機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)整套課件完整版電子教案最全ppt整本書(shū)課件全套教學(xué)教程

1、機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)目 錄第1章 機(jī)械的組成第2章 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度第3章 常用機(jī)構(gòu)分析第4章 簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)分析第5章 連接及軸系結(jié)構(gòu)分析第6章 復(fù)雜機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)分析下一頁(yè) 隨著高等教育教學(xué)改革的不斷深入，辦學(xué)理念和教學(xué)目標(biāo)的逐漸明晰，目前機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)已經(jīng)從“理論十實(shí)踐(課程設(shè)計(jì))”的簡(jiǎn)單疊加模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤扒榫郴焙汀叭蝿?wù)驅(qū)動(dòng)”模式，在內(nèi)容上從單一的機(jī)構(gòu)、機(jī)械零件的講授轉(zhuǎn)變?yōu)閺臋C(jī)械系統(tǒng)出發(fā)來(lái)認(rèn)識(shí)機(jī)構(gòu)和機(jī)械零件，在機(jī)械零件設(shè)計(jì)中貫穿力學(xué)分析和強(qiáng)度計(jì)算理論知識(shí)的方式。因此，原來(lái)所使用的課程綜合化教材是按學(xué)利一體系來(lái)編排的，內(nèi)容之間缺乏內(nèi)在的聯(lián)系，沒(méi)有能夠從整體上來(lái)認(rèn)識(shí)和分析機(jī)械系

2、統(tǒng)的構(gòu)成，已不能很好地指導(dǎo)教師及學(xué)生進(jìn)行課程的學(xué)習(xí)，必須根據(jù)新的教學(xué)目標(biāo)和模式重新編寫(xiě)。本書(shū)適用于高等院校機(jī)械類、近機(jī)類機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教材，課內(nèi)參考學(xué)時(shí)數(shù)為90120學(xué)時(shí)。前 言下一頁(yè) 本書(shū)的特點(diǎn)如下: (1)本教材體現(xiàn)了基于工作過(guò)程的課程設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)了系列實(shí)踐項(xiàng)目貫穿課程教學(xué)。 (2)課程內(nèi)容編排改變了原來(lái)按照機(jī)構(gòu)、零件類型來(lái)分章節(jié)的模式，而是按照機(jī)構(gòu)認(rèn)知、機(jī)械零件認(rèn)知再到機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)分析、傳動(dòng)裝置及零部件設(shè)計(jì)的編排方式，符合從感性到理性的認(rèn)知規(guī)律。 (3)對(duì)于機(jī)構(gòu)認(rèn)知、機(jī)械零件認(rèn)知及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)分析，均選用具體的機(jī)械(機(jī)器)為載體，從機(jī)械系統(tǒng)整體上來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，避免出現(xiàn)“只見(jiàn)樹(shù)木，不見(jiàn)森

3、林”的弊端。 (4)對(duì)于機(jī)械零件設(shè)計(jì)，從靜力學(xué)和材料力學(xué)作為切人點(diǎn)講解，前 言下一頁(yè)上一頁(yè)前 言使力學(xué)知識(shí)有機(jī)融人零件設(shè)計(jì)，重在力學(xué)應(yīng)用，而不是研究原理和推導(dǎo)，符合培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。 參加本書(shū)編寫(xiě)工作的有:韋林、鄧海英、林泉、歐艷華、蘇磊、梁永江、莫文鋒、陳勇棠;楊小紅;黃小玲。其中，黃小玲編寫(xiě)第1章、第2章，韋林編寫(xiě)第11章，楊小紅編寫(xiě)第3章，鄧海英編寫(xiě)第4章，林泉、歐艷華編寫(xiě)第5章，梁永江編寫(xiě)第6章，陳新編寫(xiě)第7章、第8章;蘇磊編寫(xiě)第9章、第10章，莫文峰、陳勇棠編寫(xiě)第12章。全書(shū)由韋林統(tǒng)稿。 林若森教授對(duì)本書(shū)進(jìn)行了審稿，并在審閱過(guò)程中對(duì)書(shū)稿提出了許多寶貴的修改意見(jiàn)。 由于編者的水平有

4、限，疏漏之處在所難免，教材的完善尚需一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。返 回上一頁(yè)第1章 機(jī)械的組成1.1 機(jī)器與機(jī)構(gòu)1.2 構(gòu)件與零件 機(jī)械是工程中對(duì)機(jī)器與機(jī)構(gòu)的統(tǒng)稱。 圖1-1所示為單缸內(nèi)燃機(jī)，它的主要組成部分有:汽缸體1、活塞2、連桿3、曲軸4,齒輪5和6、凸輪7、頂桿8等。該內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程是:活塞下行，進(jìn)氣閥打開(kāi)，燃?xì)獗晃似?活塞上行，進(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)恻c(diǎn)火后，燃?xì)馊紵蛎浲苿?dòng)活塞下行，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸輸出轉(zhuǎn)動(dòng);活塞上行，排氣閥打開(kāi)，排出廢氣?；钊耐鶑?fù)移動(dòng)通過(guò)連桿3轉(zhuǎn)變?yōu)榍S4的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)以燃料燃燒的化學(xué)能為動(dòng)力，通過(guò)燃?xì)庠跉飧變?nèi)的進(jìn)氣、壓縮、爆燃、排氣過(guò)程，將燃料的

5、化學(xué)能轉(zhuǎn)換為曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能。 盡管機(jī)器種類繁多，形式多樣，用途各異，但都具有如下共同的特征: 1.1 機(jī)器與機(jī)構(gòu)下一頁(yè) (1)都是人為的實(shí)物組合; (2)機(jī)器各組成部分之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng); (3)能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換或完成有用的機(jī)械功。 凡具備上述三個(gè)特征的實(shí)物組合稱為機(jī)器，僅具備前兩個(gè)特征的組合體稱為機(jī)構(gòu)。 從組成上看，機(jī)器是由機(jī)構(gòu)組成的，一臺(tái)機(jī)器可以含有一個(gè)機(jī)構(gòu)，也可以包含多個(gè)機(jī)構(gòu)。圖1-1所示的內(nèi)燃機(jī)中，就含有連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等多個(gè)機(jī)構(gòu)。從功能上講，機(jī)器能完成有用的機(jī)械功或完成能量形式的轉(zhuǎn)換，而機(jī)構(gòu)主要用于傳遞和轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)。若單從運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)來(lái)看，機(jī)器和機(jī)構(gòu)并無(wú)區(qū)別。 1.1 機(jī)

6、器與機(jī)構(gòu)下一頁(yè)上一頁(yè) 1.1 機(jī)器與機(jī)構(gòu) 從運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的路線來(lái)對(duì)機(jī)械各個(gè)功能部分進(jìn)行分析，機(jī)械由以下幾部分組成:原動(dòng)機(jī)部分、傳動(dòng)部分和工作機(jī)部分。原動(dòng)機(jī)是機(jī)械的動(dòng)力來(lái)源，常用的原動(dòng)機(jī)有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、液壓機(jī)等。傳動(dòng)部分處于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間，其作用是把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給工作機(jī)。工作機(jī)是完成工作、任務(wù)的部分，處于整個(gè)傳動(dòng)路線的終端。 圖1-2所示為牛頭刨床，它由床身、滑枕、刨刀、工作臺(tái)、齒輪帶輪、導(dǎo)桿、滑塊等組成。電動(dòng)機(jī)安裝在床身上，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，通過(guò)帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，使偏心銷跟隨大齒輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)偏心銷及其上的滑塊帶動(dòng)導(dǎo)桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)鉸鏈連接使滑枕沿床身的導(dǎo)軌做往復(fù)移動(dòng)，完成

