機械設計基礎 課件 李水利 項目2 牛頭刨床執(zhí)行機構的分析與設計

認識運動副運動副的基本概念運動副的分類牛頭刨床執(zhí)行機構的運動副類型任務引入運動副？構件是機構的運動單元體。牛頭刨床執(zhí)行機構由齒輪，導桿，滑枕等構件以一定的方式連接而成，不同于焊接，鉚接等剛性連接，各構件并沒有被固定，而是仍具有一定的相對運動。機構中各個構件之間的運動和力的傳遞，都是通過運動副來實現(xiàn)的。運動副基本概念運動副：

兩構件通過直接接觸并能保持一定相對運動的可動連接，稱為運動副。運動副的分類平面運動副空間運動副按相對運動分按接觸形式分高副：點、線接觸低副：面接觸運動副分類——平面運動——空間運動運動副的分類平面高副

平面高副：

兩構件之間通過點、線接觸構成的運動副稱為高副。

常見的平面高副有凸輪副和齒輪副。平面高副所受應力較高，容易磨損。凸輪副齒輪副運動副的分類平面低副

兩構件通過面接觸構成的運動副稱為低副，平面低副按其相對運動形式又可分為轉(zhuǎn)動副和移動副。轉(zhuǎn)動副移動副運動副的分類平面低副轉(zhuǎn)動副（軸承）轉(zhuǎn)動副（鉸鏈）轉(zhuǎn)動副：組成運動副的兩構件只能繞同一軸線產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動的運動副。運動副的分類平面低副移動副移動副：

組成運動副的兩構件只能產(chǎn)生沿某一軸線相對移動的運動副。平面低副所受應力較低，不易磨損。運動副的分類空間運動副球面副螺旋副滾轉(zhuǎn)副球銷副任務實施移動副移動副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副移動副移動副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副齒輪高副1個齒輪高副8個低副（5個轉(zhuǎn)動副3個移動副）牛頭刨床執(zhí)行機構運動副類型知識總結運動副概念運動副分類兩構件通過直接接觸并能保持一定相對運動的可動連接。運動副高副低副齒輪副凸輪副轉(zhuǎn)動副移動副應力較高容易磨損應力較低不易磨損構件及運動副在機構運動簡圖中的表示機構運動簡圖概念構件的表示方法運動副的表示方法機構運動簡圖的概念

實物圖直觀明了，但不便于分析機構的工作原理和運動特征，這時就需要一種能準確表明機構運動原理的簡單圖形——機構運動簡圖。

日常生活和生產(chǎn)實踐中廣泛應用的各種機械設備，都是人們按需要將各種機構組合在一起，來完成各式各樣的任務以滿足人們生活和生產(chǎn)的需要。機構運動簡圖的概念

機構的運動簡圖可以拋開與運動無關的因素，只考慮運動的性質(zhì)，簡明、真實的表達了實際機構的運動情況和運動特征，可以方便的分析現(xiàn)有機構或設計新機構。

用規(guī)定符號和簡單線條表示機構各構件之間相對運動及運動特征的圖形稱為機構運動簡圖。構件的表示方法三副構件兩副構件在平面機構運動簡圖中，構件通常會用簡單線條、塊體、盤形或組合體來表示。構件的表示方法

畫構件時應撇開構件的實際外形，只考慮運動副的性質(zhì)!運動副的表示方法轉(zhuǎn)動副的表示方法在平面機構運動簡圖中，通常會用小圓圈來表示轉(zhuǎn)動副，小圓中心代表轉(zhuǎn)動軸線的位置。機架若構件代表機架則畫出平行細斜線表示。dfeacb運動副的表示方法移動副的表示方法短粗構件細長構件移動副的導路必須與相對移動方向一致。運動副的表示方法高副的表示方法兩構件組成平面高副時，構件的外形輪廓會影響機構的運動，因此在運動簡圖中應畫出兩構件接觸處的曲線輪廓。對于凸輪、滾子，習慣畫出其全部輪廓對于齒輪，常用點劃線畫出其節(jié)圓知識總結機構運動簡圖概念構件的表示方法

