB?550
lABmin?450mm
3．如果機(jī)構(gòu)尺寸不滿足桿長條件，則機(jī)構(gòu)必為雙搖桿機(jī)構(gòu)。
若lAB為最短桿，則lAB?lBC?lCD?lAD
故
lAB?lCD?lAD?lBC?350?300?500?150mmlmm ABmax?150
若lAB為最長桿，則lAD?lAB?lBC?lCD
故
lAB?lBC?lBC?lAD?500?350?300?550mm
若lAB即不是最短桿，也不是最長桿，則lAD?lBC?lAB?lCD
故
lAB?lAD?lBC?lCD?300?500?350?450mm
若要保證機(jī)構(gòu)成立，則應(yīng)有
lAB?lBC?lCD?lAD?500?350?300?1150mm
故當(dāng)該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)時(shí), lAB的取值范圍為 150mm （浙工2015 （江蘇大學(xué)2014） 三、（20分）圖示連桿機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為lAB?40mm，lBC?65mm，lCD?50mm，lAD?20mm，lDE?20mm，lEF?70mm；構(gòu)件AB為原動(dòng)件，沿順時(shí)針方向勻速回轉(zhuǎn)；滑塊上的鉸鏈F的運(yùn)動(dòng)軌跡與鉸鏈A、D的連線在同一水平直線上。試確定：（1）鉸鏈A、B、C、D組成的四桿機(jī)構(gòu)的類型；（2）該四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角?min； （3）滑塊F的行程速度變化系數(shù)K。（山科2013、西安電子科技大2014） C90°EB AF D7 注：對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿的行程速比系數(shù)的確定（如下例）： 已知圖示六桿機(jī)構(gòu)，原動(dòng)件AB作等速回轉(zhuǎn)。試用作圖法確定：（1）滑塊5的沖程 H； （2）滑塊5往返行程的平均速度是否相同？行程速度變化系數(shù)K值；（3）滑塊處的最小傳動(dòng)角?min（保留作圖線）。（北交2008年） 解： （1）H??l(F1F2)?0.002?17?0.034m（2）不相等。 K?180???180??42180?????180??42??1.61 （3）?min?69? 題8-5圖解 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)： 用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 1．按連桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（1）已知活動(dòng)鉸鏈中心的位置 當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)的四個(gè)鉸鏈中心確定后，其各桿長度也就相應(yīng)確定了，所以根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定各桿的長度，可以通過確定四個(gè)鉸鏈中心的位置來確定。 例：要求連桿占據(jù)三個(gè)位置B1C1，B2C2，B3C3，求所對(duì)應(yīng)的四桿機(jī)構(gòu)。 分析：該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問題是確定兩固定鉸鏈A，D點(diǎn)的位置。由于B，C兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓，該圓的中心就是固定鉸鏈的位置。 B,B?中垂線b23-------------A 解：連B1,B2?中垂線b12 連23 連C1,C2?中垂線c12 連就可得四桿機(jī)構(gòu)。 C2,C3?中垂線c23------------D 2）已知固定鉸鏈中心位置（用反轉(zhuǎn)法，固化剛體） （ 西安電子科技大學(xué)2013年 （河北工業(yè)） 東華2013 180????K?1???180?K?K?1，已知K，則等于180???，2.按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu):原理：已知?，那么，利用機(jī)構(gòu)在極位時(shí)的幾何關(guān)系，再結(jié)合其它輔助條件即可進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)： 六、（15分）如圖6所示，已知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K?1.2，曲柄長度lAB?80mm，搖桿長度（1）連桿的長度lBC的值；（2）該機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角?min。lCD?300mm，搖桿最大擺角?max?45?。試求：（山科2012） 山科 (中礦2011、浙工2013)6圖示為一用于雷達(dá)天線俯仰傳動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知天線俯仰的范圍為30°，lCD=525mm，lAD=800mm。 試求：（1）曲柄和連桿的長度lAB和lBC ；（2）校驗(yàn)傳動(dòng)角是否大于等于40度（北交2007）解： K?1,??0?（1）由于雷達(dá)天線俯仰傳動(dòng)時(shí)不應(yīng)有急回作用，故有：（2）選取比例尺μl＝1mm/mm，并利用已知條件作圖如下： 四、（20分）圖4所示，現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)已知搖桿CD的長度為lCD?75mm，行程速度變化系數(shù)K?1.5，機(jī)架AD的長度為lAD?100mm，搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架間的夾角為??45?。試求曲柄的長度lAB和連桿的長度lBC。 