武漢理工大學(xué)機(jī)械原理ppt課件

1、機(jī)機(jī)械械原原理理武漢理工大學(xué)目錄目錄 第一章第一章 緒緒 論論 1-1 本課程研討的對(duì)象及內(nèi)容本課程研討的對(duì)象及內(nèi)容 l-2 學(xué)習(xí)本課程的目的學(xué)習(xí)本課程的目的 l-3 如何進(jìn)展本課程的學(xué)習(xí)如何進(jìn)展本課程的學(xué)習(xí) 第二章第二章 平面機(jī)構(gòu)的構(gòu)造分析平面機(jī)構(gòu)的構(gòu)造分析 2-1 機(jī)構(gòu)構(gòu)造分析的內(nèi)容及目的機(jī)構(gòu)構(gòu)造分析的內(nèi)容及目的 2-2 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成 2-3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 2-4 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 2-5 平面機(jī)構(gòu)自在度的計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自在度的計(jì)算 2-6 計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自在度時(shí)應(yīng)留意的事項(xiàng)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自在度時(shí)應(yīng)留意的事項(xiàng) 第三章第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析平面機(jī)

2、構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 3-1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析概述機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析概述 3-2 速度瞬心及其在平面機(jī)構(gòu)速度分析中的運(yùn)用速度瞬心及其在平面機(jī)構(gòu)速度分析中的運(yùn)用 3-3 用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)的速度和加速度分用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)的速度和加速度分析析 第四章第四章 平面機(jī)構(gòu)的力分析平面機(jī)構(gòu)的力分析 4-1 機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法 4-2 構(gòu)件慣性力確實(shí)定構(gòu)件慣性力確實(shí)定 第五章第五章 機(jī)械中的摩擦和機(jī)械效率機(jī)械中的摩擦和機(jī)械效率 5-1 研討機(jī)械中摩擦的目的和研討內(nèi)容研討機(jī)械中摩擦的目的和研討內(nèi)容 5-2 運(yùn)動(dòng)副中的摩擦運(yùn)動(dòng)副中的摩擦 5-3 機(jī)械的效率機(jī)械的效率 5-4 機(jī)械的自鎖機(jī)械的自

3、鎖 第六章第六章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 6-1 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn) 6-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和運(yùn)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和運(yùn)用 6-3 有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些根本知識(shí)有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些根本知識(shí) 6-4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第七章第七章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 7-1 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)用和分類凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)用和分類 7-2 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 7-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 7-4 凸輪機(jī)構(gòu)根本尺寸確實(shí)定凸輪機(jī)構(gòu)根本尺寸確實(shí)定 第八章第八章 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 8-1 齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)用及分類齒輪

4、機(jī)構(gòu)的運(yùn)用及分類 8-2 齒輪的齒廓曲線齒輪的齒廓曲線 8-3 漸開(kāi)線的構(gòu)成及其特性漸開(kāi)線的構(gòu)成及其特性 8-4 漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性 8-5 漸開(kāi)線規(guī)范齒輪各部分的稱號(hào)和尺寸漸開(kāi)線規(guī)范齒輪各部分的稱號(hào)和尺寸 8-6 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng) 8-7 漸開(kāi)線齒廓的切制漸開(kāi)線齒廓的切制 8-8 變位齒輪概述變位齒輪概述 8-9 變位齒輪傳動(dòng)變位齒輪傳動(dòng) 8-10 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 8-11 蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 8-12 圓錐齒輪傳動(dòng)圓錐齒輪傳動(dòng)第九章第九章 輪系及其設(shè)計(jì)輪系及其設(shè)計(jì) 9-1 輪系及其分類輪系及其分類 9-2 定軸輪

5、系的傳動(dòng)比定軸輪系的傳動(dòng)比 9-3 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比第十章第十章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度動(dòng)搖的調(diào)理機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度動(dòng)搖的調(diào)理 10-1 概述概述 10-2 機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式 10-3 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)形狀下機(jī)械的周期性速度動(dòng)搖及其穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)形狀下機(jī)械的周期性速度動(dòng)搖及其 調(diào)理調(diào)理 10-4 機(jī)械的非周期性速度動(dòng)搖及其調(diào)理機(jī)械的非周期性速度動(dòng)搖及其調(diào)理第十一章第十一章 機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡 11-1 機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容 11-2 剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算 第一章第一章 緒緒 論論 “機(jī)械原理(Mechanical Principle)研討的對(duì)