用規(guī)定符號和簡單線條表示機構各構件之間相對運動及運動特征的圖形，稱為機構運動簡圖。運動副的表示方法繪制平面機構運動簡圖任務引入繪制牛頭刨床執(zhí)行機構的運動簡圖

機構運動簡圖是用規(guī)定符號和簡單線條表示機構各構件之間相對運動及運動特征的圖形。機構類型構件數(shù)目運動副類型、數(shù)目機構的運動尺寸等機構運動簡圖繪制步驟1）分析機構的組成破碎機

明確主動構件、從動構件和機架，并將各構件用數(shù)字編號或命名。1機架4推力板思路：

先確定原動部分和工作部分（一般位于傳動線路末端），弄清運動傳遞路線，確定構件數(shù)目及運動副的類型，并用符號表示出來。2偏心輪3動鄂板機構運動簡圖繪制步驟2）確定運動副的類型和數(shù)目

從主動構件開始,沿運動傳遞路線,根據(jù)相連兩構件間的相對運動是轉(zhuǎn)動還是移動，是面接觸還是點、線接觸，確定運動副的類型和數(shù)目。轉(zhuǎn)動副A轉(zhuǎn)動副B

轉(zhuǎn)動副D轉(zhuǎn)動副C機構運動簡圖繪制步驟3）選擇視圖平面對于平面機構，通常選擇平行于構件運動的平面作為視圖平面。機構運動簡圖繪制步驟

4）繪制機構運動簡圖選擇主動件某一適當?shù)乃矔r位置為作圖位置，選擇適當比例,按照各運動副的相對位置,用規(guī)定的符號畫出各運動副和構件。DCBA1432機構運動簡圖繪制步驟DCBA1432哲學辯證唯物主義中的矛盾分析法

矛盾分析法是馬克思主義社會學的基本方法之一，它告訴我們，在分析研究問題時，應該從紛繁復雜的多種因素中，抓住影響問題的主要因素，忽略次要因素，這樣才能更清楚的看清問題的實質(zhì)。矛盾分析法包括一分為二的看問題，具體問題具體分析，抓住重點和主流，堅持兩點論和重點論的統(tǒng)一，善于把握主要矛盾和矛盾的主要方面，突出重點，抓住關鍵。生活中我們看待和解決問題時，要利用矛盾分析的方法指導實踐，促進學習。任務實施

5個轉(zhuǎn)動副3個移動副1個齒輪高副繪制牛頭刨床執(zhí)行機構的運動簡圖任務實施繪制牛頭刨床執(zhí)行機構的運動簡圖6123457ABCDE知識總結機構運動簡圖繪制步驟?分析機構的組成。?確定運動副的類型和數(shù)目。?

選擇合適的視圖平面。?

繪制機構運動簡圖。計算平面機構的自由度自由度的概念運動副對構件的約束平面機構自由度的計算任務引入6123457ABCDE計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度自由度的概念4312構件獨立運動的數(shù)目稱為自由度。yox作平面運動無約束的構件有三個自由度構件的自由度運動副對構件的約束低副對構件的約束情況

構件通過運動副連接后，它的獨立運動就受到限制，運動副會約束構件的某些運動，使構件失去一些自由度。移動副

限制垂直于導路的相對移動和在平面內(nèi)的相對轉(zhuǎn)動。失去兩個自由度轉(zhuǎn)動副

限制構件在兩軸線上的相對移動。失去兩個自由度運動副對構件的約束高副對構件的約束情況

限制接觸點公法線方向的移動。失去一個自由度平面高副

構件通過運動副連接后，它的獨立運動就受到限制，運動副會約束構件的某些運動，使構件失去一些自由度。運動副對構件的約束高副對構件的約束情況移動副：轉(zhuǎn)動副：高