7、切削工作。下一頁(yè)上一頁(yè) 1.1 機(jī)器與機(jī)構(gòu)此例中原動(dòng)機(jī)即電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)部分包含帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等，工作機(jī)即刀架。 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械又增加了檢測(cè)部分和控制部分，使機(jī)械的結(jié)構(gòu)、功能達(dá)到了更高和更新的水平。返 回上一頁(yè) 從運(yùn)動(dòng)的角度看，機(jī)器是由若干個(gè)運(yùn)動(dòng)的單元組成，這些運(yùn)動(dòng)單元稱為構(gòu)件。構(gòu)件一般由若干個(gè)零件剛性連接而成，也可以是一個(gè)單一零件。如圖1-3所示的內(nèi)燃機(jī)連桿構(gòu)件，由連桿體1,螺栓2,螺母3、開(kāi)口銷4、連桿蓋5、軸瓦6和軸套7剛性連接在一起組成，組成構(gòu)件的各元件之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而是形成一個(gè)整體，與其他構(gòu)件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。組成構(gòu)件的每一個(gè)實(shí)物稱為零件。 從制造的角度看，

8、機(jī)器是由若干零件組裝而成的，零件是構(gòu)成機(jī)器的基本要素，是機(jī)器的最小制造單元。機(jī)器中的零件分為兩類。一類是通用零件一在各類機(jī)器中普遍使用的零件，如螺釘、螺栓、螺母、軸、齒輪、軸承、彈簧等;另一類是專用零件一只在特定的機(jī)器中下一頁(yè) 1.2 構(gòu)件與零件使用的零件，如內(nèi)燃機(jī)的曲軸、連桿、活塞、汽輪機(jī)中的葉片、起重機(jī)的吊鉤等。 在機(jī)器中，對(duì)于一套協(xié)同工作來(lái)完成共同任務(wù)的零件組合，稱為部件。部件也可分為通用部件和專用部件，例如，減速器、軸承、聯(lián)軸器等屬于通用部件，而汽車轉(zhuǎn)向器等則屬于專用部件。返 回上一頁(yè) 1.2 構(gòu)件與零件圖1-1 單缸內(nèi)燃機(jī)返 回圖1-2 牛頭刨床返 回圖1-3 內(nèi)燃機(jī)連桿返 回第2章

9、 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度2.1 運(yùn)動(dòng)副及其分類2.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度 2.1.1運(yùn)動(dòng)副的概念 機(jī)構(gòu)中的每一構(gòu)件都是以一定的方式與其他構(gòu)件相互接觸的，并形成一種可動(dòng)的連接，從而使這兩個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)受到約束。兩構(gòu)件的這種既直接接觸又能做一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)連接稱為運(yùn)動(dòng)副。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣缸與活塞，既相互接觸又允許活塞相對(duì)于氣缸做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，這種連接就是運(yùn)動(dòng)副。 2.1.2運(yùn)動(dòng)副的分類根據(jù)平面運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件間的接觸形式不同，可分為低副和高副兩類。 1.低副2.1 運(yùn)動(dòng)副及其分類下一頁(yè) 兩構(gòu)件通過(guò)面接觸所形成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，低副通常又可分為移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副兩種。 1)轉(zhuǎn)

10、動(dòng)副 兩構(gòu)件只能產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為轉(zhuǎn)動(dòng)副。如圖2-1 (a)所示，轉(zhuǎn)動(dòng)副限制了軸頸2沿二軸與y軸的移動(dòng)，只允許軸頸繞軸承相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 2)移動(dòng)副 兩構(gòu)件只能產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為移動(dòng)副。如圖2-1(b)所示，滑塊與導(dǎo)向裝置的連接，構(gòu)件1與2以棱柱面相接觸，由構(gòu)件2觀察，它限制構(gòu)件1沿y方向相對(duì)移動(dòng)，同時(shí)也限制了它相對(duì)于構(gòu)件2的轉(zhuǎn)動(dòng)，2.1 運(yùn)動(dòng)副及其分類下一頁(yè)上一頁(yè)2.1 運(yùn)動(dòng)副及其分類保留一個(gè)獨(dú)立的沿二方向的相對(duì)移動(dòng)?；瑒?dòng)件與導(dǎo)軌、發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞與氣缸的連接等都屬于移動(dòng)副。 2.高副 兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸所形成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副，常見(jiàn)的高副有凸輪副和齒輪副。如圖2-2所示，圖2-2(a)為

11、點(diǎn)接觸，圖2-2(b)為線接觸。在圖2-2(b)中，構(gòu)件1可繞接觸線轉(zhuǎn)動(dòng)且可沿切線t-t方向移動(dòng)，但構(gòu)件2限制了構(gòu)件1沿法線n-n方向的移動(dòng)。 2.1.3自由度和運(yùn)動(dòng)副約束 如圖2-3所示，在坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)，若構(gòu)件1是作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件，則它可隨其上的任意一點(diǎn)A沿二軸和y軸方向移動(dòng)，以及繞A點(diǎn)下一頁(yè)上一頁(yè)2.1 運(yùn)動(dòng)副及其分類轉(zhuǎn)動(dòng)。其瞬時(shí)位置由3個(gè)獨(dú)立的參數(shù)xA，yA和轉(zhuǎn)角值來(lái)確定。把構(gòu)件相對(duì)于參考系具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度?？梢?jiàn)，一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有3個(gè)自由度。 若構(gòu)件1以某種方式與圖中的構(gòu)件2 (這里的構(gòu)件2與坐標(biāo)系固連在一起)形成運(yùn)動(dòng)副，例如，它在A點(diǎn)用鉸鏈

12、連接起來(lái)，則構(gòu)件1上點(diǎn)A的移動(dòng)參數(shù)xA，yA就不再變化，相對(duì)移動(dòng)受到限制，只剩下一個(gè)轉(zhuǎn)角甲可自由變化，即構(gòu)件1只剩下繞n點(diǎn)相對(duì)于構(gòu)件2轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。把運(yùn)動(dòng)副對(duì)兩構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所加的限制稱為約束。由此可見(jiàn)，兩個(gè)構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副連接以后，引入了約束，減少了自由度，相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到了限制。下一頁(yè)上一頁(yè) 運(yùn)動(dòng)副產(chǎn)生約束的數(shù)目和特點(diǎn)取決于運(yùn)動(dòng)副的類型。由前述分析可知，一個(gè)低副引入2個(gè)約束，使構(gòu)件失去了兩個(gè)自由度;一個(gè)高副引入一個(gè)約束，使構(gòu)件失去一個(gè)自由度。返 回上一頁(yè)2.1 運(yùn)動(dòng)副及其分類 如前所述，機(jī)械由機(jī)構(gòu)組成，而機(jī)構(gòu)又是由各構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副連接而成。雖然實(shí)際的機(jī)械及其構(gòu)件的外形和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但在對(duì)機(jī)構(gòu)

13、進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析或在擬定新的機(jī)械傳動(dòng)方案時(shí)，并不需要知道各構(gòu)件的真實(shí)外形和具體結(jié)構(gòu)，為此，只需要用規(guī)定的線條和符號(hào)來(lái)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例確定各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，從而把機(jī)構(gòu)的組成和相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系表示出來(lái)，必要時(shí)還需標(biāo)出那些與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸參數(shù)。這種表示機(jī)構(gòu)的組成及各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)明圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。有時(shí)只為了表示機(jī)械的組成和運(yùn)動(dòng)情況，而不需要用圖解法具體確定出運(yùn)動(dòng)參數(shù)值時(shí)，也可以不嚴(yán)格按比例繪圖，此時(shí)稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖。下一頁(yè)2.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 2.2.1運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件的表示方法 1.構(gòu)件 構(gòu)件均用線條或小方塊來(lái)表示，畫(huà)有斜線的表示機(jī)架。同一構(gòu)件形成幾個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，在兩條線

14、的交角處涂黑或在其內(nèi)畫(huà)上斜線，圖2-4所示為常見(jiàn)的三副構(gòu)件表示方法。 2.轉(zhuǎn)動(dòng)副 兩構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，通常用圖2-5所示的符號(hào)表示，圖2-5(a)表示圖面垂直于回轉(zhuǎn)軸線，圖2-5(b)表示圖面不垂直于回轉(zhuǎn)軸線。 3.移動(dòng)副 兩構(gòu)件組成移動(dòng)副時(shí)，通常用圖2-6所示的符號(hào)表示。下一頁(yè)上一頁(yè)2.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖下一頁(yè)上一頁(yè)2.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖4.平面高副兩構(gòu)件組成平面高副時(shí)，一般在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中畫(huà)出接觸處的曲線輪廓。常用的齒輪副、凸輪副的表示方法如圖2-7所示，圖2-7(a)為齒輪副，圖2-7(b)為凸輪副。2.2.2機(jī)構(gòu)的組成 一個(gè)機(jī)構(gòu)通常由原動(dòng)件、從動(dòng)件和機(jī)架三部分組成，如圖2-8所