CB?D A (河北工業(yè)2012) 東華2012（2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 已知： K，H，e 要求：設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 分析：關(guān)鍵求?；認(rèn)識(shí)到H相當(dāng)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的?。 設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知曲柄長度lAB?15mm，偏距e?10mm，要求最小傳動(dòng)角?min?60?。1）確定連桿的長度lBC;2）畫出滑塊的極限位置； 3）標(biāo)出極位夾角?及行程H;4）確定行程速比系數(shù)K。 （（（（哈工程2012 （3）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 已知：d，K。???（山科） （南理2013） 第五講 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)： 1．因?yàn)槠溥\(yùn)動(dòng)副一般為低副，為面接觸，故相同載荷下，兩元素壓強(qiáng)小，故可承受較大載荷；低副元素便于潤滑，不易磨損；低副元素幾何形狀簡單，便于制造。2．當(dāng)原動(dòng)件以同樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，若改變各構(gòu)件的相對(duì)長度，可使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3．利用連桿曲線滿足不同的規(guī)矩要求。4．增力、擴(kuò)大行程、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)（主要指多桿機(jī)構(gòu)）。 缺點(diǎn)： 1．較長的運(yùn)動(dòng)鏈，使各構(gòu)件的尺寸誤差和運(yùn)動(dòng)副中的間隙產(chǎn)生較大的積累誤差，同時(shí)機(jī)械效率也降低。2．會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)慣性力，一般的平衡方法難以消除，會(huì)增加機(jī)構(gòu)動(dòng)載荷，不適于高速傳動(dòng)。 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用 一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式 1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2．雙曲柄機(jī)構(gòu) 3．雙搖桿機(jī)構(gòu) 二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式 1．改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)-----曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 2．改變移動(dòng)副的尺寸 偏心輪機(jī)構(gòu)可認(rèn)為是將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑擴(kuò)大，使之超過曲柄的長度演化而成的。3．選用不同的構(gòu)件為機(jī)架 （a）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（b）AB 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí) 一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件 1．鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件（1）存在周轉(zhuǎn)副的條件是： ①最短桿長度?最長桿長度?其余兩桿長度之和，此條件稱為桿長條件。②組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿。（意即：連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿）2滿足桿長條件下，不同構(gòu)件為機(jī)架時(shí)形成不同的機(jī)構(gòu) ①以最短構(gòu)件的相鄰兩構(gòu)件中任一構(gòu)件為機(jī)架時(shí)，則最短桿為曲柄，而與機(jī)架相連的另一構(gòu)件為搖桿，即該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 ②以最短構(gòu)件為機(jī)架，則其相鄰兩構(gòu)件為曲柄，即該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。③以最短構(gòu)件的對(duì)邊為機(jī)架，則無曲柄存在，即該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。3.不滿足桿長條件的機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。例題： （中 礦） （山科） 二、急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù) 1．極位與極位夾角 （1）極位：機(jī)構(gòu)的極限位置（即搖桿兩極限位置，曲柄與連桿兩次共線位置）。（2）極位夾角：搖桿處于兩極限位置時(shí)，曲柄與連桿兩次共線位置之間的夾角。（會(huì)作圖求極位夾角）（3）擺角：搖桿兩極限位置之間的夾角。2．急回運(yùn)動(dòng) 在一周中，曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)，但搖桿是不等速的：工作行程v1?空回行程v2，搖桿的這種運(yùn)動(dòng)性質(zhì)稱為急回運(yùn)動(dòng)。 