機械設(shè)計基礎(chǔ)與項目實踐 課件 模塊2 平面連桿機構(gòu)的設(shè)計

按急回特性計算機構(gòu)的極位夾角圖解法設(shè)計機構(gòu)分析機構(gòu)的傳力性能工作任務(wù)學習目標掌握機構(gòu)的急回運動特性掌握行程速比系數(shù)及極位夾角的概念及關(guān)系掌握圖解法設(shè)計機構(gòu)的方法掌握壓力角和傳動角的概念及機構(gòu)傳力性能的分析。第二模塊

平面連桿機構(gòu)的設(shè)計2.0預備知識2.0.1鉸鏈四桿機構(gòu)2.0.2有一個移動副的四桿機構(gòu)2.0.3有兩個移動副的四桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)有一個移動副的四桿機構(gòu)有二個移動副的四桿機構(gòu)1.鉸鏈四桿機構(gòu)的分類和應(yīng)用實例4—機架1、3—連架桿2—連桿曲柄搖桿2.0.1鉸鏈四桿機構(gòu)按連架桿的運動，有三種基本型式曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)攪拌機雷達曲柄搖桿機構(gòu)應(yīng)用實例：攪拌機雷達天線俯仰機構(gòu)1.曲柄搖桿機構(gòu)含義：1-曲柄、2-連桿、3-搖桿、4-機架含義：兩連架桿AB、CD均為曲柄(1)一般雙曲柄機構(gòu)：AB≠CD應(yīng)用實例：慣性篩2.雙曲柄機構(gòu):1-主動曲柄：作等速回轉(zhuǎn)2-連桿： 作平動3-從動曲柄：作同向同速回轉(zhuǎn)(2)特例：平行四邊形機構(gòu)BC=AD、AB=CD應(yīng)用實例：機車車輪聯(lián)動機構(gòu)

車門啟閉機構(gòu)反向平行四邊形3.雙搖桿機構(gòu)（1）一般的雙搖桿機構(gòu)含義：1-主動搖桿3-從動搖桿兩搖桿擺角不等（2）特例：等腰梯形機構(gòu):汽車轉(zhuǎn)彎

應(yīng)用實例：鶴式起重機起重機構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)基本類型的判別方法機架的選擇桿長和條件與兩個因素有關(guān)2.0.2有一個移動副的四桿機構(gòu)2.0.3有兩個移動副的四桿機構(gòu)2.1任務(wù)1——按急回特性計算機構(gòu)的極位夾角2.1.1急回特性的概念及作用2.1.2急回特性的指標——行程速比系數(shù)2.1.3計算沖床執(zhí)行機構(gòu)中沖壓機構(gòu)的極位夾角當主動曲柄等速轉(zhuǎn)動時，從動導桿往復擺動的速度不同，工作行程速度慢，空回行程速度快，我們把機構(gòu)的這種運動特性稱為急回特性。2.1.1急回特性的概念及作用兩個角度：極位夾角擺角機構(gòu)的急回特性，可以用來節(jié)省空回行程的時間，以節(jié)省動力，提高勞動生產(chǎn)率。如在牛頭刨床中采用擺動導桿機構(gòu)就有這種目的。為了表明急回運動的相對程度，通常用行程速比系數(shù)K來表示。2.1.2急回特性的指標——行程速比系數(shù)由以上分析可知：1）當極位夾角

時，K＞1，機構(gòu)具有急回特性；極位夾角

越大，K值越大，急回特性也越明顯。2）當極位夾角

時，

K=1，機構(gòu)無急回特性。急回運動會影響機構(gòu)運動的平穩(wěn)性，因此在設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)其工作要求，恰當?shù)剡x擇K值，在一般機械中