15、示。機(jī)構(gòu)中固定的構(gòu)件稱為機(jī)架;按給定的已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為原動(dòng)件，通常在其上加箭頭表示;其余的活動(dòng)構(gòu)件稱為從動(dòng)件。2.2.3平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制 繪制機(jī)械的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，通?？砂聪铝胁襟E進(jìn)行。(1)根據(jù)機(jī)械的功能來(lái)分析該機(jī)械的組成和運(yùn)動(dòng)情況。任何機(jī)械都具有固定件或相對(duì)固定件(即機(jī)架)、原動(dòng)件(即輸入構(gòu)件)、從動(dòng)件(輸出構(gòu)件)，因此，需要先確定原動(dòng)件和輸出件，然后從原動(dòng)件到輸出件(有時(shí)也可以從輸出件到原動(dòng)件)，沿著運(yùn)動(dòng)傳遞路線，分析該機(jī)械的輸出件的運(yùn)動(dòng)是怎樣由原動(dòng)件傳過(guò)來(lái)的，從而搞清楚該機(jī)械是由哪些機(jī)構(gòu)和構(gòu)件組成的，各構(gòu)件間形成了何種運(yùn)動(dòng)副，同時(shí)分清固定件和活動(dòng)件，這是正確繪制運(yùn)動(dòng)

16、簡(jiǎn)圖的前提。 (2)選定視圖平面。為將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖表達(dá)清楚，必須先選好投影面，為此可以選擇機(jī)械的多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面作為投影面。2.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖下一頁(yè)上一頁(yè)必要時(shí)也可就機(jī)械的不同部分選擇兩個(gè)或更多個(gè)投影面，然后擴(kuò)展到同一圖面上，或者將主運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖上難以表達(dá)清楚的部分另繪局部簡(jiǎn)圖，總之，以表達(dá)清楚、正確為原則。 (3)按適當(dāng)?shù)谋壤ǔ龈鬟\(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置，用簡(jiǎn)單的符號(hào)和線條畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 例2-1 圖2-9所示為顆式破碎機(jī)，試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 解: (1)找出各構(gòu)件和選定視圖平面 如圖2-9 (a)所示，顆式破碎機(jī)由機(jī)架1、偏心軸2、動(dòng)顆板3、肋板4 4個(gè)構(gòu)件組成。軸2是原動(dòng)件

17、，動(dòng)PP板3和肋板4都是從動(dòng)件。2.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖下一頁(yè)上一頁(yè)根據(jù)以上結(jié)構(gòu)分析選取構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面作為繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的平面。 (2)找出各構(gòu)件之間的聯(lián)系運(yùn)動(dòng)副。 當(dāng)偏心軸繞軸線A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)使動(dòng)PP板3作平面運(yùn)動(dòng)，從而將礦石軋碎。偏心軸2與機(jī)架1繞軸線A相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，故構(gòu)件1, 2組成以A為中心的轉(zhuǎn)動(dòng)副。動(dòng)顆板3與偏心軸2繞軸線召相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，故構(gòu)件2, 3組成以召為中心的轉(zhuǎn)動(dòng)副，肋板4與動(dòng)顆板3繞軸線C做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以構(gòu)件3, 4組成以C為中心的轉(zhuǎn)動(dòng)副，肋板與機(jī)架繞軸線D相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以構(gòu)件4, 1組成以D為中心的轉(zhuǎn)動(dòng)副。 (3)測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置 逐一測(cè)量運(yùn)動(dòng)副中心A與B、B與C, C與

18、D, A與D之間的長(zhǎng)度下一頁(yè)上一頁(yè)2.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖lAB, lBC, lCD和lAD。 (4)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 選定長(zhǎng)度比例尺，在確定的視圖上按比例畫(huà)出運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)和連線表示構(gòu)件，注上運(yùn)動(dòng)副代號(hào)和構(gòu)件號(hào)，對(duì)原動(dòng)件要畫(huà)上表示運(yùn)動(dòng)方向的箭頭，最后便繪成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖2-9(b)所示。比例尺盡的計(jì)算如下:返 回上一頁(yè)2.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 任何一個(gè)機(jī)構(gòu)工作時(shí)，在原動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)下，各個(gè)從動(dòng)件都按一定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)。但是并不是隨意拼湊組合的構(gòu)件都具有確定的運(yùn)動(dòng)而成為機(jī)構(gòu)。下面先講述機(jī)構(gòu)的自由度，再討論機(jī)構(gòu)的自由度符合什么要求才能實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即機(jī)構(gòu)具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件。 2.

19、3.1機(jī)構(gòu)的自由度 所謂機(jī)構(gòu)的自由度是指保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)所需的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目，稱為機(jī)構(gòu)的自由度。 如前所述，一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有3個(gè)自由度，通過(guò)運(yùn)動(dòng)副可減少自由度的數(shù)目。下一頁(yè)2.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度如果一個(gè)機(jī)構(gòu)中有二個(gè)可動(dòng)的構(gòu)件，則構(gòu)件的自由度總數(shù)為3n。當(dāng)構(gòu)件用運(yùn)動(dòng)副連接后，部分運(yùn)動(dòng)受到了限制，自由度減少。一個(gè)低副引入兩個(gè)約束，一個(gè)高副引入一個(gè)約束，由此可得，平面機(jī)構(gòu)的自由度應(yīng)等于全部可動(dòng)構(gòu)件在自由狀態(tài)下的全部自由度減去各運(yùn)動(dòng)副限制的自由度，用公式表示為 F=3n-2PL-PH (2.1)式中，F(xiàn)表示機(jī)構(gòu)的自由度;二為機(jī)構(gòu)中的活動(dòng)構(gòu)件數(shù);P,為低副數(shù);P為高副數(shù)。 由式(2

20、.1)可知，機(jī)構(gòu)自由度的數(shù)目取決于活動(dòng)構(gòu)件的數(shù)目及運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。2.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度下一頁(yè)上一頁(yè) 機(jī)構(gòu)自由度的數(shù)目標(biāo)志著需要的原動(dòng)件的數(shù)目，即獨(dú)立運(yùn)動(dòng)或輸入運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。 圖2-10所示三角杭架結(jié)構(gòu)的自由度F=0，不能運(yùn)動(dòng)。 圖2-11所示四桿機(jī)構(gòu)的自由度F=3n-2PL-PH =3X3-2X4=1，即要求原動(dòng)件的數(shù)目為1，任取一個(gè)構(gòu)件作為原動(dòng)件，則機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)是確定的。 圖2-12所示的機(jī)構(gòu)自由度F=3X4-2X5=2，即要求有兩個(gè)原動(dòng)件，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)才能確定。若只用一個(gè)原動(dòng)件，則各從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)將不確定。 綜上所述，機(jī)構(gòu)自由度反映了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可能性和確定性。下一頁(yè)上一頁(yè)2.3 平

21、面機(jī)構(gòu)的自由度如果機(jī)構(gòu)的自由度等于零，則說(shuō)明機(jī)構(gòu)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的可能性。只有當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度等于原動(dòng)件的個(gè)數(shù)時(shí)，機(jī)構(gòu)才不會(huì)隨意亂動(dòng)。換句話說(shuō)，機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是:自由度數(shù)目F0，且原動(dòng)件數(shù)目必須等于自由度數(shù)目，不能多也不能少。以W表示原動(dòng)件數(shù)，該條件可表示為: W=F=3n-2PL-PH0 (2.2) 利用式(2.1)可以計(jì)算或驗(yàn)算連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和它們的組合機(jī)構(gòu)的自由度，尤其是在設(shè)計(jì)新的機(jī)構(gòu)或擬定復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)方案時(shí)具有指導(dǎo)意義，但式(2.1)不適用于帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等具有撓性件的機(jī)構(gòu)。一般情況下也沒(méi)有必要計(jì)算這些機(jī)構(gòu)的自由度。下一頁(yè)上一頁(yè)2.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度式(2.2)可以判斷、檢