副：失去2個自由度；失去2個自由度；失去1個自由度。結論：平面機構中，一個低副，失去2個自由度，一個高副，失去1個自由度。平面機構的自由度計算

機構的自由度是指機構所具有的獨立運動數(shù)目。機構中只有主動件有獨立運動，從動件靠主動件帶動，本身不具有獨立運動。自由度并不是越多越好，多余的自由度會影響機構的運動。自由度等于1生活工作中一定要有必要的約束，不能追求無限度的自由。平面機構自由度概念平面機構的自由度計算平面機構自由度計算公式如果：活動構件數(shù)：n

低副數(shù)：

pl

高副數(shù)：ph未連接前總自由度：3連接后失去的自由度數(shù)：2F=3n-(2pl+ph)機構自由度F：F=3n-2pl-ph+n×pl×活動構件

3轉(zhuǎn)動副3移動副1高副0phF=3×3－2×4-0=1平面機構的自由度計算平面機構自由度計算公式F=3n－2pl－ph

=3

－2

－451=

11234任務實施

5個轉(zhuǎn)動副3個移動副1個齒輪高副6123457ABCDE

F=3n－2PL－PH=3×6－2×8－1=1計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度知識總結平面機構自由度的計算公式

n：

活動構件數(shù)

pl

：

低副數(shù)

ph：高副數(shù)

F=3n-2pl-ph平面機構自由度計算的注意事項復合鉸鏈局部自由度虛約束復合鉸鏈計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度

F=3n－2PL－PH=3×5－2×6－0=3

與實際情況不符自由度應為1搖篩機構機構自由度是機構所具有獨立運動的個數(shù)復合鉸鏈？處理方法：當組成復合鉸鏈的構件數(shù)為K

時，該處所包含的轉(zhuǎn)動副數(shù)目應為K-1個。俯視圖主視圖復合鉸鏈：兩個以上構件在同一軸線上構成多個轉(zhuǎn)動副。一個轉(zhuǎn)動副？兩個轉(zhuǎn)動副！復合鉸鏈計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度

F=3n－2PL－PH復合鉸鏈=3×5－2×7－0=1搖篩機構復合鉸鏈a)滾輪轉(zhuǎn)動b)滾輪不動局部自由度計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度局部自由度：不影響整個機構運動的局部獨立運動，稱為局部自由度。

解：活動構件

n=3低副

PL=3F=3n－2PL－PH

=3×3－2×3－1=2高副PH=1計算結果不符合實際情況轉(zhuǎn)動副

移動副滾輪轉(zhuǎn)動時計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度局部自由度：不影響整個機構運動的局部獨立運動，稱為局部自由度。滾輪的作用是滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減少摩擦和磨損。

解：活動構件

n=2高副PH=1F=3n－2PL－PH

=3×2－2×2－1

=1低副PL=2局部自由度處理方法：

應除去局部自由度，把滾子和從動件固連在一起，看作一個構件。a)滾輪轉(zhuǎn)動b)滾輪不動轉(zhuǎn)動副

移動副

局部自由度虛約束計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度虛約束：在一些特殊的機構中，一些運動副所引入的約束與其他運動副所起的限制作用相重復，這種對機構運動不起限制作用的重復約束。

（1）約束點處運動軌跡與引入前運動軌跡重合。不考慮虛約束F=3n－2PL－PH=3×4－2×6=0去除虛約束F

=

3n－2PL－PH=3×3－2×4

=1處理方法：計算自由度時應去掉虛約束。虛約束計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度只算一個轉(zhuǎn)動副（2）兩構件間構成多個重復的運動副。軸線重合的轉(zhuǎn)動副移動方向平行或重合的移動副接觸點處公法線重合的高副F=3×3－2×4－0=1移動副ABCDD

123F=3×2－2×2－1

=1轉(zhuǎn)動副AA'BB'21只算一個移動副只算一個平面高副平面高副處理方法：計算自由度時應去掉虛約束。F=3×2－2×2－1

=1虛約束計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度（3）對機構運動不起作用的對稱部分。虛約束處理方法：保留一個小齒輪引入的運動副，拆去其余小齒輪及其引入的運動副。F=3n－2PL－PH