。設(shè)計步驟如下：根據(jù)任務(wù)書的要求：沖床的執(zhí)行機構(gòu)的行程速度變化系數(shù)要求為：

2.1.3計算沖床執(zhí)行機構(gòu)中沖壓機構(gòu)的極位夾角2.2任務(wù)2——圖解法設(shè)計機構(gòu)2.2.1圖解法設(shè)計機構(gòu)的依據(jù)2.2.2按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計機構(gòu)的步驟2.2.3圖解法設(shè)計沖床執(zhí)行機構(gòu)中的沖壓機構(gòu)2.2.1圖解法設(shè)計機構(gòu)的依據(jù)圖解法設(shè)計就是通過作圖的方法設(shè)計出構(gòu)件的尺寸，設(shè)計依據(jù)是機構(gòu)在運動過程中各個構(gòu)件之間的相對位置關(guān)系。2.2.2按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計機構(gòu)的步驟已知擺動導桿機構(gòu)的機架長度

和行程速比系數(shù)

（極位夾角

），試設(shè)計該機構(gòu)。2.2.3圖解法設(shè)計沖床執(zhí)行機構(gòu)中的沖壓機構(gòu)設(shè)計步驟如下：2.3任務(wù)3——分析機構(gòu)的傳力性能2.3.1機構(gòu)傳力性能指標——壓力角和傳動角2.3.2機構(gòu)的死點位置2.3.3分析沖床執(zhí)行機構(gòu)中沖壓機構(gòu)的傳力性能2.3.1機構(gòu)傳力性能指標——壓力角和傳動角作用在從動件CD上受力點C的力F與該點速度

之間所夾的銳角稱為壓力角，用

表示。壓力角的余角稱為傳動角，用

表示。壓力角和傳動角是反映機構(gòu)傳力性能好壞的重要參數(shù)。

機構(gòu)在運動中，壓力角和傳動角的大小隨機構(gòu)的不同位置而變化，顯然，壓力角越小，傳動角越大，對機構(gòu)的傳動越有利。2.3.2機構(gòu)的死點位置在平面連桿機構(gòu)中，當壓力角

=90

時，不論驅(qū)動力多大，都不能使機構(gòu)起動。這個位置稱為機構(gòu)的死點位置。

它會使機構(gòu)在傳動中出現(xiàn)卡死或運動方向不確定等現(xiàn)象。為了使機構(gòu)能順利通過死點位置，可采用下列兩種措施：（1）增加慣性力：縫紉機踏板機構(gòu)采用曲柄搖桿機構(gòu)，工作中利用皮帶輪的慣性使機構(gòu)順利通過死點位置。（2）機構(gòu)錯位排列：通過將機構(gòu)錯位排列的辦法，使各個機構(gòu)的死點位置不在同一個位置出現(xiàn)。工程上也有利用死點來實現(xiàn)一定的工作要求的。2.3.3分析沖床執(zhí)行機構(gòu)中沖壓機構(gòu)的傳力性能用圖解法分析沖壓機構(gòu)傳力性能，主要包括下列三個方面：（1）執(zhí)行構(gòu)件（上模）的工作段長度

=80mm；（2）工作段應(yīng)為等速工作進給；（3）工作段的傳動角應(yīng)該大于等于許用傳動角

=40

。設(shè)計步驟如下：2.5知識拓展2.5.1曲柄搖桿機構(gòu)的急回特性及其設(shè)計2.5.2偏置曲柄滑塊機構(gòu)的急回特性及其設(shè)計2.5.1曲柄搖桿機構(gòu)的急回特性及其設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)，如圖所示。其曲柄AB在轉(zhuǎn)動一周的過程中，有兩次與連桿BC共線。1.曲柄搖桿機構(gòu)的急回特性顯然，空回行程速度快，表明搖桿具有急回運動的特性。當曲柄由位置AB1順時針轉(zhuǎn)到位置AB2時，曲柄轉(zhuǎn)角

1=180+

，這時搖桿由極限位置C1D擺到極限位置C2D，搖桿擺角為

，為工作行程；而當曲柄順時針再轉(zhuǎn)過角度

2=180-

時，搖桿由位置C2D擺回到位置C1D，其擺角仍然是

，為空回行程。2.按行程速比系數(shù)設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)設(shè)已知搖桿長度

、擺角

和行程速比系數(shù)

，設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)。2.5.2偏置曲柄滑塊機構(gòu)的急回特性及其設(shè)計如圖所示為一偏置曲柄滑塊機構(gòu)，其曲柄AB在轉(zhuǎn)動一周的過程中，有兩