22、驗(yàn)或確定機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的個(gè)數(shù);同時(shí)說(shuō)明活動(dòng)構(gòu)件、低副、高副個(gè)數(shù)如何分配，才能組成機(jī)構(gòu)。 2.3.2計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)注意的事項(xiàng) 在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，往往會(huì)遇到按公式計(jì)算出的自由度數(shù)目與機(jī)構(gòu)的實(shí)際自由度數(shù)目不相符的情況。這往往是因?yàn)樵趹?yīng)用公式計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，還有某些應(yīng)該注意的事項(xiàng)未能正確考慮的緣故?，F(xiàn)將應(yīng)該注意的主要事項(xiàng)簡(jiǎn)述如下。 1.復(fù)合鉸鏈 兩個(gè)以上的構(gòu)件同時(shí)在一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，就構(gòu)成了所謂的復(fù)合鉸鏈。2.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度下一頁(yè)上一頁(yè)如圖2-13所示，它是三個(gè)構(gòu)件在一起以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接而構(gòu)成的復(fù)合鉸鏈。由圖2-13(b)可以看出，這三個(gè)構(gòu)件共同構(gòu)成的是兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。同理，若有m個(gè)構(gòu)件以

23、復(fù)合鉸鏈相連接時(shí)，其構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)應(yīng)等于(m-1)個(gè)。因此在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)注意是否存在復(fù)合鉸鏈，以免將運(yùn)動(dòng)副數(shù)目計(jì)算錯(cuò)而得出錯(cuò)誤的結(jié)果。 例2-2 計(jì)算圖2-14所示的直線機(jī)構(gòu)的自由度。 解: 圖示機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n=7，低副數(shù)PL=10，其中，P處是三個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈，具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，高副數(shù)P=0，由式(2.1)得F=3n-2PL-PH=3X7-2X10=12.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度下一頁(yè)上一頁(yè) 2.局部自由度 在有些機(jī)構(gòu)中，其某些構(gòu)件產(chǎn)生的局部運(yùn)動(dòng)并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。將這些構(gòu)件所能產(chǎn)生的這種局部運(yùn)動(dòng)的自由度稱為局部自由度。例如，在圖2-15(a)所示的滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，

24、為了減少高副元素的磨損，在推桿和凸輪之間裝了一個(gè)滾子。該機(jī)構(gòu)的計(jì)算自由度數(shù)為F=3n-2PL-PH=3X3-2X3-1=2，但實(shí)際上當(dāng)該機(jī)構(gòu)以凸輪一個(gè)構(gòu)件為原動(dòng)件時(shí)，便具有確定的運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生這種與平面機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)條件不相吻合的原因是:滾子繞其自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)所形成的運(yùn)動(dòng)副不影響凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是一個(gè)多出來(lái)的局部自由度，它是否存在并不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。下一頁(yè)上一頁(yè)2.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度2.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度局部自由度多見(jiàn)于變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦以減少磨損的場(chǎng)合。排除局部自由度的方法是假想地將滾子與從動(dòng)件固結(jié)為一體，如圖2-15 (b)所示，這樣，在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。按圖2

25、-15 (b)計(jì)算出的凸輪機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)為F=3n-2PL-PH=3X2-2X2-1=1，與實(shí)際情況吻合。 由此可見(jiàn)，在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)將機(jī)構(gòu)中的局部自由度除去。 3.虛約束 在機(jī)構(gòu)中，有些運(yùn)動(dòng)副帶入的約束，對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上起不到約束作用。將這類對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)際上不起約束作用的約束稱為虛約束。虛約束常出現(xiàn)在以下場(chǎng)合:下一頁(yè)上一頁(yè)2.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度 1)導(dǎo)路平行或重合 如圖2-16所示的機(jī)構(gòu)，在A, P兩處形成的移動(dòng)副導(dǎo)路重合，其中之一為虛約束，計(jì)算時(shí)只取其一，其自由度為F=3n-2PL-PH= 3X5-2X7-1X0=1。 2)軌跡重合 在圖2-17所示的平行四邊形機(jī)構(gòu)中，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

26、時(shí)，構(gòu)件5上E點(diǎn)的軌跡與構(gòu)件3上E點(diǎn)的軌跡完全重合，從運(yùn)動(dòng)的角度看，構(gòu)件5對(duì)機(jī)構(gòu)的約束是重復(fù)的，屬于虛約束，計(jì)算時(shí)應(yīng)除去，即把構(gòu)件5及其與機(jī)架1、構(gòu)件3形成的轉(zhuǎn)動(dòng)副一起除去。因此，該機(jī)構(gòu)的自由度F=3X3-2X4-0=1。下一頁(yè)上一頁(yè)2.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度3)對(duì)稱結(jié)構(gòu) 如圖2-18所示的輪系，中心輪1經(jīng)過(guò)兩個(gè)對(duì)稱布置的小齒輪2驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒輪3，其中有一個(gè)小齒輪對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用引入了虛約束。將其中一個(gè)小齒輪2去掉，不會(huì)影響其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，故計(jì)算自由度時(shí)，n=3。 如果在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，某兩構(gòu)件上兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變，那么若將此兩點(diǎn)以構(gòu)件相連，因此也將帶入1個(gè)虛約束。如圖2-19所示，

27、在平行四邊形機(jī)構(gòu)ABCD的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，構(gòu)件1上的E點(diǎn)與構(gòu)件3上的F點(diǎn)之間的距離始終保持不變，故當(dāng)將E, F兩點(diǎn)與構(gòu)件5相連接時(shí)也必將帶入一個(gè)虛約束。下一頁(yè)上一頁(yè)2.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度圖2-17所示的情況，也可以說(shuō)是屬于這種情況。 由上述可見(jiàn)，機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在一些特定的幾何條件下出現(xiàn)的。如果這些幾何條件不能滿足，則原認(rèn)為是虛約束的約束就將變成為實(shí)際有效的約束，而使機(jī)構(gòu)的自由度減少。故從保證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和便于加工裝配等方面來(lái)說(shuō)，應(yīng)盡量減少機(jī)構(gòu)中的虛約束。但在各種實(shí)際機(jī)械中，為了改善構(gòu)件的受力情況，增加機(jī)構(gòu)的剛度，或保證機(jī)械順利運(yùn)動(dòng)等目的，虛約束往往是存在的。 例2-3 試計(jì)算圖2-20所示大篩機(jī)

28、構(gòu)機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷該機(jī)構(gòu)是否具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(圖中標(biāo)有箭頭的是原動(dòng)件)。 解:由圖可知，該機(jī)構(gòu)在C處形成復(fù)合鉸鏈，有2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副;在E,下一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)2.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度E處出現(xiàn)導(dǎo)路平行的虛約束;在滾子G處具有局部自由度，計(jì)算時(shí)應(yīng)除去，因此，該機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件有7個(gè)，低副數(shù)9個(gè)(2個(gè)移動(dòng)副，7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副)，高副數(shù)1個(gè)，根據(jù)式(2.1)得 F= 3n-2PL-PH =3X7-2X9-1=2 由此可知，機(jī)構(gòu)的自由度與原動(dòng)件數(shù)相等，因此，該機(jī)構(gòu)具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 例2-4 圖2-21所示為一周轉(zhuǎn)輪系。它由中心齒輪1、行星齒輪2(共四個(gè))、內(nèi)齒輪4和帶動(dòng)行星齒輪周轉(zhuǎn)的行星架3等組成。試計(jì)算該

29、機(jī)構(gòu)的自由度。解:從運(yùn)動(dòng)的角度看，只要一個(gè)行星齒輪就夠了，其他三個(gè)則屬于上一頁(yè)2.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度對(duì)稱布置，在計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)除去，故此機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為:二=4(構(gòu)件1,2,3,4)。行星齒輪2和行星架3,齒輪1和機(jī)架5、齒輪4和機(jī)架5、行星架3和機(jī)架5之間構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，故低副數(shù)PL=4。齒輪2分別和齒輪1,齒輪4構(gòu)成兩個(gè)高副，故PH=2，由式(2.1)知: F= 3n-2PL-PH =3X4-2X4-2X1=2該機(jī)構(gòu)的自由度為2，按機(jī)構(gòu)具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件，應(yīng)有兩個(gè)原動(dòng)件。該機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件是輪1和行星架3。返 回上一頁(yè)圖2-1 低副返 回(a)轉(zhuǎn)動(dòng)副;(b)移動(dòng)副圖2-2 高副返 回(a

