機械設計基礎第2章

1、第第2章章 內(nèi) 容連桿機構及其傳動特點連桿機構及其傳動特點平面四桿機構的基本型式及其演化平面四桿機構的基本型式及其演化平面四桿機構的主要工作特性平面四桿機構的主要工作特性 重 點 平面四桿機構的基本類型、平面四桿機構的主要工作特性。二、特點： 優(yōu)點：優(yōu)點：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 平面平面連桿機構及其傳動特點 缺點：缺點：不能精確實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律，設計計算較復雜，慣性力不易平衡等。三、應用： 實現(xiàn)已知運動規(guī)律；實現(xiàn)給定點的運動軌跡。一、定義：若干剛性構件，由低副（轉動、移動）連接所組成的平面機構。攪拌機鶴臂吊夾緊機構飛機起落架

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

3、四桿機構三種基本型式：三種基本型式：（1 1）曲柄搖桿機構特征：曲柄搖桿特征：曲柄搖桿作用：將曲柄的整周回轉轉變?yōu)閾u桿的往復擺動。作用：將曲柄的整周回轉轉變?yōu)閾u桿的往復擺動。 如如雷達天線雷達天線，縫紉機縫紉機，攪拌機攪拌機，跑步機跑步機。雷達天線俯仰機構雷達天線俯仰機構曲柄主動曲柄主動（2 2）雙曲柄機構雙曲柄機構特征：兩個曲柄特征：兩個曲柄作用：將等速回轉轉變?yōu)樽饔茫簩⒌人倩剞D轉變?yōu)榈人俚人倩蚧蜃兯僮兯倩剞D?；剞D。應用實例：如慣性篩、葉片泵等。應用實例：如慣性篩、葉片泵等。ABDC1234E6慣性篩機構慣性篩機構31旋轉式葉片泵旋轉式葉片泵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實例：實例： 火車輪火車輪特例：平行四邊形機構特例：平行四邊形機構AB = CD特征：兩連架桿等長且平行，特征：兩連架桿等長且平行， 連桿作平動連桿作平動BC = ADABDC攝影平臺攝影平臺BC天平天平播種機料斗機構播種機料斗機構ADBC反平行四邊形機構反平行四邊形機構-車門開閉機構車門開閉機構反向反向ABDCEABDC風扇座風扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機電機ABDCEABDCE電機電機ABDC風扇座風扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機電機ABDC風扇座風扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿（3 3）雙搖桿機構雙搖桿機構特征：兩個搖桿特征：兩個搖桿應用舉例：鑄造翻箱機

5、構應用舉例：鑄造翻箱機構、特例：等腰梯形機特例：等腰梯形機構汽車轉向機構構汽車轉向機構風扇搖頭機構風扇搖頭機構、BCABDC鶴臂吊鶴臂吊1.擴大轉動副三、三、平面平面四桿機構的演化四桿機構的演化機構演化方法機構演化方法擴大回轉副改變更桿件長度用移動副取代回轉副變更機架等偏心輪機構偏心輪機構2.改變桿件長度RABCDABCRABCRRABCABR正弦機構正弦機構曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構雙滑塊機構雙滑塊機構 3.變換機架曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構 雙曲柄機構雙曲柄機構曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構 雙搖桿機構雙搖桿機構曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構導桿機構導桿機構搖塊機構搖塊機構 定塊機構定塊機構( (移動導桿

6、機構移動導桿機構) )ABCABC AB AC轉動導桿機構轉動導桿機構 AB AC擺動導桿機構擺動導桿機構 SqR正弦機構正弦機構雙搖塊機構雙搖塊機構正弦機構正弦機構雙移塊機構雙移塊機構qS正切機構正切機構1.平面四桿機構有曲柄的條件ABCDabcdf設 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)時時 任何構件是機架任何構件是機架 雙搖桿機構雙搖桿機構曲柄存在的條件：(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架圖圖a圖圖b圖圖c圖圖d練習：根據(jù)圖示尺寸判斷下列鉸鏈機構屬于哪種類型。雙曲柄機構曲柄搖桿機構雙搖桿機構雙搖桿機構作業(yè)：圖示鉸鏈四桿機構中，已知：BC=50mm，CD=35mm，AD=30mm，AD為機架，求：1）若此機構為曲柄搖桿機構，且AB為曲柄，求AB的最大值；2）若此機構為雙曲柄機構，求AB的范圍；3）若此機構為雙搖桿機構，求AB的范圍。答案：1）AB=15mm；2）45mmAB55mm；3）15mmAB45mm或55AB115mm2.急回運動和行程速比系數(shù)（以曲柄搖桿機構為例）從動桿往復運動的平均速度不等的現(xiàn)象稱為機構的急回特

8、性急回特性. 極位夾角極位夾角qq0 0對應從動桿的兩個極限位置, 主動件兩相應位置所夾銳角.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 偏置曲柄滑塊機構中，曲柄AB為原動件，其長為20 cm，且逆時針勻速轉動。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=擺動導桿極位夾角？擺動導桿極位夾角？ 壓力角FV從動桿(運動輸出件)受力點的力作用線與該點速度方位線所夾銳角. (不考慮摩擦)傳動角dd d 1800 d壓力角的余角.(連桿軸線與從動桿軸線所夾銳角)1.壓力角和傳動角二、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 對傳動有利對傳動有利。= = F sinsin可用可用的大小來表示機構傳動力性能的好壞的大小來表示機構傳動力性能的好壞, ,稱稱為傳動角為傳動角。設

10、計要求： 4050 通常，機構在運動過程中傳動角是變化的，最小值在哪？最小傳動角最小傳動角 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 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構, ,當曲柄主動時當曲柄主動時, ,在在曲柄與機架共線曲柄與機架共線的兩個位置的兩個位置之一之一, ,傳動角最小傳動角最小. .或 180 d d由前由前F0 02.2.死點位置死點位置連桿與從動件共線的位置（ =0）為死點位置。以曲柄搖桿機構為例，若以曲柄搖桿機構為例，若搖桿為搖桿為主動件，主動件，且連桿與曲柄兩次共線且連桿與曲柄兩次共線時時，有：，有：此時此時機構不能運動機構不能運動. .避免措施：避免措施： 兩組機構錯開排列兩組機構錯開排列 如火車輪機構如火車輪機構; ;稱此位置為：稱此位置為：“死點死點”0 0 靠飛輪的慣性，如靠飛輪的慣性，如縫紉機縫紉機等。等。F0 0FAEDGBCABEFD