3．行程速比系數(shù)K：衡量急回運(yùn)動(dòng)的程度。 K?v2v1?t1t2??1?2?180180?????? ??180?K?1K?1 4．結(jié)論： （1）K?1，即v2?v1，即機(jī)構(gòu)有急回特性?？赏ㄟ^此判定曲柄的轉(zhuǎn)向。 （2）當(dāng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)極位夾角?時(shí)，機(jī)構(gòu)便具有急回運(yùn)動(dòng)特性。（注：對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：無急回特性； b：偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：有急回特性。） （3）??,K?，機(jī)構(gòu)急回運(yùn)動(dòng)也越顯著。所以可通過分析?及?的大小，判斷機(jī)構(gòu)是否有急回運(yùn)動(dòng)及急 回運(yùn)動(dòng)的程度。雷達(dá)天線的俯仰傳動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)無急回特性。 （4）急回運(yùn)動(dòng)的作用：在一些機(jī)械中可以用來節(jié)省動(dòng)力和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。三、四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角與死點(diǎn) 1．壓力角和傳動(dòng)角(會(huì)作圖) ?（1）壓力角：從動(dòng)桿件受力方向和受力作用點(diǎn)速度方向之間所夾的銳角。 （2）傳動(dòng)角?：壓力角的余角，??90??。實(shí)際就是連桿與從動(dòng)桿件之間所夾的銳角。 （3）結(jié)論：?越小，機(jī)構(gòu)的傳力性能越好?？梢?是判斷機(jī)構(gòu)傳力性能是否良好的標(biāo)志。相應(yīng)有?越大，機(jī)構(gòu)的傳力性能越好。 最小傳動(dòng)角出現(xiàn)的位置 ??1?arccosb?c?(d?a)2bc22222 2?或：2?arccos?b?c?(d?a)2bc22 22bc或：。 ?1和?2中小者為?min 即?min出現(xiàn)在主動(dòng)曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一。?2?180?arccosb?c?(d?a)注： ?①導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角： 傳動(dòng)角??90，且恒等于90 ②曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的?min ? 4 2．死點(diǎn) 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，搖桿CD為主動(dòng)件，連桿與從動(dòng)曲柄共線時(shí)，曲柄AB不能轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)頂死的現(xiàn)象。這個(gè)位置稱為死點(diǎn)。 （1）原因：連桿作用曲柄的力通過回轉(zhuǎn)中心A，對(duì)A點(diǎn)無矩，不能驅(qū)使其轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)角??0（2）改善方法：目的：使機(jī)構(gòu)能夠順利通過死點(diǎn)而正常運(yùn)轉(zhuǎn)。1.錯(cuò)列2.裝飛輪加大慣性 已知圖示六桿機(jī)構(gòu)，原動(dòng)件AB作等速回轉(zhuǎn)。試用作圖法確定：（1）滑塊5的沖程 H； （2）滑塊5往返行程的平均速度是否相同？行程速度變化系數(shù)K值；（3）滑塊處的最小傳動(dòng)角?min（保留作圖線）。（北交2008年） 解： （1）H??l(F1F2)?0.002?17?0.034m（2）不相等。 K?180???180????180??42?180??42??1.61 （3）?min?69? 題8-5圖解 用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 1．按連桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（1）已知活動(dòng)鉸鏈中心的位置 當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)的四個(gè)鉸鏈中心確定后，其各桿長度也就相應(yīng)確定了，所以根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定各桿的長度，可以通過確定四個(gè)鉸鏈中心的位置來確定。 例：要求連桿占據(jù)三個(gè)位置B1C1，B2C2，B3C3，求所對(duì)應(yīng)的四桿機(jī)構(gòu)。 分析：該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問題是確定兩固定鉸鏈A，D點(diǎn)的位置。由于B，C兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓，該圓的中心就是固定鉸鏈的位置。 B,B?b解：連B1,B2?中垂線b12 連23中垂線23-------------A 8 連C1,C2?中垂線c12 連C2,C3?中垂線c23------------D 就可得四桿機(jī)構(gòu)。 （2）已知固定鉸鏈中心位置（河北工業(yè)） 180???K?1???180?K??K?1，已知K，則180??，2.按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu):原理：等于已知?，那么，利用機(jī)構(gòu)在極位時(shí)的幾何關(guān)系，再結(jié)合其它輔助條件即可進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ?