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1、Theory of Machines and Mechanisms (机械原理),Chapter1 Introduction Chapter2 Structural Analysis of Planar Mechanisms Chapter3 Kinematic Analysis of Mechanisms Chapter4 Planar Linkage Mechanisms Chapter 5 Cam Mechanisms Chapter 6 Gear Mechanisms Chapter 7 Gear Trains Chapter 8 Other Mechanisms in Common
2、Use Chapter 9 Balancing of Machinery Chapter 10 Motion of Mechanical Systems and Its Regulation Chapter 11 Efficiency of Machine,Chapter 4 Planar Linkage Mechanisms,本章重点： 平面四杆机构的类型、 基本知识和设计。 本章难点： 平面四杆机构的设计。,4.1 Characteristics of Planar Linkage Mechanisms,all kinematic pairslower pairs,契贝谢夫四足机器人,Ad
3、vantages:,1.The main advantage is their better ability to trap lubricant between enveloping surface. (便于润滑、寿命长)The contact pressure is lower. 2.The lower pairs are easy to manufacture.,Disadvantages:,1.It is difficult to perform precision motion 2.Low speed 3.Difficult to balance,So,the linkage is p
4、referred for low speed and heavy load situation.,4.2 The Types of Four-bar Linkages,4.2.1 The Basic Form of Four-bar Mechanism,Revolute Four-bar Mechanism铰链四杆机构,所有运动副均为转动副的机构,side links(连架杆)1 需要收起落架时，转动CD即可。,原动件作匀速转动，从动件相对机架作往复运动的机构，从动件正行程和反行程的平均速度不相等。这种特性称急回运动特性。,4.3.4 Quick Return Characteristics-
5、急回特性,Crank : rotate in a constant angle velocity,Driven links (rocker, slider) : the working strokeslower speed,the return stroke faster speed,Quick-return mechanism,V工作V回程，所以急回运动特性可缩短非生产时间，提高劳动生产率。例：牛头刨床机构,正行程：曲柄AB1AB2 ， 1， t1=1/1 摇杆C1DC2D， ， 3=/t1 慢,反行程：曲柄AB2AB1， 2(2 1) ， t2=2/1（t1） 摇杆C2DC1D， ， ”3
6、=/t2快,Kcoefficient of travel speed variation. K1 从动件行程速度变化系数。,crank acute angle between the two limiting positions 0，1800,越大，急回特性越显著,为极位夹角：,offset slider-crank mechanism偏置曲柄滑块机构：,3.其他具有急回特性的机构,If the driving crank AB rotates clockwise with constant angular velocity, the slider will take a longer tim
7、e in its rightward(向右) stroke than in its leftward(向左) stroke.,Since =0o, an in-line(对心) slider-crank mechanism has no quick-return characteristics.,Oscillating Guide-bar Mechanism 摆动导杆机构：,4.4 Dimensional Synthesis of Four-bar Linkages,连杆机构的设计有二个任务：机构选型（称为型综合）和确定机构的尺寸（称为尺度综合）。,Usually, different pro
8、blems will use different methods. Graphical method图解法 Analytical method解析法 Experimental method实验法,Dimensional synthesis(综合) of a mechanism is the determination of the kinematic dimensions necessary to achieve(获得) the required motion.,固定铰链 A、D ：,活动铰链 B、C ：,圆心,圆或圆弧,图解设计问题作图求解各铰链中心的位置问题。,各铰链间的运动关系：,图解设