30、)點(diǎn)接觸;(b)線接觸圖2-3 平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的自由度返 回圖2-4 三副構(gòu)件返 回圖2-5 轉(zhuǎn)動(dòng)副返 回圖2-6 移動(dòng)副返 回圖2-7 平面高副返 回圖2-8 機(jī)構(gòu)的組成返 回圖2-9 例2-1圖返 回圖2-10 三角衡架返 回圖2-11 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)返 回圖2-12 鉸鏈五桿封閉桿系返 回圖2-13 復(fù)合鉸鏈返 回圖2-14 例2-2圖返 回圖2-15 局部自由度返 回圖2-16 導(dǎo)路平行形成的虛約束返 回圖2-17 軌跡重合形成的虛約束返 回圖2-18 對(duì)稱結(jié)構(gòu)虛約束返 回圖2-19 聯(lián)動(dòng)平行四邊形機(jī)構(gòu)返 回圖2-20 例2-3圖返 回圖2-21 例2-4圖返 回第3章 常用機(jī)構(gòu)分析3.1

31、 平面連桿機(jī)構(gòu)3.2 凸輪機(jī)構(gòu)3.3 螺旋機(jī)構(gòu)3.4 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件用低副(轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副)連接組成的平面機(jī)構(gòu)，所以又稱為低副機(jī)構(gòu)。最簡(jiǎn)單的平面連桿機(jī)構(gòu)是由四個(gè)構(gòu)件組成的四桿機(jī)構(gòu)，它的應(yīng)用非常廣泛，而且是組成多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。本章主要討論平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型、特性和常用的設(shè)計(jì)方法。 構(gòu)件間的連接都是轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，它是平面四桿機(jī)構(gòu)的主要類型之一。 3.1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成和基本類型 如圖3-1所示為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)副將各構(gòu)件頭尾連接起來(lái)的封閉四桿系統(tǒng)，并使其中一個(gè)構(gòu)件固定而組成。固定不動(dòng)的構(gòu)件AD稱為機(jī)架，與機(jī)架直接鉸接的兩個(gè)

32、構(gòu)件AB和CD稱為3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)下一頁(yè)連架桿，不直接與機(jī)架鉸接的構(gòu)件BC稱為連桿。連架桿如果能作整周運(yùn)動(dòng)就稱為曲柄，否則就稱為搖桿。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)其兩個(gè)連架桿的運(yùn)動(dòng)形式的不同，分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種基本形式。 1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果有一個(gè)連架桿做整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而另一連架桿作往復(fù)擺動(dòng)，則該機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的作用是:將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成擺動(dòng)，或是將擺動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3-2所示為雷達(dá)天線調(diào)整機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由構(gòu)件AB、BC，以及固連有天線的CD及機(jī)架AD組成。構(gòu)件AB為曲柄，可作360連續(xù)圓周運(yùn)動(dòng)。3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)下一頁(yè)上一頁(yè)3.1 平面連

33、桿機(jī)構(gòu)天線3(CD)為搖桿，可作一定范圍的擺動(dòng)。曲柄的緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)拋物面天線作一定角度的擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)天線俯仰角的調(diào)整。 2.雙曲柄機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)連架桿均作圓周運(yùn)動(dòng)，則該機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。如圖3-3所示的慣性篩是雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。由于從動(dòng)曲柄與主動(dòng)曲柄的長(zhǎng)度不同，當(dāng)主動(dòng)曲柄勻速回轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)曲柄作變速回轉(zhuǎn)一周，機(jī)構(gòu)利用這一特點(diǎn)使篩子6作加速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)篩動(dòng)的工作性能。其中AB、CD均為曲柄。 在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，若相對(duì)的兩桿長(zhǎng)度分別相等則稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)或平行四邊形機(jī)構(gòu)。下一頁(yè)上一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)它有如圖3-4(a)所示的正平行雙曲柄機(jī)構(gòu)和如圖3-4 (b)示的反平行雙

34、曲柄機(jī)構(gòu)兩種形式。 如圖3-5所示的火車驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)和圖3-6所示的攝影車座斗機(jī)構(gòu)為正平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。其特點(diǎn)是兩曲柄轉(zhuǎn)向相同且轉(zhuǎn)速相等，連桿作平動(dòng)。圖3-7所示的公共汽車車門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)為反平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例，具有兩曲柄反向且不等速的特點(diǎn)。 綜上所述，雙曲柄機(jī)構(gòu)的作用是:將等速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為等速同向、不等速同向、不等速反向等多種轉(zhuǎn)動(dòng)。 3.雙搖桿機(jī)構(gòu) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿都是搖桿，則稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。下一頁(yè)上一頁(yè)工程設(shè)備中的港口起重機(jī)吊臂便應(yīng)用了這一結(jié)構(gòu)。如圖3-8所示，其中，AB、CD均為搖桿，AD為機(jī)架。在主動(dòng)搖桿A召的驅(qū)動(dòng)下，隨著機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，連桿BC的外伸端點(diǎn)M獲得近似直線的

35、水平運(yùn)動(dòng)，使吊重Q能作水平移動(dòng)，這樣可避免重物在平移時(shí)產(chǎn)生不必要的升降，減小功率消耗。 3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型的判別 1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本類型的區(qū)別在于:機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄，存在幾個(gè)曲柄。這與各桿尺寸有關(guān)。 設(shè)四個(gè)構(gòu)件中最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng)max，最短桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng)min，其余下一頁(yè)上一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)兩桿的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)和L，則曲柄存在條件為: 條件一:最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，即Lmax+Lmin Lmax+Lmin 故滿足曲柄存在的第一個(gè)條件。(1)以AB或CD為機(jī)架時(shí)，即最短桿AD成連架桿，故為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。(2)以BC

36、為機(jī)架時(shí)，即最短桿成連桿，故機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。(3)以AD為機(jī)架時(shí)，即以最短桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。下一頁(yè)上一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)下一頁(yè)上一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu) 3.1.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化 在實(shí)際應(yīng)用中，除上述三種形式的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)外，還廣泛地采用著其他多種形式的平面四桿機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)大都可以看成是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化而成的。常用的有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)等。下面舉例對(duì)各種演化機(jī)構(gòu)加以介紹。 1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 在圖3-10(a)所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD中，當(dāng)曲柄1繞軸A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鉸鏈C將沿(-)弧線往復(fù)擺動(dòng)。若將C點(diǎn)處做成滑塊形式，如圖3-10 (b)所示，則滑塊沿

37、(-)圓弧導(dǎo)軌往復(fù)移動(dòng)。當(dāng)搖桿的回轉(zhuǎn)中心位于無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，c點(diǎn)的軌跡將從圓弧演變?yōu)橹本€，搖桿CD轉(zhuǎn)化為沿直線導(dǎo)路m-m移動(dòng)的滑塊，成為圖3-11所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心距滑塊導(dǎo)路中心的距離。稱為偏心距。若e=0，導(dǎo)路中心與曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心對(duì)齊，稱為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖3-11(a)所示;若e0，導(dǎo)路中心與曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心有一個(gè)偏距。，則稱為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖3-11(b)所示。保證A桿成為曲柄的條件是:l1+e =l2。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)用于轉(zhuǎn)動(dòng)與往復(fù)移動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換，廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床、自動(dòng)送料裝置等機(jī)械設(shè)備及產(chǎn)品中。 圖3-12所示為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。圖3-12(a)為曲柄