=3×3-2×3-1×2=1復合鉸鏈虛約束機構中的虛約束都是在特定幾何條件下出現(xiàn)的，如“軌跡相同”“平行”“重合”“對稱”等，如果這些幾何條件不能滿足，則虛約束就會成為實際有效的約束。機構中虛約束是實際存在的，計算中所謂“除去不計”是從運動觀點分析做的假想處理，并非實際拆除。虛約束提高機構的剛度，如軸與軸承改善機構的受力，如多個行星輪保持運動的可靠性，避免運動的不確定，比如車輪虛約束作用：AA'BB'21知識總結復合鉸鏈當組成復合鉸鏈的構件數(shù)為K時，該處所包含的轉(zhuǎn)動副數(shù)目應為K-1個。局部自由度除去局部自由度，把滾子和從動件看作一個構件。虛約束去除掉虛約束。平面機構具有確定運動的條件判斷平面機構是否有確定的運動判斷機構是否有確定運動所謂機構具有確定運動，是指該機構中所有構件在任一瞬時的運動都是確定的。什么是確定的運動？不能運動運動不確定判斷機構是否有確定運動計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度F=3×4－2×6－0=0機構是否具有確定的運動就取決于機構的自由度和原動件的數(shù)目。1機構的自由度等于0。圖3-11c412345機構無法運動。判斷機構是否有確定運動計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度自由度F=3×4－2×5－0=22機構的自由度數(shù)大于原動件數(shù)。機構運動不確定。原動件1運動不穩(wěn)定判斷機構是否有確定運動計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度自由度F=3×3－2×4－0=13機構的自由度數(shù)小于原動件數(shù)。機構無法運動。原動件2機構最薄弱環(huán)節(jié)的損壞判斷機構是否有確定運動計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度自由度F=3×4－2×5－0=24機構的自由度數(shù)等于原動件數(shù)。機構有確定的運動。原動件2從動件有確定位置判斷機構是否有確定運動計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度機構具有確定運動的條件是：機構自由度數(shù)目大于零且等于原動件數(shù)目。從運動的角度判斷機構設計方案是否合理？1自由度數(shù)=0機構不運動，機構設計不合理。2自由度數(shù)≠原動件數(shù)機構運動不確定或構件損壞，機構設計不合理3自由度數(shù)大于0且等于原動件數(shù)機構運動確定，機構設計合理判斷機構是否有確定運動計算牛頭刨床執(zhí)行機構自由度12345ABCDE判斷牛頭刨床執(zhí)行機構設計方案是否合理？小齒輪1→大齒輪2→滑塊3→導桿4→滑枕5設計意圖：自由度F=3×5－2×7－1=0機構不運動，設計不合理！?。⌒韪倪M?。?！知識總結機構具有確定運動的條件是：機構自由度數(shù)目大于零且等于原動件數(shù)目。平面連桿機構的基本概念和特點平面連桿機構的基本概念平面連桿機構的優(yōu)缺點平面連桿機構基本概念機器的機械系統(tǒng)總是由一些機構組成的。

連桿機構凸輪機構棘輪機構機構運動簡圖的概念平面連桿機構：機構中各構件用低副連接并作平面運動的機構，也稱低副機構。連桿機構：機構中各構件只采用低副連接的機構稱為連桿機構。四足機器人篩選機構手動壓水機火車車輪聯(lián)動機構平面連桿機構的優(yōu)缺點優(yōu)點1）低副為面接觸，構件間壓強小、便于潤滑、磨損小、壽命長、承載能力大、適用于傳遞較

大功率。2）易于加工和保證精度。3）連桿機構型式多樣，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)動、移動、擺動、平面復合運動等運動形式間的轉(zhuǎn)換，滿足

多種運動規(guī)律的需求。牛頭刨床機械手臂平面連桿機構的優(yōu)缺點4）可用于遠距離操縱。挖掘機攪拌機起重機優(yōu)點5）連桿曲線豐富，可實現(xiàn)特定的軌跡要求，

