平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

1、平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì),用低副連接而成的平面機(jī)構(gòu)。,81 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn),連桿機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)構(gòu)。 連桿機(jī)構(gòu)型式的例子。例1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)例2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)例3 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：契貝謝夫四足機(jī)構(gòu),特點(diǎn)：1）其原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)都要經(jīng)過(guò)一個(gè)不直接與機(jī)架相聯(lián)的中間構(gòu)件才能傳動(dòng)從動(dòng)件，中間構(gòu)件稱為連桿。這些機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為連桿機(jī)構(gòu)。2）這些機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副。故連桿機(jī)構(gòu)也稱低副機(jī)構(gòu)。, 雖然可以利用連桿機(jī)構(gòu)來(lái)滿足一些運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)要求，但其設(shè)計(jì)卻是十分繁難的，且一般只能近似地得以滿足。,1) 運(yùn)動(dòng)副一般均為低副。低副兩運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓強(qiáng)較小，故的載荷；且有利于潤(rùn)滑，磨損較

2、小；此外，運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀較簡(jiǎn)單，便于加工制造。,2) 構(gòu)件多呈現(xiàn)為桿的形狀（故常簡(jiǎn)稱構(gòu)件為桿）可以很方便地用來(lái)達(dá)到增力、擴(kuò)大行程和實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)等目的。此外，構(gòu)件的幾何形狀也較簡(jiǎn)單，便于加工制造。,4) 具有豐富的連桿曲線形狀。連桿上各點(diǎn)的軌跡是各種不同形狀的曲線(稱為連桿曲線)，其形狀還隨著各構(gòu)件相對(duì)長(zhǎng)度的改變而改變，從而可以得到形式眾多的連桿曲線，可滿足不同軌跡的設(shè)計(jì)要求。,3)可實(shí)現(xiàn)多種形式的運(yùn)動(dòng)變換和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。當(dāng)原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變，可用改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度來(lái)使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,缺點(diǎn)：,由于連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)必須經(jīng)過(guò)中間構(gòu)件進(jìn)行傳遞，因而傳遞路線較長(zhǎng)，易產(chǎn)生較大的誤差積累，

3、同時(shí)，也使機(jī)械效率降低。,連桿機(jī)構(gòu)不宜用于高速運(yùn)動(dòng)在連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，連桿及滑塊的質(zhì)心都在作變速運(yùn)動(dòng)，所產(chǎn)生的慣性力難于用一般平衡方法加以消除，因而會(huì)增加機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷。,連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn),(1)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：構(gòu)件之間都是用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接它是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，其他型式的四桿機(jī)構(gòu)可認(rèn)為是它的演化型式。,機(jī)架固定不動(dòng)的構(gòu)件。,連架桿與機(jī)架相聯(lián)接的構(gòu)件。 分為：曲柄能整周轉(zhuǎn)動(dòng) 搖桿不能整周轉(zhuǎn)動(dòng),連桿不直接和機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件,82 平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用,1、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式,（2）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型,1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 兩個(gè)連架桿中一為曲柄，另一為搖桿 2）雙曲柄機(jī)構(gòu) 兩個(gè)連架桿均為曲柄 若

4、相對(duì)兩桿平行且長(zhǎng)度相等則稱其為平行四邊形機(jī)構(gòu)。若雙曲柄機(jī)構(gòu)中兩相對(duì)桿的長(zhǎng)度分別相等，但不平行則稱其為逆平行四邊形機(jī)構(gòu)。 3）雙搖桿機(jī)構(gòu) 兩個(gè)連架桿均為搖桿,曲柄搖桿機(jī)構(gòu),雙曲柄機(jī)構(gòu),平行四邊形機(jī)構(gòu)及應(yīng)用,雙搖桿機(jī)構(gòu),2、 平面四桿機(jī)構(gòu)的演變型式,（1）改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸 （2）改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸 （3）選用不同的構(gòu)件為機(jī)架 （4）運(yùn)動(dòng)副元素的逆換,移動(dòng)副可認(rèn)為是轉(zhuǎn)動(dòng)中心在無(wú)窮遠(yuǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副演化而來(lái)。,2、 平面四桿機(jī)構(gòu)的演變型式,（1）改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸 （2）改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸 （3）選用不同的構(gòu)件為機(jī)架 （4）運(yùn)動(dòng)副元素的逆換,（1）改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸 （2）改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸

5、（3）選用不同的構(gòu)件為機(jī)架 （4）運(yùn)動(dòng)副元素的逆換,構(gòu)件3為機(jī)架移動(dòng)導(dǎo)桿,構(gòu)件4為機(jī)架曲柄滑塊,構(gòu)件1為機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿,構(gòu)件2為機(jī)架曲柄搖塊,2、 平面四桿機(jī)構(gòu)的演變型式,2、 平面四桿機(jī)構(gòu)的演變型式,（1）改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸 （2）改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸 （3）選用不同的構(gòu)件為機(jī)架 （4）運(yùn)動(dòng)副元素的逆換,3.平面四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,（1）基本型式的四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用（2）演化型式的四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,3.平面四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,（1）基本型式的四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用（2）演化型式的四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,（若1能繞a整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則存在兩個(gè)特殊位置） a+db+c (1) bc+d-a即a+bc+d (2) cb+d-a即

6、a+cb+d (3),83 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí),1、 平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄存在的條件,a+db+c (1) a+bc+d (2) a+cb+d (3) (1)+(2)得2a+b+d2c+b+d即ac (1)+(3)得 ab (2)+(3)得 ad,由此可見(jiàn)，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件是： （1）連架桿或機(jī)架為運(yùn)動(dòng)鏈中的最短桿。 （2）最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于等于其它兩桿長(zhǎng)度之和。（桿長(zhǎng)之和的條件）,（1）最短構(gòu)件與最長(zhǎng)構(gòu)件的長(zhǎng)度之和大于其他兩構(gòu)件長(zhǎng)度之 和，所有運(yùn)動(dòng)副均為擺動(dòng)副，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。,（2）最短構(gòu)件與最長(zhǎng)構(gòu)件的長(zhǎng)度之和小于等于其他兩構(gòu)件 長(zhǎng)度之和，最短構(gòu)件上兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)

7、副。,取最短構(gòu)件為機(jī)架,雙曲柄機(jī)構(gòu),取最短構(gòu)件任一相鄰構(gòu)件為機(jī)架,曲柄搖桿機(jī)構(gòu),取最短構(gòu)件對(duì)面的構(gòu)件為機(jī)架,雙搖桿機(jī)構(gòu),平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型判別, ac1e：b-ae ac2e：a+be,即有曲柄的條件:ba+e e=0, ba,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件,某些機(jī)構(gòu)（如曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）中，原動(dòng)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件正行程和反行程的平均速度不相等。急回運(yùn)動(dòng),2、急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù),急回作用的意義及其方向性,機(jī)械中常被用來(lái)節(jié)省空回行程的時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。例如在牛頭刨床中采用擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)就有這種目的。 急回作用有方向性，當(dāng)原動(dòng)件的回轉(zhuǎn)方向改變，急回的行程也跟著改變。故在牛頭

8、刨床等設(shè)備上都用明顯的標(biāo)志標(biāo)出了原動(dòng)件的正確回轉(zhuǎn)方向。,3、壓力角和傳動(dòng)角,機(jī)構(gòu)停在死點(diǎn)位置，不能起動(dòng)。 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，靠慣性沖過(guò)死點(diǎn)。,曲柄為從動(dòng)件，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于曲柄和連桿共線的兩個(gè)位置時(shí)，原動(dòng)件通過(guò)連桿作用于曲柄的力通過(guò)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心，不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。,4、死點(diǎn)位置,克服死點(diǎn)的方法,采用兩組以上相同機(jī)構(gòu)組合并以互相錯(cuò)開(kāi)排列的方法使用,如機(jī)車(chē)車(chē)輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)； 采用安裝飛輪加大慣性的方法。安裝飛輪加大慣性，借其慣性作用使機(jī)構(gòu)闖過(guò)死點(diǎn)位置,如縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)中的大帶輪（即兼有飛輪的作用）。,死點(diǎn)的應(yīng)用,飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu),在機(jī)輪放下時(shí)，桿bc與cd成一直線，此時(shí)機(jī)輪雖受到很大的力，但由于機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，起落架不會(huì)反

