機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第2章

1、第第2章章 內(nèi) 容連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性 重 點(diǎn) 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型、平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性。二、特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：全低副（面接觸），利于潤滑，故磨損小、傳載大、壽命長；易加工，精度高，制造成本低等。1 1 平面平面連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn) 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)計(jì)算較復(fù)雜，慣性力不易平衡等。三、應(yīng)用： 實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律；實(shí)現(xiàn)給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。一、定義：若干剛性構(gòu)件，由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接所組成的平面機(jī)構(gòu)。攪拌機(jī)鶴臂吊夾緊機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架

2、2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式基本型式基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到。，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到。名詞解釋：名詞解釋：曲柄曲柄作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；連桿連桿作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；連架桿連架桿與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；搖桿搖桿作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副能作能作360360相對回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；相對回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副只只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。曲柄曲柄連桿連桿搖桿搖桿1234ABCD二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈

3、四桿機(jī)構(gòu)三種基本型式：三種基本型式：（1 1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特征：曲柄搖桿特征：曲柄搖桿作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。 如如雷達(dá)天線雷達(dá)天線，縫紉機(jī)縫紉機(jī)，攪拌機(jī)攪拌機(jī)，跑步機(jī)跑步機(jī)。雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)曲柄主動(dòng)曲柄主動(dòng)（2 2）雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)特征：兩個(gè)曲柄特征：兩個(gè)曲柄作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樽饔茫簩⒌人倩剞D(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人俚人倩蚧蜃兯僮兯倩剞D(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)。應(yīng)用實(shí)例：如慣性篩、葉片泵等。應(yīng)用實(shí)例：如慣性篩、葉片泵等。ABDC1234E6慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)31旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵A AD DC CB B1 12 23 34 4耕

4、地耕地料斗料斗DCAB耕地耕地料斗料斗DCABABCD實(shí)例：實(shí)例： 火車輪火車輪特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)AB = CD特征：兩連架桿等長且平行，特征：兩連架桿等長且平行， 連桿作平動(dòng)連桿作平動(dòng)BC = ADABDC攝影平臺(tái)攝影平臺(tái)BC天平天平播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)ADBC反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)-車門開閉機(jī)構(gòu)車門開閉機(jī)構(gòu)反向反向ABDCEABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDCEABDCE電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿（3 3）雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)特征：兩個(gè)搖桿特征：兩個(gè)搖桿應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)

5、構(gòu)應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)、特例：等腰梯形機(jī)特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)、BCABDC鶴臂吊鶴臂吊1.擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副三、三、平面平面四桿機(jī)構(gòu)的演化四桿機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)演化方法機(jī)構(gòu)演化方法擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副改變更桿件長度用移動(dòng)副取代回轉(zhuǎn)副變更機(jī)架等偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)2.改變桿件長度RABCDABCRABCRRABCABR正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu) 3.變換機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu) 定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)( (移動(dòng)導(dǎo)桿

6、機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)) )ABCABC AB AC轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) AB AC擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) SqR正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)雙搖塊機(jī)構(gòu)雙搖塊機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)雙移塊機(jī)構(gòu)雙移塊機(jī)構(gòu)qS正切機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)1.平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件ABCDabcdf設(shè) AB 為曲柄, 且 af 、b+f c 、c+f b以 fmax = a + d ， fmin = d - a 代入并整理得：b+c a+d 、 b+d a+c 、 c+d a+b并可得: ab 、 ac 、 aL(其余兩桿長度之和其余兩桿長度之和)時(shí)時(shí) 任何構(gòu)件是機(jī)架任何構(gòu)件是機(jī)架 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件：(1)最短桿與最長桿長

7、度之和小于或等于其余兩桿長度之和(2)最短桿是連架桿或機(jī)架圖圖a圖圖b圖圖c圖圖d練習(xí)：根據(jù)圖示尺寸判斷下列鉸鏈機(jī)構(gòu)屬于哪種類型。雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)作業(yè)：圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知：BC=50mm，CD=35mm，AD=30mm，AD為機(jī)架，求：1）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB為曲柄，求AB的最大值；2）若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求AB的范圍；3）若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求AB的范圍。答案：1）AB=15mm；2）45mmAB55mm；3）15mmAB45mm或55AB115mm2.急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù)（以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例）從動(dòng)桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平均速度不等的現(xiàn)象稱為機(jī)構(gòu)的急回特

8、性急回特性. 極位夾角極位夾角qq0 0對應(yīng)從動(dòng)桿的兩個(gè)極限位置, 主動(dòng)件兩相應(yīng)位置所夾銳角.ABCDabcd C2B2 1 2 B1C1q qABCDabcd C2B2 1 2 B1C1q q行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)=V2V1K=V回V工C1C2 / t1C2C1 / t2=t1t2=（ K 1 ）q= 180 K - 1K + 1= 180 + q1180 - q1= 180 + q180 - qK = 180 + q180 - q練習(xí) 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，曲柄AB為原動(dòng)件，其長為20 cm，且逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。又知連桿長BC為60cm，滑塊行程速比系數(shù)K=2。試求：滑塊行程 s =？001

9、180601KKq220s80 +402 80 40cos6069.28 C2AD=擺動(dòng)導(dǎo)桿極位夾角？擺動(dòng)導(dǎo)桿極位夾角？ 壓力角FV從動(dòng)桿(運(yùn)動(dòng)輸出件)受力點(diǎn)的力作用線與該點(diǎn)速度方位線所夾銳角. (不考慮摩擦)傳動(dòng)角dd d 1800 d壓力角的余角.(連桿軸線與從動(dòng)桿軸線所夾銳角)1.壓力角和傳動(dòng)角二、二、 傳力特性傳力特性F ”F切向分力切向分力: : F = = F coscos法向分力法向分力: : F ”= = F F coscos F 對傳動(dòng)有利對傳動(dòng)有利。= = F sinsin可用可用的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞, ,稱稱為傳動(dòng)角為傳動(dòng)角。設(shè)

10、計(jì)要求： 4050 通常，機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中傳動(dòng)角是變化的，最小值在哪？最小傳動(dòng)角最小傳動(dòng)角 minminDdBACabcddcos2cos2222222cbcbBDdadaBDcbdadacb2cos2cos2222d =0 cos =1 cos d d min =180 cos = 1 cos d d max分析分析d d min 或或 d d max 可能最小可能最小 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu), ,當(dāng)曲柄主動(dòng)時(shí)當(dāng)曲柄主動(dòng)時(shí), ,在在曲柄與機(jī)架共線曲柄與機(jī)架共線的兩個(gè)位置的兩個(gè)位置之一之一, ,傳動(dòng)角最小傳動(dòng)角最小. .或 180 d d由前由前F0 02.2.死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置連桿與從動(dòng)件共線的位置（ =0）為死點(diǎn)位置。以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例，若以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例，若搖桿為搖桿為主動(dòng)件，主動(dòng)件，且連桿與曲柄兩次共線且連桿與曲柄兩次共線時(shí)時(shí)，有：，有：此時(shí)此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng). .避免措施：避免措施： 兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列 如火車輪機(jī)構(gòu)如火車輪機(jī)構(gòu); ;稱此位置為：稱此位置為：“死點(diǎn)死點(diǎn)”0 0 靠飛輪的慣性，如靠飛輪的慣性，如縫紉機(jī)縫紉機(jī)等。等。F0 0FAEDGBCABEFD