9、计的基本原理,i =1、2、N,4.4.1、Body Guidance 1、The fixed pivots have not been determined 已知B，C及连杆的三个位置，设计该铰链四杆机构。, B点绕A点、C点绕D点定轴转动, 连接B1B2、B2B3； 作B1B2、B2B3垂直平分线交于A点； 连接C1C2、C2C3； 作C1C2、C2C3垂直平分线交于D点。,给出B、C三个位置，A、D位置唯一 给出B、C二个位置，A、D位置无穷 （需加其他条件方可获得唯一解）,2、 The fixed pivots have been determined 已知A，D及连杆MN的三个位置，
10、设计该铰链四杆机构。,接下来，将原机构的各位置的构型均视为刚体，并向某一选定位置相对移动，使新机架的各杆位置重合，便可得新连杆相对于新机架的各个位置，即实现了机构的倒置。,这样，就将求活动铰链的位置问题转化为求固定铰链的位置问题了。,这种方法有时又称为反转法。,为了求活动铰链的位置，可将待求活动铰链所在的杆视作新机架，而将其相对的杆视为新连杆。,机构的倒置原理,以E1F1为机架，E1F1为原位,1、刚化AE2F2D，使得E2F2与E1F1重合，求得A、D,2、刚化AE3F3D，使得E3F3与E1F1重合，求得A 、 D ,3、作A A 、 A A 的公垂线交于B1,4、作D D、 D D 的公
11、垂线交于C1,AB1C1D便是所求,求解步骤动画,4.4.2 Function Generation 按给定两连架杆的位置设计四杆机构,目的：求解出铰链C。 引入转换机架的思想，采用反转法求得。, 作DE1B2DE2B2，得B2； 作DE1B3DE3B3，得B3； 作B1B2、B2B3的垂直平分线， 交点就是所求C1。,连杆长度： b=ul B1C1 摇杆长度： c=ul D1C1,4.4.3 Design of Quick Return Mechanisms 1、按K设计四杆机构,已知：曲柄摇杆机构，摇杆CD长度，摆角，K 设计此机构（确定A,曲柄和连杆长）, 由(1)式算出极位夹角； 任选
12、D的位置，按已知条件作出 摇杆极限位置DC1和DC2; 作C2C1OC1C2O90 得C1O与C2O交点O; 以O为圆心，OC1为半径作辅助圆， A点在圆弧上任选。,2、 Oscillating guide-bar mechanism,Known: K (time ratio) lAD(the frame),Require: lAB,D,4.4.4 Path Genaration 实现给定点的运动轨迹实验法,设计时确定: 1、各杆的长度比例。2、描绘连杆曲线的点的位置,图谱法,Attentions (this chapter):,The types of four-bar linkages C
13、onditions for having a crank Pressure angle and transmission angle Dead point and quick return characteristic Dimentional synthesis of fourbar linkages,Question ?,杆件数目？,运动副类型？,连杆机构类型？,课外实践作品,仿生尺蠖机构,Homework,Read book p43-57. 2. Exercise p66:4-3,4-4(1),(2):a,b,c,d 4-5,4-6,复习思考题 1、如何依照各杆长度判别铰链四杆机构的型式？
14、 2、平面四连杆机构最基本形态是什么？由它演化为其它平面四杆机构，有哪些具体途径？ 3、图示摆动导杆机构中，AB杆匀角速转动。该机构存在的几何条件是什么？给定其摆杆的行程速度变化系数K后，怎么用K值表达AB和AC杆的长度关系？,习题 1、图示铰链四杆机构，已知：lBC=50mm，lCD=35mm，lAB=30mm，AD为机架， （1）若此机构为曲柄摇杆机械，且AB为曲柄，求lAB的最大值： （2）若此机构为双曲柄机构，求lAB的范围； （3）若此机构为双摇杆机构，求lAB的范围。,题1图,题2图,2、图示两种曲柄滑块机构，若已知a=120mm，b=600mm，对心时e=0及偏置时e=120mm
15、，求此两机械的极位夹角及行程速比系数K。又在对心曲柄滑块机构中，若连杆BC为二力杆件，则滑块的压力角将在什么范围内变化？,3、图示六杆机构，已知（单位mm）：l1=20，l2=53，l3=35，l4=40，l5=20，l6=60，试确定：1）构件AB能否整周回转？2）滑块行程h；3）滑块的行程速度变化系数K；4）机构DEF中的最大压力角max。,4、图示机床变速箱中操纵滑动齿轮的操纵机构，已知滑动齿轮行程H=60mm，lDE=100mm，lCD=120mm，lAD=250mm，其相互位置如图所示。当滑动齿轮在行程的另一端时，操纵手柄朝垂直方向，试设计此机构。,5、设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K=1.5，滑块的冲程lC1C2=50mm，导路的偏距e=20mm，求曲柄长度lAB和连杆长度lBC。,