38、滑塊機(jī)構(gòu)在內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)用;圖3-12(b)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在自動(dòng)送料裝置中3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)下一頁(yè)上一頁(yè)的應(yīng)用，曲柄每轉(zhuǎn)一圈活塞送出一個(gè)工件。 2.偏心輪機(jī)構(gòu) 對(duì)于圖3-13(a)所示的對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，由于曲柄較短，曲柄結(jié)構(gòu)較難實(shí)現(xiàn)，故常采用圖3-13 (b)所示的偏心輪結(jié)構(gòu)形式，稱為偏心輪機(jī)構(gòu)，其偏心圓盤(pán)的偏心距。等于原曲柄的長(zhǎng)度。這種結(jié)構(gòu)增大了轉(zhuǎn)動(dòng)副的尺寸，提高了偏心軸的強(qiáng)度和剛度并使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和便于安裝，廣泛應(yīng)用于沖壓機(jī)床、破碎機(jī)等承受較大沖擊載荷的機(jī)械中。 3.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 連架桿中至少有一個(gè)構(gòu)件為導(dǎo)桿的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。其分為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、曲柄搖塊機(jī)構(gòu)和移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等，可以看做是

39、3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)下一頁(yè)上一頁(yè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中取不同的構(gòu)件為機(jī)架演化而成的，如圖3-14所示。 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在工程設(shè)備及產(chǎn)品中應(yīng)用很廣，如貨車自卸機(jī)構(gòu)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械加工設(shè)備(插床、刨床)、手動(dòng)抽水機(jī)等，如圖3-15所示。 3.1.4四桿機(jī)構(gòu)的基本特性 1.傳動(dòng)特性 在圖3-16所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)曲柄AB為主動(dòng)件。曲柄在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中每周有兩次與連桿重疊，如圖3-16中的AB1C1和AB2C2兩位置。這時(shí)的搖桿位置C1D和C2D稱為極限位置，簡(jiǎn)稱極位。C1D與C2D的夾角稱為最大擺角。曲柄處于兩極位AB1和AB2的所在直線所夾的銳角稱為極位夾角。設(shè)曲柄以等角速度。下一頁(yè)上一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)

40、w順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從AB1轉(zhuǎn)到AB2和從AB2到AB1所經(jīng)過(guò)的角度為(180+)和(180-)，所需的時(shí)間為t1和t2，相應(yīng)的搖桿上C點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路線為弧C1C2和弧C2C1，設(shè)C點(diǎn)的平均線速度為v1和v2，顯然有t1t2，v10，總有K1，有急回特性;當(dāng)=0時(shí)，K=1，則機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性;當(dāng)值越大，K值就越大，急回特性就越明顯。若已知K，即可求得極位夾角B為: (3.2) 在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)需要先設(shè)定K值，然后算出B值，再由此計(jì)算得各構(gòu)件的長(zhǎng)度尺寸。 對(duì)于對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，因B= 0，故無(wú)急回特性，而對(duì)于下一頁(yè)上一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，由于不可能出現(xiàn)B=0的情況，所以恒

41、具有急回特性。圖3-17所示為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，原動(dòng)件曲柄A與連桿BC共線時(shí)，從動(dòng)件滑塊位于CC兩個(gè)極限位置。行程S=C , B。 圖3-18所示為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，從動(dòng)桿3的極限位置是其與原動(dòng)件曲柄上召點(diǎn)軌跡圓相切的位置。由圖可知，導(dǎo)桿的擺角(行程)等于極位夾角,與所夾銳角)，機(jī)構(gòu)必有急回特性。牛頭刨床即利用此特性來(lái)提高生產(chǎn)率。 2.傳力特性 1)壓力角和傳動(dòng)角3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)下一頁(yè)上一頁(yè)連桿機(jī)構(gòu)除了要滿足運(yùn)動(dòng)要求外，還應(yīng)具有良好的傳力性能，以減小結(jié)構(gòu)尺寸和提高機(jī)械效率。如圖3-19所示，若不計(jì)慣性力、重力、摩擦力，則連桿2是一個(gè)二力桿。設(shè)構(gòu)件1是原動(dòng)件，通過(guò)連桿2推動(dòng)從動(dòng)件3，由于連桿2是

42、二力構(gòu)件，所以原動(dòng)件通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件上的力F沿BC方向。從動(dòng)件上C點(diǎn)所受的力F與C點(diǎn)速度方向之間所夾的銳角a稱為壓力角。力F沿速度方向的分力為F=Fcosa，它是推動(dòng)從動(dòng)件作功的一個(gè)有效分力。力F沿從動(dòng)件徑向的分力F=Fsina，它非但不能做功，而且增大摩擦阻力，是一個(gè)有害分力。 壓力角隨機(jī)構(gòu)的不同位置有不同的值。它表明了在驅(qū)動(dòng)力F不變時(shí)，推動(dòng)搖桿擺動(dòng)的有效分力Ft的變化規(guī)律，a越小Ft就越大。下一頁(yè)上一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu) 壓力角的余角是連桿與搖桿所夾銳角，稱為傳動(dòng)角。顯然，角越大，傳動(dòng)性能越好，所以傳動(dòng)角也是判別機(jī)構(gòu)傳力性能的重要參數(shù)。由于更便于觀察，所以通常用來(lái)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的傳力性能。

43、傳動(dòng)角隨機(jī)構(gòu)的不斷運(yùn)動(dòng)而相應(yīng)變化，為保證機(jī)構(gòu)有較好的傳力性能，控制機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角min。一般可取min40，重載、高速場(chǎng)合取min 50。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線的兩個(gè)位置之一，如圖3-19所示的AB1C1D或AB2C2D位置。 對(duì)于偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，以曲柄為主動(dòng)件，滑塊為從動(dòng)件，傳動(dòng)角為連桿與導(dǎo)路垂線所夾銳角，如圖3-20所示。最小傳動(dòng)角min出現(xiàn)在曲柄垂直于導(dǎo)路時(shí)的位置，并且位于與偏距方向相反一側(cè)。下一頁(yè)上一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)對(duì)于對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，即偏距e=0的情況，顯然其最小傳動(dòng)角min出現(xiàn)在曲柄垂直于導(dǎo)路時(shí)的位置。 對(duì)以曲柄為主動(dòng)件的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，因?yàn)榛瑝K對(duì)導(dǎo)

44、桿的作用力始終垂直于導(dǎo)桿，其傳動(dòng)角恒為900，即=min=max=90，表明導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)具有最好的傳力性能。 2)止點(diǎn)位置 從Ft=Fcosa知，當(dāng)壓力角a=90 時(shí)，對(duì)從動(dòng)件的作用力或力矩為零，不能驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)處在這種位置稱為止點(diǎn)位置，又稱死點(diǎn)位置。如圖3-21(a)所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)從動(dòng)曲柄A召與連桿BC共線時(shí)，出現(xiàn)壓力角a=90 ，傳動(dòng)角 =0 。3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)下一頁(yè)上一頁(yè)由連桿傳給曲柄的力通過(guò)曲柄的回轉(zhuǎn)中心，外力F無(wú)法推動(dòng)從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3-21 (b)所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如果以滑塊做主動(dòng)件，則當(dāng)從動(dòng)曲柄A召與連桿BC共線時(shí)，機(jī)構(gòu)處于止點(diǎn)位置。對(duì)于具有極位的四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)

45、以往復(fù)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)均有兩個(gè)止點(diǎn)位置。 機(jī)構(gòu)處于止點(diǎn)位置時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“頂死”或運(yùn)動(dòng)不確定的情況(即工作件在該位置時(shí)可能向反方向轉(zhuǎn)動(dòng))。對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，止點(diǎn)的存在對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是不利的，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)止點(diǎn)。如圖3-22(a)所示的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，采用錯(cuò)位排列，將死點(diǎn)位置錯(cuò)開(kāi)。此外，還可以在曲柄上裝飛輪，利用其慣性使機(jī)構(gòu)順利通過(guò)死點(diǎn)位置，圖3-22 (b)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)下一頁(yè)上一頁(yè)所示的縫紉機(jī)的大帶輪即起飛輪的作用。 在實(shí)際工程應(yīng)用中，也利用止點(diǎn)特性實(shí)現(xiàn)工作要求。 如圖3-23(a)所示為快速夾具，要求夾緊工件后夾緊反力不能自動(dòng)松開(kāi)夾具，所以將夾頭構(gòu)件1看成主動(dòng)件，當(dāng)連桿2和從動(dòng)件3共線時(shí)