9、轉(zhuǎn)(折回)，這可使飛機(jī)起落和停放更加可靠。,機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)與極位的關(guān)系,機(jī)構(gòu)的極位和死點(diǎn)實(shí)際上是機(jī)構(gòu)的同一位置，所不同的僅是機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件不同。當(dāng)原動(dòng)件與連桿共線時(shí)為極位。在極位附近，由于從動(dòng)件的速度接近于零，故可獲得很大的增力效果(機(jī)械利益)。當(dāng)從動(dòng)件與連桿共線時(shí)為死點(diǎn)。機(jī)構(gòu)在死點(diǎn)時(shí)本不能運(yùn)動(dòng)，但如因沖擊、振動(dòng)等原因使機(jī)構(gòu)離開(kāi)死點(diǎn)而繼續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這時(shí)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向是不確定的，既可能正轉(zhuǎn)也可能反轉(zhuǎn)，故機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置也是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性,連桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)給定的各個(gè)位置 連桿機(jī)構(gòu)的錯(cuò)位不連續(xù)問(wèn)題在設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，如果要求其從動(dòng)件在兩個(gè)不連通的可行域內(nèi)連續(xù)運(yùn)動(dòng)

10、，這是不可能的。我們把連桿機(jī)構(gòu)的這種運(yùn)動(dòng)不連續(xù)稱為錯(cuò)位不連續(xù)。 連桿機(jī)構(gòu)的錯(cuò)序不連續(xù)問(wèn)題在連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其連桿所經(jīng)過(guò)的給定位置，一般是有順序的。當(dāng)原動(dòng)件按同一方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，若其連桿不能按順序通過(guò)給定的各個(gè)位置，這也是一種運(yùn)動(dòng)不連續(xù)，稱為錯(cuò)序不連續(xù)。,84 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題,機(jī)構(gòu)選型根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選擇 機(jī)構(gòu)的類(lèi)型；,尺度綜合確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長(zhǎng) 度尺寸)。,同時(shí)要滿足其他輔助條件：,a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長(zhǎng)比恰當(dāng)、 運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)合理等）;,b)動(dòng)力條件（如min）;,c)運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件等。,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,飛機(jī)起落架,三類(lèi)設(shè)計(jì)要求：,

11、1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。,函數(shù)機(jī)構(gòu),要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù) y=logx,設(shè)計(jì)：潘存云,三類(lèi)設(shè)計(jì)要求：,1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。前者要求兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，后者要求急回運(yùn)動(dòng),2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。,要求連桿在兩個(gè)位置垂直地面且相差180,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,鶴式起重機(jī),攪拌機(jī)構(gòu),要求連桿上e點(diǎn)的軌跡為一條卵形曲線,要求連桿上e點(diǎn)的軌跡為一條水平直線,三類(lèi)設(shè)計(jì)要求：,1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。,2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻

12、箱機(jī)構(gòu)。,3)滿足預(yù)定的軌跡要求，如: 鶴式起重機(jī)、攪拌機(jī)等。,給定的設(shè)計(jì)條件：,1)幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）,2)運(yùn)動(dòng)條件（給定k）,3)動(dòng)力條件（給定min）,設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法,設(shè)計(jì)：潘存云,一、按給定的行程速比系數(shù)k設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu),計(jì)算180(k-1)/(k+1);,已知：cd桿長(zhǎng)，擺角及k， 設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。步驟如下：,任取一點(diǎn)d，作等腰三角形 腰長(zhǎng)為cd，夾角為;,作c2pc1c2，作c1p使,作p c1c2的外接圓，則a點(diǎn)必在此圓上。,選定a，設(shè)曲柄為l1 ，連桿為l2 ，則:,以a為圓心，a c2為半徑作弧交于e,得： l1 =ec1/ 2

13、 l2 = a c1ec1/ 2,a c2=l2- l1, l1 =( a c1a c2)/ 2,c2c1p=90,交于p;,a c1= l1+l2,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,2) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),分析： 由于與導(dǎo)桿擺角相等，設(shè)計(jì)此 機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄 a。,計(jì)算180(k-1)/(k+1);,任選d作mdn，,取a點(diǎn)，使得ad=d, 則: a=dsin(/2)。,作角分線;,已知：機(jī)架長(zhǎng)度d，k，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。,設(shè)計(jì)：潘存云,3) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu),已知k，滑塊行程h，偏距e，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu) 。,計(jì)算: 180(k-1)/(k+1);,作c1 c2 h,作射線c1o 使c2c1o=90,以o為圓心，c