（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：(中礦2011) 例題：圖示為一用于雷達(dá)天線俯仰傳動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知天線俯仰的范圍為30°，lCD=525mm，lAD=800mm。 試求： （1）曲柄和連桿的長度lAB和lBC ； （2）校驗(yàn)傳動(dòng)角是否大于等于40度（北交2007）解： ?K?1,??0（1）由于雷達(dá)天線俯仰傳動(dòng)時(shí)不應(yīng)有急回作用，故有： （2）選取比例尺μl＝1mm/mm，并利用已知條件作圖如下： 四、（20分）圖4所示，現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)已知搖桿CD的長度為lCD?75mm，行程速度變化 ?系數(shù)K?1.5，機(jī)架AD的長度為lAD?100mm，搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架間的夾角為??45。試求曲柄的長度lAB和連桿的長度lBC。 CB?D A （2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 已知： K，H，e 要求：設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 分析：關(guān)鍵求?；認(rèn)識(shí)到H相當(dāng)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的?。 設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知曲柄長度lAB?15mm，偏距e?10mm，要求最小傳動(dòng)角?min?60?。 14（1）確定連桿的長度lBC;（2）畫出滑塊的極限位置；（3）標(biāo)出極位夾角?及行程H;（4）確定行程速比系數(shù)K。 題8-10圖 三、（20分）在圖示插床機(jī)構(gòu)中，滑塊5的移動(dòng)導(dǎo)路ee通過鉸鏈中心C，且垂直于AC。B、C、D三點(diǎn)共線。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)ABC的兩連架桿可作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，AB為原動(dòng)件，以?1等速轉(zhuǎn)動(dòng)。 （1）在機(jī)構(gòu)簡圖上繪出滑塊上E點(diǎn)的二極限位置E1、E2，并作出曲柄的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角? 1、?2； 5，B點(diǎn)軌跡與導(dǎo)路ee的交點(diǎn)B1、B2之間距（2）若要求滑塊的行程s?154 mm，行程速比系數(shù)K?1.B1B2?2s。試計(jì)算AB，AC的長度； （3）若壓力角?max?10，試計(jì)算連桿DE的長度。? （1）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)CDE中，當(dāng)C、D、E共線時(shí)，滑塊處在極限位置，即AB轉(zhuǎn)至AB1時(shí)，則CD轉(zhuǎn)至CD1，此時(shí)滑塊處于右邊極限位置E1。 當(dāng)AB繼續(xù)轉(zhuǎn)至AB2時(shí)，則CD逆時(shí)針轉(zhuǎn)至CD2，此時(shí)滑塊處于左邊極限E2。曲柄AB對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角? 1、?2如圖所示。（6分）（2）對(duì)心曲柄滑塊CDE中： 2lCD?s lCD?s2?77 mm ??極位夾角?K?1K?1?180??36? ???1?180???144 lAC?CB1?tg72?50.04 mm lAB?lACcos72??162 mm（7分） 15（3）在對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)CDE中，當(dāng)曲柄與導(dǎo)路ee垂直時(shí)，出現(xiàn)?max，sin?max?lCDCDl lDE?l?77DEsin?maxsin10??443.4 mm（7分） （3）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) ???已知：d，K。 練習(xí)題： 答：汽車前輪轉(zhuǎn)向使用了雙搖桿機(jī)構(gòu)，兩前輪分別和AB和CD相連。直線運(yùn)行時(shí)兩輪軸線平行，轉(zhuǎn)向后兩輪軸線不平行，其交點(diǎn)P理論上應(yīng)落在后輪軸軸的延長線上。汽車后輪驅(qū)動(dòng)橋采用采用汽車差速器，它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動(dòng)力的同時(shí)，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動(dòng)的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。1輪著地而3輪懸空時(shí)汽車能前進(jìn)，四輪全驅(qū)動(dòng)又稱全輪驅(qū)動(dòng)，是指汽車前后輪都有動(dòng)力?？砂葱旭偮访鏍顟B(tài)不同而將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩按不同比例分布在前后所有的輪子上，以提高汽車的行駛能力。四輪驅(qū)動(dòng)最大的好處就是動(dòng)力分布比較均勻，可以減少車身打滑，相對(duì)兩輪驅(qū)動(dòng)比較安全。 平面連桿機(jī)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì) 趙縣職教中心 翟偉波 [教材分析]平面連桿機(jī)構(gòu)能以簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且更以其獨(dú)特可靠的低副聯(lián)接形式，倍受廣大機(jī)械設(shè)計(jì)人員的矚目。