46、，機(jī)構(gòu)處于止點(diǎn)，夾緊反力N對(duì)搖桿3的作用力矩為零。這樣，無(wú)論N有多大，也無(wú)法推動(dòng)搖桿3而松開(kāi)夾具。當(dāng)用手搬動(dòng)連桿2的延長(zhǎng)部分時(shí)，因主動(dòng)件的轉(zhuǎn)換破壞了止點(diǎn)位置而輕易地松開(kāi)工件。 如圖3-23 (b)所示為飛機(jī)起落架處于放下機(jī)輪的位置，地面反力作用于機(jī)輪上使A件為主動(dòng)件，從動(dòng)件CD與連桿BC成一直線，機(jī)構(gòu)處于止點(diǎn)，只要用很小的鎖緊力作用于CD桿即可有效地保持支撐狀態(tài)。下一頁(yè)上一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)當(dāng)飛機(jī)升空離地要收起機(jī)輪時(shí)，只要用較小力量推動(dòng)CD，因主動(dòng)件改為CD破壞了止點(diǎn)位置而輕易地收起機(jī)輪。 3.1.5平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有圖解法、試驗(yàn)法、解析法三種。本

47、節(jié)以圖解法為例，介紹四桿機(jī)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)方法。 1.按給定的連桿長(zhǎng)度和位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu) 已知連桿BC的長(zhǎng)度和依次占據(jù)的三個(gè)位置B1C1、B2C2和B3C3，如圖3-24所示。設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的其他各桿件的長(zhǎng)度和位置。 1)設(shè)計(jì)分析 召點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是由B1、B2、B3三點(diǎn)所確定的圓弧，C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)下一頁(yè)上一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)軌跡是由C1、C2、C3三點(diǎn)所確定的圓弧，分別找出這兩段圓弧的圓心A和D，也就完成了本四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。因?yàn)榇藭r(shí)機(jī)架AD已定，連架桿CD和AB也就可以確定。 2)具體步驟 (1)確定比例尺=構(gòu)件實(shí)長(zhǎng)/構(gòu)件圖長(zhǎng)(m/mm或mm/mm) ; (2)據(jù)已知條件，畫(huà)出給定連桿的三個(gè)

48、位置(必要時(shí)可縮小或放大比例后，再作圖設(shè)計(jì)); (3)連接B1B2、B2B3，分別作直線段B1B2和B2B3的垂直平分線b1,2和h2,3(圖中細(xì)實(shí)線)，此兩垂直平分線的交點(diǎn)A即為所求B1、B2、B3三點(diǎn)所確定圓弧的圓心。下一頁(yè)上一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu) (4)同樣，連接C1C2 、C2C3，分別作直線段C1C2和C2C3的垂直平分線c1,2、c2,3(圖中細(xì)實(shí)線)交于點(diǎn)D，即為所求C1、C2、C3三點(diǎn)所確定圓弧的圓心。 (5)以A點(diǎn)和D點(diǎn)作為連架桿鉸鏈中心，分別連接AB3、B3C3、C3D(圖中粗實(shí)線)即得所求四桿機(jī)構(gòu)。從圖中量得各桿的長(zhǎng)度再乘以比例尺，就得到實(shí)際結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度尺寸。 在實(shí)際工程中

49、，有時(shí)只對(duì)連桿的兩個(gè)極限位置提出要求。這樣一來(lái)，要設(shè)計(jì)滿足條件的四桿機(jī)構(gòu)就會(huì)有多解，這時(shí)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況提出附加條件。 例3-2 設(shè)計(jì)鑄造砂箱翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。如圖3-25所示，翻轉(zhuǎn)臺(tái)在位置下一頁(yè)上一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)處造型，在位置處起模，翻轉(zhuǎn)臺(tái)與連桿BC固連成一整體，lBC= 0.5m，機(jī)架AD為水平位置。 解:由題意可知此機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連桿位置，其設(shè)計(jì)步驟為: (1)取=0.1m/mm，則BC=lBC/=0.5m/(0.1m/mm) =5mm，在給定位置作B1C1和B2C2B; (2)作B1B2中垂線b12、C1C2中垂線c12; (3)按給定機(jī)架位置做水平線，與b1,2、c1,2分別交得點(diǎn)A,

50、D; (4)連接AB1與C1D，即得到各構(gòu)件的長(zhǎng)度為:下一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu) 本例題有唯一的解，給定機(jī)架AD的位置(水平位置)是必須的條件，否則會(huì)多解。 2.按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)具有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)，給定了行程速比系數(shù)K，就給定了四桿機(jī)構(gòu)急回運(yùn)動(dòng)的條件，從而確定了極位夾角B。根據(jù)極位夾角和其他一些限制條件，便可用圖解法作出曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。以下以典型的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例，對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探討。 如圖3-26所示，已知行程速比系數(shù)K，搖桿長(zhǎng)度lCD，最大擺角甲，用圖解法設(shè)計(jì)此曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。上一頁(yè)3.1 平面連桿機(jī)構(gòu) 具體步驟:(1)由

51、速比系數(shù)K計(jì)算極位夾角B。由式(3-4)知 (2)選擇合適的比例尺，作圖求搖桿的極限位置。取搖桿長(zhǎng)度lCD。除以比例尺得圖中搖桿長(zhǎng)CD，以CD為半徑、任定點(diǎn)D為圓心、任定點(diǎn)C1為起點(diǎn)做弧C(弧C所對(duì)應(yīng)的圓心角大于或等于最大擺角護(hù)，連接D點(diǎn)和C1點(diǎn)的線段C, D為搖桿的一個(gè)極限位置，過(guò)D點(diǎn)作與C1D夾角等于最大擺角甲的射線交圓弧C于C2點(diǎn)得搖桿的另一個(gè)極限位置C2D。 (3)求曲柄鉸鏈中心。過(guò)C1點(diǎn)在D點(diǎn)同側(cè)作C1C2的垂線H，過(guò)C2點(diǎn)作與D點(diǎn)同側(cè)與直線段C1C2夾角為(90-B)的直線交直線H于點(diǎn)P，連接C2P，在直線段C2P上截取C2P/2得點(diǎn)。以O(shè)點(diǎn)為圓點(diǎn)、下一頁(yè)上一頁(yè)OP為半徑，畫(huà)圓K，

52、在C1C2弧段以外在圓K上任取一點(diǎn)A為鉸鏈中心。 (4)求曲柄和連桿的鉸鏈中心。連接A, C2點(diǎn)得直線段AC2為曲柄與連桿長(zhǎng)度之和，以A點(diǎn)為圓心、AC1為半徑作弧交A2于點(diǎn)E，曲柄長(zhǎng)度AB。C2E/2(利用兩極位關(guān)系可證明)，于是以A點(diǎn)為圓心、C2E/2為半徑畫(huà)弧交AC2于點(diǎn)B2為曲柄與連桿的鉸接中心。 (5)計(jì)算各桿的實(shí)際長(zhǎng)度。分別量取圖中AB2 、AD、B2C2的長(zhǎng)度，計(jì)算得: 曲柄長(zhǎng)lAB=AB2 ，連桿長(zhǎng)lBC=B2 C2，機(jī)架長(zhǎng)llAD=AD。3.1 平面連桿機(jī)構(gòu)返 回上一頁(yè)3.2 凸輪機(jī)構(gòu) 3.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用及分類 1.凸輪機(jī)構(gòu)的組成及應(yīng)用 凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架

53、三部分組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，就可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任何預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但另一方面，由于凸輪機(jī)構(gòu)是高副機(jī)構(gòu)，易于磨損，因此只適用于傳遞動(dòng)力不大的場(chǎng)合。凸輪機(jī)構(gòu)主要是用來(lái)變換運(yùn)動(dòng)的形式，將凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)轉(zhuǎn)換為從動(dòng)件的連續(xù)或間歇的往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。 圖3-27所示為搗碎機(jī)的凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪1推動(dòng)從動(dòng)件2上升到最高點(diǎn)，然后從動(dòng)件自由下落，搗碎物料。 圖3-28所示為內(nèi)燃機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)。下一頁(yè)3.2 凸輪機(jī)構(gòu)當(dāng)具有變化向徑的凸輪1回轉(zhuǎn)時(shí)，迫使推桿2在固定導(dǎo)路內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，控制氣閥的開(kāi)啟與關(guān)閉，進(jìn)而控制燃?xì)獾倪M(jìn)人或廢氣的排出。 圖3-29所示為自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，帶凹槽的圓柱凸輪1作等速轉(zhuǎn)動(dòng)