14、1o為半徑作圓。,以a為圓心，a c1為半徑作弧交于e,得：,作射線c2o使c1c2 o=90。,作偏距線e，交圓弧于a，即為所求。,l1 =ec2/ 2,l2 = a c2ec2/ 2,設(shè)計(jì)：潘存云,二、按預(yù)定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),a) 已知活動(dòng)鉸鏈中心的位置,將鉸鏈a、d分別選在b1b2，c1c2連線的垂直平分線上任意位置都能滿足設(shè)計(jì)要求。,給定連桿上鉸鏈bc的三組位置有唯一解,給定連桿兩組位置有無(wú)窮多組解。,b) 已知固定鉸鏈中心的位置,機(jī)構(gòu)倒置原理 設(shè)改取四桿機(jī)構(gòu)的連桿為機(jī)架，則原機(jī)構(gòu)中的固定鉸鏈a、d將變?yōu)榛顒?dòng)鉸鏈，而活動(dòng)鉸鏈b、c將變?yōu)楣潭ㄣq鏈。 先選定原機(jī)構(gòu)連桿的某一位置作為機(jī)架

15、（即視為固定鉸鏈b、c的一邊），而將原機(jī)構(gòu)其余位置的構(gòu)型均視為剛體進(jìn)行移動(dòng)，使原連桿的各邊相重合，從而即可求得活動(dòng)鉸鏈a、d 中心在倒置機(jī)構(gòu)中的各個(gè)位置，便實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的倒置。,設(shè)計(jì)：潘存云,三、給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),給定連架桿對(duì)應(yīng)位置： 構(gòu)件3和構(gòu)件1滿足以下位置關(guān)系：,建立坐標(biāo)系,設(shè)構(gòu)件長(zhǎng)度為：l1 、l2、l3、l4,在x,y軸上投影可得：,機(jī)構(gòu)尺寸比例放大時(shí)，不影響各構(gòu)件相對(duì)轉(zhuǎn)角.,l1 coc + l2 cos = l3 cos + l4,l1 sin + l2 sin = l3 sin ,if (i ) i =1, 2, 3n 設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)(求各構(gòu)件長(zhǎng)度)。,令： l1

16、 =1,代入移項(xiàng)得： l2 cos = l4 l3 cos cos ,則化簡(jiǎn)為：cosp0 cos p1 cos( ) p2,代入兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角參數(shù)，得方程組：,l2 sin = l3 sin sin ,coc1p0 cos1 p1 cos(1 1 ) p2,coc2p0 cos2 p1 cos(2 2 ) p2,coc3p0 cos3 p1 cos(3 3 ) p2,可求系數(shù):p0 、p1、p2,以及: l2 、 l3、 l4,將相對(duì)桿長(zhǎng)乘以任意比例系數(shù)，所得機(jī)構(gòu)都能滿足轉(zhuǎn)角要求。若給定兩組對(duì)應(yīng)位置，則有無(wú)窮多組解。,舉例：設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)滿足連架桿三組對(duì)應(yīng)位置：,代入方程得：,cos

17、90 =p0cos80 +p1cos(80-90) +p2,cos135=p0cos110+p1cos(110-135)+p2,解得相對(duì)長(zhǎng)度: p0 =1.533, p1=-1.0628, p2=0.7805,各桿相對(duì)長(zhǎng)度為：,選定構(gòu)件l1的長(zhǎng)度之后，可求得其余桿的絕對(duì)長(zhǎng)度。,cos45 =p0cos50 +p1cos(50-45) +p2,l1=1,l4 =- l3 / p1 =1.442,l2 =(l42+ l32+1-2l3p2 )1/2 =1.783,l3 = p0 = 1.553,設(shè)計(jì)：潘存云,實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),當(dāng)給定連架桿位置超過(guò)三對(duì)時(shí)，一般不可能有精確解。只能用優(yōu)化或試湊的方法

18、獲得近似解。,(1)首先在一張紙上取固定軸a的位置，作原動(dòng)件角位移i,(2)任意取原動(dòng)件長(zhǎng)度ab,(3)任意取連桿長(zhǎng)度bc，作一系列圓弧;,(4)在一張透明紙上取固定軸d，作角位移i,(5) 取一系列從動(dòng)件長(zhǎng)度作同心圓弧。,(6) 兩圖疊加，移動(dòng)透明 紙，使ki落在同一圓 弧上。,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,四、按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),攪拌機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)：潘存云,四、按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),連桿作平面運(yùn)動(dòng),其上各點(diǎn)的軌跡均不相同。,b, c點(diǎn)的軌跡為圓弧;,其余各點(diǎn)的軌跡為一條 封閉曲線。,設(shè)計(jì)目標(biāo): 就是要確定一組桿長(zhǎng)參數(shù), 使連桿上某點(diǎn)的軌跡滿足設(shè)計(jì)要求。,連桿曲線,設(shè)計(jì)：潘存云,