如：攪拌機構，鶴式起重機等。平面連桿機構的優(yōu)缺點2）運動副中的間隙會造成較大累積誤差，容易引起運動誤差。1）當要求從動件精確實現(xiàn)運動規(guī)律時，設計計算復雜。3）多數(shù)構件作變速運動，其慣性力難以平衡，高速時會引起較大的振動和動載荷，

不適用于高速的場合。缺點能力拓展缺點平面連桿機構內(nèi)燃機運動副類型：3個轉(zhuǎn)動副1個移動副知識總結平面連桿機構：機構中各構件用低副連接并作平面運動的機構，也稱低副機構。認識鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構的基本概念鉸鏈四桿機構的結構組成鉸鏈四桿機構的基本類型鉸鏈四桿機構基本概念平面連桿機構：機構中各構件用低副連接并做平面運動的機構。轉(zhuǎn)動副移動副鉸鏈四桿機構：運動副全部為轉(zhuǎn)動副的平面四桿機構。鉸鏈四桿機構的結構機架：固定件

連架桿曲柄：作整周轉(zhuǎn)動的連架桿搖桿：僅能在某一角度內(nèi)擺動的連架桿連架桿：與機架相連的桿連桿：連接兩個連架桿的構件2機架3連架桿4連桿1連架桿鉸鏈四桿機構基本類型鉸鏈四桿機構中，根據(jù)連架桿運動形式的不同，可分為曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構鉸鏈四桿機構基本類型曲柄搖桿機構兩連架桿中一個為曲柄，一個為搖桿。運動特點：曲柄勻速轉(zhuǎn)動搖桿變速擺動曲柄搖桿機構鉸鏈四桿機構基本類型ABC1243D運動轉(zhuǎn)換：曲柄為原動件，轉(zhuǎn)動→擺動雷達天線仰俯機構曲柄搖桿機構鉸鏈四桿機構基本類型橢圓機曲柄連桿搖桿推動全民健身和全民健康深度融合曲柄搖桿機構鉸鏈四桿機構基本類型運動轉(zhuǎn)換：搖桿為原動件，擺動→轉(zhuǎn)動縫紉機踏板機構曲柄搖桿機構鉸鏈四桿機構基本類型兩連架桿都為曲柄運動特點：主動曲柄勻速轉(zhuǎn)動從動曲柄變速轉(zhuǎn)動雙曲柄機構鉸鏈四桿機構基本類型慣性篩機構雙曲柄機構鉸鏈四桿機構基本類型雙曲柄機構特例1：平行雙曲柄機構

兩曲柄等長且平行

兩曲柄同向同速轉(zhuǎn)動，連桿作平動雙曲柄機構鉸鏈四桿機構基本類型機車車輪聯(lián)動機構雙曲柄機構特例1：平行雙曲柄機構雙曲柄機構鉸鏈四桿機構基本類型運動特點：兩曲柄長度相同，轉(zhuǎn)向相反。雙曲柄機構特例1：反向平行雙曲柄機構雙曲柄機構鉸鏈四桿機構基本類型車門啟閉機構特例1：反向平行雙曲柄機構雙曲柄機構鉸鏈四桿機構基本類型兩連架桿都為搖桿運動特點：主動搖桿擺動從動搖桿擺動兩桿的擺角一般不同。雙搖桿機構鉸鏈四桿機構基本類型鶴式起重機QABCDE搖桿搖桿雙搖桿機構鉸鏈四桿機構基本類型ABDCE汽車轉(zhuǎn)向機構雙搖桿機構特例：等腰梯形機構雙搖桿機構知識總結鉸鏈四桿機構的結構組成機架連架桿連桿曲柄搖桿鉸鏈四桿機構的基本類型曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構鉸鏈四桿機構類型的判斷鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件鉸鏈四桿機構基本類型的判斷應用案例曲柄存在的條件鉸鏈四桿機構的基本形式曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構1個曲柄2個曲柄0個曲柄鉸鏈四桿機構類型條件一：最短桿與最長桿的長度和小于等于其余兩桿長度和（桿長和條件）條件二：最短桿是機架或連架桿（最短桿條件）兩個條件必須同時滿足，缺一不可?。。。°q鏈四桿機構曲柄存在的條件曲柄存在的條件鉸鏈四桿機構類型判斷①選取最短桿為連架桿，相鄰桿為機架②選取最短桿為機架③選取最短桿為連桿，相對桿為機架得雙曲柄機構得雙搖桿機構l1+l2≤l3+l4滿足最短桿條件不滿足最短桿條件得曲柄搖桿機構滿足桿長和條件⒈鉸鏈四桿機構中最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和（滿足桿長