54、，槽中的滾子帶動(dòng)從動(dòng)件作往復(fù)移動(dòng)，將工件推到指定的位置，從而完成自動(dòng)送料任務(wù)。 圖3-30所示為靠摸車削機(jī)構(gòu)，工件1回轉(zhuǎn)時(shí)，移動(dòng)凸輪(靠摸板)3和工件1一起向右移動(dòng)，刀架2在靠模板曲線輪廓的推動(dòng)下作橫向(相對(duì)于軸線)運(yùn)動(dòng)，從而切削出與靠模板曲線一致的工件。 2.凸輪機(jī)構(gòu)的分類 凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用廣泛，類型也很多，以下做簡(jiǎn)要介紹。下一頁(yè)上一頁(yè)3.2 凸輪機(jī)構(gòu) 1)按凸輪的形狀分類 (1)盤(pán)形凸輪:是一個(gè)具有變化向徑的盤(pán)形構(gòu)件，繞固定軸線回轉(zhuǎn)(圖3-28)。 (2)移動(dòng)凸輪:可看做是轉(zhuǎn)軸在無(wú)窮遠(yuǎn)處的盤(pán)形凸輪的一部分，它作往復(fù)直線移動(dòng)(圖3-30)。 (3)圓柱凸輪:是一個(gè)在圓柱面上開(kāi)有曲線凹槽，或是在圓

55、柱端面上做出曲線輪廓的構(gòu)件，它可看做是將移動(dòng)凸輪卷于圓柱體上而形成的(圖3-29)。 2)按從動(dòng)桿的端部形狀分類 (1)尖頂從動(dòng)件:這種從動(dòng)桿的構(gòu)造最簡(jiǎn)單，但易磨損，只適用于下一頁(yè)上一頁(yè)作用力不大和速度較低的場(chǎng)合，如用于儀表等機(jī)構(gòu)中如圖3-31(a)所示。 (2)滾子從動(dòng)件:由于滾子與凸輪輪廓之間為滾動(dòng)摩擦，磨損較小，故可用來(lái)傳遞較大的動(dòng)力，因而應(yīng)用較廣，如圖3-31 (b)所示。 (3)平底從動(dòng)件:優(yōu)點(diǎn)是凸輪與平底的接觸面間易形成油膜，潤(rùn)滑較好，所以常用于高速傳動(dòng)中，如圖3-31 (c)所示。 3)按推桿的運(yùn)動(dòng)形式分類 (1)移動(dòng)從動(dòng)件:作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，如圖3-31 (a)所示。在移動(dòng)從動(dòng)桿

56、中，若其軸線通過(guò)凸輪的回轉(zhuǎn)中心，則稱其為對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)桿，否則稱為偏置移動(dòng)從動(dòng)桿。3.2 凸輪機(jī)構(gòu)下一頁(yè)上一頁(yè)3.2 凸輪機(jī)構(gòu) (2)擺動(dòng)從動(dòng)件:從動(dòng)桿作往復(fù)擺動(dòng)，如圖3-31 (b)所示。 4)按使從動(dòng)件與凸輪保持接觸的鎖合方式分類(1)力鎖合:依靠彈簧力或重力使從動(dòng)件與凸輪保持接觸(圖3-27和圖3-28)。 (2)形鎖合:依靠凸輪幾何形狀使從動(dòng)件與凸輪保持接合(圖3-29)。 3.2.2從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)，是根據(jù)工作要求選定合適的凸輪機(jī)構(gòu)的形式、從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和有關(guān)的基本尺寸，然后根據(jù)選定的從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出凸輪應(yīng)有的輪廓曲線。所以根據(jù)工作要求選定從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)

57、律，是凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的前提。下一頁(yè)上一頁(yè)3.2 凸輪機(jī)構(gòu) 1.凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程 以圖3-32所示的尖頂對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行說(shuō)明。圖示位置為從動(dòng)件與凸輪A點(diǎn)接觸。以凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。為圓心，以凸輪的最小向徑rb,為半徑所作的圓，稱為基圓。rb稱為凸輪的基圓半徑。 (1)推程:當(dāng)凸輪以等角速度。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在凸輪輪廓線的推動(dòng)下，將由最低位置被推到最高位置，從動(dòng)件的這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程稱為推程，相應(yīng)隴凸輪轉(zhuǎn)角d稱為推程角。 (2)遠(yuǎn)休止:凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件將處于最高位置而靜止不動(dòng)的這一過(guò)程。與之相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角d稱為遠(yuǎn)休止角。下一頁(yè)上一頁(yè)3.2 凸輪機(jī)構(gòu) (3)回程:凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從

58、動(dòng)件由最高位置回到最低位置的這一過(guò)程。柞應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為回程運(yùn)動(dòng)角。 (4)近休止:當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)角民時(shí)，從動(dòng)件與凸輪廓線上向徑最小的一段圓弧接觸，而將處在最低位置靜止不動(dòng)的這一過(guò)程。民稱為近休止角。 (5)行程:從動(dòng)桿在推程或回程中移動(dòng)的距離h。 (6)位移線圖:描述從動(dòng)件位移、與凸輪轉(zhuǎn)角占之間關(guān)系的圖形，如圖3-32(b)所示。 2.從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移速度和加速度a下一頁(yè)上一頁(yè)3.2 凸輪機(jī)構(gòu)隨時(shí)間t變化的規(guī)律。又因凸輪一般為等速運(yùn)動(dòng)，即其轉(zhuǎn)角占與時(shí)間t成正比，所以從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律經(jīng)常表示為從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨凸輪轉(zhuǎn)角占變化的規(guī)律。其基本的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

59、有如下幾種。 1)等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件在推程或回程的運(yùn)動(dòng)速度為常數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在圖3-32 (a)所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)凸輪以等角速度。轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件在推程中的行程為h。從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)線圖如圖3-33所示。其位移曲線為斜直線，速度曲線為平直線，加速度曲線為零線。 由圖3-33可見(jiàn)，從動(dòng)件在推程始末兩點(diǎn)、處速度有突變，瞬時(shí)下一頁(yè)上一頁(yè)3.2 凸輪機(jī)構(gòu)加速度理論上為無(wú)窮大，因而產(chǎn)生理論上為無(wú)窮大的慣性力。實(shí)際上，由于構(gòu)件材料的彈性變形，加速度和慣性力不至于達(dá)到無(wú)窮大，但仍會(huì)對(duì)機(jī)構(gòu)造成強(qiáng)烈的沖擊，產(chǎn)生噪聲及造成機(jī)構(gòu)嚴(yán)重磨損。這種沖擊稱為“剛性沖擊”或“硬沖”。因此，等速運(yùn)動(dòng)規(guī)

60、律僅適用于低速、輕載的場(chǎng)合。 2)等加速、等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件在一個(gè)行程中，前半行程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半行程作等減速運(yùn)動(dòng)。其位移曲線為兩段光滑相連開(kāi)口相反的拋物線，速度曲線為斜直線，加速度曲線為平直線。 等加速、等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移線圖的作圖方法如圖3-34所示。下一頁(yè)上一頁(yè)在橫坐標(biāo)上找出d0/2的一點(diǎn)，將d0/2分為若干等分(圖中為四等分)得1,2,3,4各點(diǎn)，過(guò)這些點(diǎn)作橫坐標(biāo)軸的垂線;同時(shí)在縱坐標(biāo)軸上將從動(dòng)件推程之半(h/2)分為相同的等分1,2, 3,4;將原點(diǎn)與縱坐標(biāo)上的等分點(diǎn)連接得O1、O2、O3、O4,與相應(yīng)垂線分別交于1, 2, 3, 4各點(diǎn)。最后將1, 2, 3, 4點(diǎn)連成光滑曲