19、設(shè)計(jì)：潘存云,8-5 多桿機(jī)構(gòu),1.多桿機(jī)構(gòu)的功用 (1)取得有利的傳動(dòng)角(2)可獲得較大的機(jī)械利益(3)改變從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性(4)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)從動(dòng)件帶停歇的運(yùn)動(dòng)(5)擴(kuò)大機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的行程(6)使機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的行程可調(diào)(7)實(shí)現(xiàn)特定要求下的平面導(dǎo)引,第二章 拉壓,1、橫截面上的內(nèi)力與應(yīng)力 軸力：拉為正，壓為負(fù)。 內(nèi)力、應(yīng)力的概念；單位：mpa，gpa,2、強(qiáng)度條件及許用應(yīng)力 等截面桿：,極限應(yīng)力,三方面的應(yīng)用：強(qiáng)度校核，截面設(shè)計(jì)，許用荷載,3、軸向拉壓變形計(jì)算 縱向應(yīng)變：,兩者之間的關(guān)系：在彈性范圍內(nèi),泊松比1 材料常數(shù),拉壓hooke定律（在彈性范圍內(nèi)）,無(wú)量綱,橫向應(yīng)變：（與桿軸線垂直）,桿件的

20、伸長(zhǎng)量：,注意：軸力fn圖階梯變化需分段； ,4、材料的力學(xué)性質(zhì) 塑性材料低碳鋼 脆性材料鑄鐵 （1）低碳鋼的拉伸圖 變形的四個(gè)階段： 四個(gè)強(qiáng)度（極限）指標(biāo),名義屈服極限,兩個(gè)塑性指標(biāo)：,（2）鑄鐵的壓縮實(shí)驗(yàn),例題,1、已知階梯軸 試求： 1）各段桿橫截面上的工作應(yīng)力以及 。 2）桿的軸向變形總量。,2、圖示三角形托架，已知ac為圓形，d26mm鋼桿，bc為正方形木材a100m，鋼170mpa，木料12mpa。 試求：托架許可載荷。,第三章 圓軸受扭,1、外力偶矩計(jì)算,2、內(nèi)力扭矩，扭矩圖 正負(fù)號(hào)規(guī)定：右手法則 截面法,3、剪應(yīng)力互等定理 剪切虎克定律：,kn.m,轉(zhuǎn)數(shù)(rpm),功率kw,馬

21、力ps,剪切彈性模量,直角的改變量,4、剪應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算,剪應(yīng)力強(qiáng)度條件，剛度條件。 單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角,5、強(qiáng)度條件和剛度條件的應(yīng)用 見(jiàn)例題,第四章 彎曲應(yīng)力,內(nèi)力圖作法： 1、剪力方程、彎矩方程； 2、簡(jiǎn)易法； 3、疊加法。* 向上的外力引起正彎矩。,例題1 作圖示梁剪力圖、彎矩圖，m3qa2，且求出fsmax，mmax。,求支反力一定要校核。 法一：列剪力方程、彎矩方程。 求控制截面的內(nèi)力值。 法二：簡(jiǎn)易法。,例題2 矩形截面梁，已知 ，試求： （1）反力（2） （2）作fs圖，m圖。（6） （3）校核梁的正應(yīng)力強(qiáng)度。（7）,解：（1）求支反力,（2）簡(jiǎn)易法作fs圖，m圖。 求控制截面的