和條件）：鉸鏈四桿機構類型判斷⒉若最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和（不滿足桿長和條件）：

無論最短桿是什么桿，選哪個桿為機架，都沒有曲柄，只能構成雙搖桿機構857545404085+>7545+125120雙搖桿機構桿的長度機架選擇不滿足桿長和條件判斷是否滿足桿長和條件判斷是否滿足最短桿條件應用案例例1：判斷圖示機構類型解：∵20+80<40+70，

即最短桿與最長桿長度之和

小于其余兩桿長度之和且最

短桿相鄰的構件為機架，

∴該機構為曲柄搖桿機構。20804070①選取最短桿的相鄰構件為機架，得曲柄搖桿機構。②選取最短桿為機架，得雙曲柄機構。③選取最短桿相對的構件為機架，得雙搖桿機構。1.若鉸鏈四桿機構中最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，（滿足桿長和條件）則：2.若鉸鏈四桿機構中最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則不存在曲柄，為雙搖桿機構。例2：判斷圖示機構類型解：∵22+45=67<30+40=70

即最短桿與最長桿長度之和

小于其余兩桿長度之和又∵最短桿為機架∴此機構為雙曲柄機構。①選取最短桿的相鄰構件為機架，得曲柄搖桿機構。②選取最短桿為機架，得雙曲柄機構。③選取最短桿相對的構件為機架，得雙搖桿機構。1.若鉸鏈四桿機構中最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，（滿足桿長和條件）則：2.若鉸鏈四桿機構中最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則不存在曲柄，為雙搖桿機構。45302240應用案例知識總結計算考察機架可能有曲柄雙搖桿機構雙曲柄機構曲柄搖桿機構無曲柄Lmin+Lmax≤L'+L''是否無論取哪個桿為機架以最短桿對邊為機架以最短桿為機架以最短桿鄰邊為機架認識滑塊四桿機構曲柄滑塊機構導桿機構搖塊機構定塊機構滑塊四桿機構的概念在實際機械中，鉸鏈四桿機構還遠遠不能滿足運動需要，生產(chǎn)實踐中，常常采用多種不同外形、結構和特性的四桿機構，都可以認為是鉸鏈四桿機構通過不同方法演化而來。自動送料機構鉸鏈四桿機構移動副轉(zhuǎn)動副演化滑塊四桿機構的概念含有移動副的四桿機構，均稱滑塊四桿機構，簡稱滑塊機構。雙滑塊機構單滑塊機構曲柄滑塊機構的形成曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構可以實現(xiàn)曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動和滑塊往復移動之間的相互轉(zhuǎn)換曲柄搖桿機構曲柄滑塊機構①搖桿→滑塊②轉(zhuǎn)動中心→無窮遠e偏距e=0對心曲柄滑塊機構

滑塊運動線與曲柄回轉(zhuǎn)中心共線對心曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構e≠0偏置曲柄滑塊機構滑塊運動線與曲柄回轉(zhuǎn)中心不共線曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構的分類曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構的應用應用案例：內(nèi)燃機鋸管機

滑塊為原動件

曲柄為原動件

曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構的演化314A2BC曲柄滑塊機構改變運動副尺寸偏心輪曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構的演化314A2BC曲柄滑塊機構搖塊機構314A2BC314A2BC導桿機構314A2BC定塊機構選擇不同構件作為機架導桿機構轉(zhuǎn)動導桿機構314A2BC曲柄滑塊機構314A2BC導桿機構轉(zhuǎn)動導桿機構機架長度小于曲柄長度導桿曲柄導桿機構轉(zhuǎn)動導桿機構的應用應用案例：小型簡易刨床