其在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、冶金、化工、紡織、食品等機(jī)械中的應(yīng)用實(shí)例不勝枚舉。如此重要的教學(xué)內(nèi)容，只有探尋一種形式新穎、方法獨(dú)特的教學(xué)方法，才能收到良好的教學(xué)效果。 [教學(xué)對(duì)象分析] 機(jī)械制造專業(yè)的學(xué)生，普遍存在機(jī)械常識(shí)匱乏與對(duì)現(xiàn)實(shí)機(jī)械現(xiàn)象的有視無睹，該現(xiàn)象嚴(yán)重阻礙了專業(yè)課教學(xué)的進(jìn)程和效果。教師在教學(xué)過程中，應(yīng)充分考慮學(xué)生的現(xiàn)實(shí)情況，采取有效措施，讓學(xué)生建立機(jī)械意識(shí)，以思維理念的變化架起理論與實(shí)踐相結(jié)合的橋梁。 [對(duì)教師的要求] 教師在熟練掌握教材的基礎(chǔ)上，善于運(yùn)用生活中饒有興趣的機(jī)械現(xiàn)象導(dǎo)入新課，巧妙地制造懸念，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的強(qiáng)烈愿望。教師要發(fā)揮主導(dǎo)作用，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)、探索、創(chuàng)造的情境。教師要正確引導(dǎo)學(xué)生思維，讓學(xué)生積極主動(dòng)地做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。 一、教學(xué)目標(biāo)： 知道：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成。掌握：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件。熟悉：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本形式的形成條件。 二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本形式的形成條件。 三、教學(xué)方法： 誘趣探求，思維探索。 四、教具： 投影儀和屏幕、軟質(zhì)細(xì)桿：6cm（1根）、10cm（1根）、15cm（1根）、18cm（1根）、50cm（８根）、大頭針（若干枚）、小刀（8把） 五、教學(xué)過程： （一）提出問題、引發(fā)思維、誘趣探求 導(dǎo)入語：同學(xué)們都觀看過現(xiàn)場直播的電視節(jié)目，在這樣的節(jié)目當(dāng)中，攝影師最不想讓觀眾看到的圖像是什么？（稍頓） 學(xué)生回答： 1、質(zhì)量不好的畫面。 2、燈光不好、有陰影的畫面。 3、表演出現(xiàn) 錯(cuò)誤的畫面。 （一一否定、加強(qiáng)懸念，誘發(fā)求知欲）是電視畫面中出現(xiàn)攝影架的鏡頭。攝影師要想把多角度、多層次的電視畫面呈現(xiàn)在觀眾面前，這要?dú)w功于攝影機(jī)的驅(qū)動(dòng)架。究竟驅(qū)動(dòng)架采用了什么樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠讓攝影師隨心所欲，運(yùn)動(dòng)自如，訣竅就在四根小小的桿件上，下面我們來做一個(gè)模擬設(shè)計(jì)。 （二）示范操作，發(fā)展思維 [策略分析] 對(duì)于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件這一重要知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是根據(jù)三角形二邊之和大于第三邊的理論進(jìn)行不等式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，其過程繁瑣而刻板，效果欠佳。如果利用教具演示與思維點(diǎn)撥相結(jié)合的教學(xué)方法，學(xué)生會(huì)在寬松的課堂氣氛中獲得非常直觀的感性知識(shí)，既突破難點(diǎn)，又發(fā)展了學(xué)生思維。 取出四根桿件（6cm，10cm，15cm，18cm），用大頭針組成平面連桿機(jī)構(gòu)。分別以四根桿件為機(jī)架,演示并引導(dǎo)學(xué)生觀察兩個(gè)連架桿的運(yùn)動(dòng)情況.平面連桿機(jī)構(gòu)定義,類型(板書)測量四根桿件的長度并讓學(xué)生做記錄,計(jì)算最短桿與最長桿長度之和與其余兩桿長度之和的關(guān)系.引導(dǎo)學(xué)生探求曲柄存在條件 曲柄存在條件(板書).出示投影:鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本形式:曲柄搖桿機(jī)構(gòu),雙曲柄機(jī)構(gòu),雙搖桿機(jī)構(gòu)的形成條件.(三)動(dòng)手設(shè)計(jì) 深化思維 [策略分析] 該程序是“思維探索型”教學(xué)方法的中心環(huán)節(jié),學(xué)生感性認(rèn)識(shí)形成以后,要分組進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，邊設(shè)計(jì)，邊思考，既鞏固了理論知識(shí)，又提高了動(dòng)手能力，從而實(shí)現(xiàn)感性知識(shí)上升為理性知識(shí)，達(dá)到理論與實(shí)踐有效結(jié)合。分組：３２人，４人／組，共８組，由動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生擔(dān)任組長，發(fā)揮骨干作用。組長領(lǐng)取設(shè)計(jì)材料：軟質(zhì)細(xì)桿１根，大頭針若干，小刀一把。分配設(shè)計(jì)任務(wù)。 （１，２）組 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（３，４）組 雙曲柄機(jī)構(gòu)（５，６）組 雙搖桿機(jī)構(gòu) 最長桿＋最短桿≤其余兩桿長度之和。以最短桿的相對(duì)桿為機(jī)架。 （７，８）組 雙搖桿機(jī)構(gòu)：最長桿＋最短桿〉其余兩桿長度之和。巡回指導(dǎo)，及時(shí)解答學(xué)生疑問并糾正設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤操作。每組選派一人，表述設(shè)計(jì)思路，展示設(shè)計(jì)成果。 （四）探索創(chuàng)新，升華思維 ［策略分析］通過展示設(shè)計(jì)成果，學(xué)生心中普遍產(chǎn)生一種成就感，自然的心理傾向是學(xué)有所用，此時(shí)教師要善于捕捉學(xué)生心理，適時(shí)提問：究竟誰的設(shè)計(jì)成果能應(yīng)用在攝影機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上？課堂氣氛再度活躍，既升華學(xué)生思維，又能達(dá)到首尾呼應(yīng)，探索創(chuàng)新的目的。提問：究竟誰的設(shè)計(jì)成果能應(yīng)用在攝影機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上？ 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論?？偨Y(jié)發(fā)言：指出應(yīng)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。課堂小結(jié)：網(wǎng)絡(luò)知識(shí)體系。 教學(xué)反饋：自由研讀教材當(dāng)中列舉的應(yīng)用實(shí)例。布置作業(yè)：P118：３、４、５、６、７、８ 附：板書設(shè)計(jì)：平面連桿機(jī)構(gòu) 一、平面連桿機(jī)構(gòu) ３、基本類型 １、定義、特點(diǎn) （１）曲柄搖桿機(jī)構(gòu) ２、類型 條件： 二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)： （２）雙曲柄機(jī)構(gòu) １、組成 條件： ２、曲柄存在條件 （３）雙搖桿機(jī)構(gòu)（１） 條件：（２） 第十四單元平面連桿機(jī)構(gòu) 綜合題 1、如圖所示為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知各構(gòu)件長度LAB=55mm，LBC=40 mm，LCD=50 mm，LAD=25 mm，哪一個(gè)構(gòu)件固定可獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)？哪一個(gè)構(gòu)件固定可獲得雙曲柄機(jī)構(gòu)？哪一個(gè)構(gòu)件固定只可能獲得雙搖桿機(jī)構(gòu)？（說明理由） 題1圖 3、畫出下列機(jī)構(gòu)圖示位置的壓力角。 題3圖 4、試確定兩機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的擺角?和機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角。 題4圖 5、試用圖解法設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知搖桿長lCD＝100mm，行程速度變化系數(shù)K＝1.2，擺角Ψ＝45，固定鉸鏈中心A和D在同一水平線上。06、設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿夾緊機(jī)構(gòu)。已知連桿BC長度LBC=40㎜和它的兩個(gè)位置如示意圖所示。其中B1C1處于水平位置；B2C2為機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，此時(shí)原動(dòng)件CD處于鉛垂位置。（取μL=1mm/mm） 題6圖 7、設(shè)計(jì)一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知滑塊的行程s=50mm，偏距e=20mm，行程速比系數(shù)K=1.5，試用作圖法求曲柄的長度LAB和連桿的長度LBC。 題7圖 8、圖示為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知機(jī)架AD在同一條水平線上，K＝1.4，搖桿的長度LCD=60 mm及搖桿的擺角Φ=40°。試用圖解法設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)（取μL=2mm/mm） 題8圖（機(jī)構(gòu)示意圖）題9圖（機(jī)構(gòu)示意圖） 9、設(shè)計(jì)一擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，已知機(jī)架長度為50mm，行程速比系數(shù)K=2，求曲柄的長度。（取μL=1mm/mm） 一、選擇題 1、圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知桿長a = 120 mm，b = 200 mm，c = 280 mm，若要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，機(jī)架d 的取值范圍是（）mm。 A.C.2、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角是（）。 A.C.3、在下列機(jī)構(gòu)中，（）沒有急回性質(zhì)。A.C.4、在下列機(jī)構(gòu)中，有急回性質(zhì)的是（）。A.C.雙曲柄機(jī)構(gòu) D.擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) B.對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu) D.擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) B.曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 連桿與從動(dòng)搖桿之間所夾銳角的余角 D.極位夾角的余角 從動(dòng)搖桿兩個(gè)極限位置之間的夾角 B.連桿與從動(dòng)搖桿之間所夾銳角 200≤d≤360 D.200≤d≤400 120≤d≤200 B.200≤d≤320 5、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的桿長a = 60 mm，b = 80 mm，c = 100 mm，d = 90 mm。若以桿a為機(jī)架，則此四桿機(jī)構(gòu)（）。 A.C.有整轉(zhuǎn)副且有一個(gè)曲柄 D.有整轉(zhuǎn)副且有兩個(gè)曲柄 無整轉(zhuǎn)副，無曲柄存在 B.有整轉(zhuǎn)副而無曲柄存在 6、在下列平面四桿機(jī)構(gòu)中，無論以哪一構(gòu)件為主動(dòng)件，都不存在死點(diǎn)位置。（） A.C.7、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)利用（）可演化為偏心輪機(jī)構(gòu)。 A.C.8、車輛前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用的是什么機(jī)構(gòu)？（） A． C． 9、縫紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)，以下相關(guān)論述不正確的是哪個(gè)？（） A． B． C． D． 10、已知對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄長AB=20mm，問該機(jī)構(gòu)滑塊的行程H為多少？（） A． C． 20 mm＜H＜40 mm D． H=30 mm H=20 mm B． H=40 mm 踏板相當(dāng)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的曲柄。利用飛輪幫助其克服“死點(diǎn)位置。” 工作過程中可能會(huì)出現(xiàn)倒車或踩不動(dòng)的現(xiàn)象。應(yīng)用了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)且搖桿為主動(dòng)件。雙搖桿機(jī)構(gòu) D． 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) B． 雙曲柄機(jī)構(gòu) 移動(dòng)副取代回轉(zhuǎn)副 D.擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副 機(jī)架變換 B.改變構(gòu)件相對(duì)長度 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) D.曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu) B.雙搖桿機(jī)構(gòu) 二、判斷題 1、平面連桿機(jī)構(gòu)是由一些剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)。?????（2、平面四桿機(jī)構(gòu)中若有曲柄存在，則曲柄必為最短桿。???????（3、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)通過機(jī)架的改變，一定可以實(shí)現(xiàn)三種基本型式之間的轉(zhuǎn)換。??????（錯(cuò)） 4、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性是用急回特性系數(shù)K來表示，K愈小，則急回作用就愈明顯。??（對(duì) 5、實(shí)際生產(chǎn)中，常利用急回運(yùn)動(dòng)這個(gè)特性，來縮短工作時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。????????（對(duì) 6、極位夾角就是從動(dòng)件在兩個(gè)極限位置之間的夾角。????????（7、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，傳動(dòng)角越大，機(jī)構(gòu)的傳力性能越好。??????（8、四桿機(jī)構(gòu)有無死點(diǎn)位置，與何構(gòu)件為原動(dòng)件無關(guān)。????????（9、對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)而言，當(dāng)曲柄為原動(dòng)件時(shí)，從動(dòng)件搖桿與連桿無共線位置，所以無死點(diǎn)。???（對(duì) 10、在實(shí)際生產(chǎn)中，死點(diǎn)現(xiàn)象對(duì)工作都是不利的，必須加以克服。??（對(duì) 錯(cuò)）錯(cuò)） 對(duì) 錯(cuò)） 對(duì) 錯(cuò)） 對(duì) 錯(cuò)）錯(cuò)）錯(cuò)） 對(duì) 對(duì) 錯(cuò)） 對(duì) 錯(cuò)） ? 單擊這里查看答案： o 一、選擇題： 1、C 2、B 3、C 4、D 5、B 6、A 7、D 8、C 9、D 10、B o 二、判斷題： 1、對(duì) 2、錯(cuò) 3、錯(cuò) 4、錯(cuò) 5、對(duì) 6、錯(cuò) 7、對(duì) 8、錯(cuò) 9、對(duì) 10、錯(cuò)第二篇：第五講 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)講義
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第四篇：平面連桿機(jī)構(gòu)
第五篇：平面連桿機(jī)構(gòu)自測題
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