22、內(nèi)力值。,（3）校核梁的正應(yīng)力強(qiáng)度。,2、平面彎曲、純彎曲、橫力彎曲、中性軸、合理截面等的概念 3、正應(yīng)力計(jì)算及強(qiáng)度條件,（1）橫截面的中性軸就是對(duì)稱軸,（2）中性軸不是對(duì)稱軸,鑄鐵材料：,彎矩圖： 危險(xiǎn)截面,計(jì)算比較：,4、剪應(yīng)力計(jì)算及強(qiáng)度條件,矩形截面推導(dǎo),一般情況 強(qiáng)度條件：,矩形截面：,圓形截面：,環(huán)形截面：,圓環(huán)面積,工字截面：,第五章 彎曲變形,1、度量變形的幾何量撓度和轉(zhuǎn)角描述,目的：剛度條件 解簡(jiǎn)單超靜定結(jié)構(gòu)梁、剛架,2、方法 （1）梁的撓曲線微分方程,分段,撓度向下為正； 轉(zhuǎn)角順時(shí)針為正。,兩次積分法要點(diǎn)： 1）坐標(biāo)； 2）彎矩方程要分段； 3）積分常數(shù)的確定。 i）邊界條件

23、 ii）變形連續(xù)性條件。,（2）能量法卡氏第二定理 （3）疊加法*,例題：求wa，a,第六章 簡(jiǎn)單超靜定問(wèn)題,1、拉壓超靜定變形協(xié)調(diào)條件,幾何方面 物理方面hooke定律 靜力平衡方面,2、扭轉(zhuǎn)超靜定,3、彎曲超靜定,第七章 應(yīng)力分析和強(qiáng)度理論,1、點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力狀態(tài)分類(lèi)、主應(yīng)力、主平面；符號(hào)規(guī)定,2、平面應(yīng)力狀態(tài) 方法：（1）數(shù)解法公式 （2）圖解法（應(yīng)力圓）概念、圓心、半徑,3、三向應(yīng)力狀態(tài) 特例,5、強(qiáng)度理論概念 材料破壞兩種類(lèi)型。 6、四種強(qiáng)度理論相當(dāng)應(yīng)力表達(dá)式,特殊情況： 平面應(yīng)力狀態(tài),應(yīng)用：彎曲組合變形，梁內(nèi)應(yīng)力,4、廣義虎克定律,第八章 組合變形和剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算,1、兩

24、個(gè)正交平面內(nèi)彎曲組合,荷載分解，分組，中性軸位置（概念）,注意：圓形，正多變形截面。,2、軸向拉（壓）與平面彎曲組合,對(duì)于圓形截面。,3、彎扭組合,荷載分類(lèi)m圖，t圖危險(xiǎn)截面,圓形截面。,抗彎截面模量,4、剪切計(jì)算 單剪: 雙剪:,剪切面積 強(qiáng)度條件：,5、擠壓實(shí)用計(jì)算,第九章 壓桿穩(wěn)定,1、臨界力，臨界應(yīng)力,歐拉臨界力公式,2、歐拉公式的適用范圍,長(zhǎng)度系數(shù)，由壓桿兩端的支承狀況決定； l 壓桿的長(zhǎng)度。,大柔度桿,3、中柔度壓桿的經(jīng)驗(yàn)公式,適用條件,a，b為與材料的性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，可查表。,4、壓桿的穩(wěn)定性校核,第十四章 能量方法,1、應(yīng)變能的概念與計(jì)算；,軸向拉壓：,圓軸扭轉(zhuǎn)：,平面彎曲：,

25、小變形，組合變形的變形能,2、余能的概念與計(jì)算,對(duì)于線形彈性體,3、卡氏第一定理（應(yīng)變能法）,4、卡氏第二定理（余能法）非線性彈性,對(duì)線形彈性體,5、能量法解超靜定梁、剛架。,附錄 截面的幾何性質(zhì),1、靜矩的概念及計(jì)算,2、形心主軸，形心主矩的概念及計(jì)算,計(jì)算梁的剪應(yīng)力。,（1）iz0,（2）對(duì)矩心？,工字截面,表1,極慣性矩 抗扭截面系數(shù),表2 截面幾何性質(zhì),扭轉(zhuǎn),彎曲,review,考試時(shí)間： 答疑時(shí)間： 地 點(diǎn)：,fundamental equations of mechanics of materials,torsion,normal stress,displacement,examples:,1、已知階梯軸 試求： 1）各段桿橫截面上的工作應(yīng)力以及 。 2）桿的軸向變形總量。,2、圖示三角形托架，已知ac為圓形，d26mm鋼桿，bc為正方形木材a100m，鋼170mpa，木料12mpa。 試求：托架許可載荷。,axial load,shear stress in circular shaft(圓軸),where,solid cross section,tubular