ABDCE123456導桿機構擺動導桿機構擺動導桿機構機架長度大于曲柄長度314A2BC擺動導桿機構導桿機構擺動導桿機構的應用應用案例：牛頭刨床執(zhí)行機構

搖塊機構搖塊機構的形成314A2BC曲柄滑塊機構搖塊機構314A2BC搖塊機構搖塊機構的應用應用案例：自卸卡車翻斗機構314A2BC定塊機構定塊機構定塊機構的形成314A2BC曲柄滑塊機構移動導桿機構定塊機構定塊機構的應用ABC3214應用案例：手動壓水機知識總結對心曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構擺動導桿機構轉(zhuǎn)動導桿機構搖塊機構定塊機構平面四桿機構的急回特性急回特性產(chǎn)生的原因急回特性產(chǎn)生的條件急回特性的應用急回特性的基本概念工作行程空回行程速度快速度慢機構回程行程速度快工作行程速度慢1、原因？2、其他機構？牛頭刨床執(zhí)行機構為什么會存在急回特性?急回特性牛頭刨床執(zhí)行機構急回特性產(chǎn)生的原因ABCDADB1C1C2B2ω1、極位：當曲柄搖桿機構處于兩個極限位置時，稱為極位。2、擺角：搖桿在兩個極限位置的夾角稱之為擺角，用字母

表示。3、極位夾角：曲柄與連桿兩次共線位置之間的夾角稱為極位夾角，用字母

表示。曲柄搖桿機構

為討論及計算方便：取銳角。ABCDADB1C1C2B2ω

運動分析曲柄轉(zhuǎn)角

曲柄角速度所需時間

搖桿平均速度工作行程C1D→C2D空回行程C2D→C1D結果比較空回行程2工作行程1180°＋θ180°－θ急回特性產(chǎn)生的原因急回特性產(chǎn)生的條件怎樣判斷一個機構是否有急回特性呢？行程速比系數(shù)K因此，可通過分析機構中是否存在極位夾角

及其大小，來判斷機構是否具有急回運動，以及急回的程度。1、若極位夾角

=

0，K=1機構就沒有急回特性。2、若極位夾角

0，K>1，機構就具有急回特性。而且

越大，K值越大，機構的急回性質(zhì)越明顯。

急回特性產(chǎn)生的條件無急回特性對心曲柄滑塊機構314AB2CaB1B2C1C2急回特性產(chǎn)生的條件有急回特性擺動導桿機構φθ急回特性的應用當機構具備了急回運動特性后，利用急回運動特性縮短機械空回行程的時間，提高機構的工作效率。知識總結1、急回特性的概念

從動件作往復運動的平面連桿機構中，去程速度慢，回程速度快的特性，則稱該機構具有急回特性。2、急回特性產(chǎn)生的原因及條件極位夾角

0，機構具有急回特性。

越大，K值越大，機構的急回性質(zhì)越明顯。3、急回特性的意義

節(jié)省空回時間，提高工作效率。平面四桿機構的傳力特性壓力角、傳動角死點位置任務引入牛頭刨床執(zhí)行機構具有急回運動特性，去程速度慢，回程速度快，可以縮短空回行程時間，提高工作效率。機構運轉(zhuǎn)靈活傳動效率高縫紉機踏板機構踩不動，反轉(zhuǎn)？？？什么原因？牛頭刨床是否也會出現(xiàn)此情況？分析機構的傳力特性壓力角、傳動角壓力角v壓力角α壓力角和傳動角是衡量機構傳力性能非常重要的兩個參數(shù)。F壓力角：力F與速度方向v所夾的銳角α。v壓力角越小α=0°傳力性能越好Fv壓力角越大α=90°傳力性能越差F壓力角、傳動角壓力角傳說魏王想攻打趙國，季梁勸他說："我在大路上遇到一個趕著車向北走的人，告訴我說：‘我要去楚國。'我問他：‘你要去楚國，為什么要向北呢?'他說：'我的馬好。'我說：'您的馬雖然好，但這不是去楚國的路啊!'他又說：'我的路費很充足。'我說：‘你的路費雖然多，但這不是去楚國的路啊!'他又說：'給我駕車的人本領很高。'他不知道方向錯了，趕路的條件越好，離楚國的距離就會越遠。因此在生活和工作中，無論做什么事、都要首先看準方向、才能充分發(fā)揮自己的有利條件；如果方向錯了、那么有利條件只會起到相反的作用。壓力角、傳動角壓力角連桿機構中，壓力角一般在運動鏈上最終一個從動件上度量。FωADBBvα在機構中，不計摩擦力、重力條件下，輸出件所受的力F與輸出件上受力點的速度方向線所夾的銳角為壓力角。FtFn

Ft=Fcosa

Fn=Fsina有效分力有害分力越大越好越小越好

壓力角越小，F(xiàn)t越大，F(xiàn)n越小，機構傳力性能越好。壓力角、傳動角傳動角在工程中常用壓力角的余角傳動角γ

來度量機構的傳力性能。傳力角更為直觀。vFωADBBαFtFn傳動角越大，傳力性能越好

為了保證機構有良好的傳力性能，要求

γmin≥[γ]。γγ傳動角越小，傳力性能越差一般機械[γ]=40°功率大時[γ]=50°壓力角、傳動角最小傳動角對于曲柄搖桿機構，γmin出現(xiàn)在曲柄與機架共線的兩位置之一。γminγmin壓力角、傳動角最小傳動角對于曲柄滑塊機構，壓力角為滑塊導路中心與連桿所夾的銳角，傳動角為連桿與導路垂線所夾的銳角。vFαγγγmin曲柄滑塊機構的最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與滑塊導路垂直，且遠離導路時的位置。壓力角、傳動角最小傳動角擺動導桿機構具有良好傳力性能。ωFVα=0oγ≡90o死點位置死點位置概念壓力角=90度，傳動角=0度時，機構此時卡死，處于死點位置，無論驅(qū)動力多大，機構都不能運動，這種狀態(tài)下所處的位置為死點位置。vα=90°不能水平移動Fα死點位置死點位置概念FFωω死點位置條件：1搖桿為主動件曲柄為從動件2曲柄與連桿共線死點位置死點位置危害1機構頂死，不能運動2運動不確定。死點位置克服死點位置方法1）依靠慣性力、外力等借慣性作用使機構闖過死點，如縫紉機。2）相同機構錯開排列，如火車車輪。F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG機車車輪死點位置死點位置的應用工程上常利用機構處于死點位置時卡死的特性實現(xiàn)一定的工作要求飛機起落架鉆孔夾具工件ABCD1234ABCD1234工件PFABDCABCDF平面四桿機構的圖解法設計按給定從動件位置設計按給定點運動軌跡設計連桿機構設計的任務和條件平面四桿機構設計的任務1根據(jù)給定的運動要求選擇機構類型2確定各構件的長度尺寸參數(shù)平面四桿機構設計的條件1幾何條件2運動條件給定從動件位置（連桿或連架桿）給定點的運動軌跡（行程速比系數(shù)K）作圖法平面四桿機構設計的方法實驗法解析法按給定從動件位置設計設已知連桿BC的長度lBC

及其兩個位置B1C1和B2C2，試設計此四桿機構。按給定連桿兩個位置設計四桿機構B1C1B2C2ADA'D'設計步驟：1選取適當?shù)谋壤?，將lBC

換算為圖上距離BC，按已知條件作出連桿的兩給定位置B1C1和B2C2。2連接B1、B2和C1、C2點，然后做B1B2和C1C2的垂直平分線。3分別在兩垂直平分線上任取點A，點D，連接AB1C1D（或AB2C2D）即為所設計四桿機構。4量取圖中AB、CD和AD的長度，按照比例尺換算成相應的實際長度lAB、lCD和lAD,即得到各桿尺寸參數(shù)。A點、D點為垂直平分線上任意點，因此有無窮多組