6、象是機(jī)械，研討的內(nèi)容是有關(guān)機(jī)械(mechanism)的根本實(shí)際問(wèn)題。 機(jī)械是機(jī)器(machine)和機(jī)構(gòu)(mechanism)的總稱。 右圖所示為一內(nèi)燃機(jī)表示圖，主要由以下機(jī)構(gòu)組成： 活塞(piston)、連桿(connecting rod)、曲軸和機(jī)架(frame)組成連桿機(jī)構(gòu)；大齒輪(gear)、小齒輪和機(jī)架組成齒輪機(jī)構(gòu)；凸輪(cam)、推桿和機(jī)架組成凸輪機(jī)構(gòu)。1-11-1本課程研討的對(duì)象及內(nèi)容本課程研討的對(duì)象及內(nèi)容 除了機(jī)器外，實(shí)踐中存在如圖1-2所示的開(kāi)窗機(jī)構(gòu)和如圖1-3所示的千斤頂，它們借助于人力驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)所需的運(yùn)動(dòng)或傳送力。這些安裝我們稱之為機(jī)構(gòu)。圖1-2 開(kāi)窗機(jī)構(gòu)圖1-3 千斤頂

7、機(jī)器的特征：機(jī)器的特征： 1. 它們是由零件人為裝配組合而成的實(shí)物體；它們是由零件人為裝配組合而成的實(shí)物體； 2. 各實(shí)物體之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；各實(shí)物體之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)； 3. 能完成有用的機(jī)械功或轉(zhuǎn)化機(jī)械能。能完成有用的機(jī)械功或轉(zhuǎn)化機(jī)械能。 機(jī)構(gòu)的特征：機(jī)構(gòu)具有機(jī)器特征中的前兩個(gè)特征。機(jī)構(gòu)的特征：機(jī)構(gòu)具有機(jī)器特征中的前兩個(gè)特征。 機(jī)器與機(jī)械的共有特征決議了機(jī)器與機(jī)構(gòu)可以統(tǒng)稱為機(jī)械。機(jī)器與機(jī)械的共有特征決議了機(jī)器與機(jī)構(gòu)可以統(tǒng)稱為機(jī)械。 本課程研討的內(nèi)容：本課程研討的內(nèi)容： 1. 機(jī)構(gòu)構(gòu)造分析的根本知識(shí)機(jī)構(gòu)構(gòu)造分析的根本知識(shí) 2. 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 3. 機(jī)器動(dòng)力學(xué)機(jī)器動(dòng)力

8、學(xué) 4. 常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì) 5. 機(jī)構(gòu)的選型及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的選型及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本課程研討的內(nèi)容可以概括為兩個(gè)方面，第一是引見(jiàn)對(duì)已有機(jī)械進(jìn)展本課程研討的內(nèi)容可以概括為兩個(gè)方面，第一是引見(jiàn)對(duì)已有機(jī)械進(jìn)展構(gòu)造、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析的方法，第二是探求根據(jù)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能方面的要構(gòu)造、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析的方法，第二是探求根據(jù)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能方面的要求設(shè)計(jì)新機(jī)械的途徑。求設(shè)計(jì)新機(jī)械的途徑。 l-2 l-2 學(xué)習(xí)本課程的目的學(xué)習(xí)本課程的目的 本課程所學(xué)的內(nèi)容乃是研討現(xiàn)有機(jī)械的運(yùn)動(dòng)及任務(wù)本課程所學(xué)的內(nèi)容乃是研討現(xiàn)有機(jī)械的運(yùn)動(dòng)及任務(wù)性能和設(shè)計(jì)新機(jī)械的知識(shí)根底。所以它成為機(jī)械類各專性能

9、和設(shè)計(jì)新機(jī)械的知識(shí)根底。所以它成為機(jī)械類各專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)根底課程，并為專業(yè)課程打下業(yè)必修的一門重要的技術(shù)根底課程，并為專業(yè)課程打下根底。根底。 l-3 l-3 如何進(jìn)展本課程的學(xué)習(xí)如何進(jìn)展本課程的學(xué)習(xí) 在學(xué)習(xí)本課程的過(guò)程中，要著重留意搞清楚根在學(xué)習(xí)本課程的過(guò)程中，要著重留意搞清楚根本概念，了解根本原理，掌握機(jī)構(gòu)分析和綜合的根本方本概念，了解根本原理，掌握機(jī)構(gòu)分析和綜合的根本方法。法。 在本課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，要留意培育本人運(yùn)用所學(xué)在本課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，要留意培育本人運(yùn)用所學(xué)的根本實(shí)際和方法去分析和處理工程實(shí)踐問(wèn)題的才干。的根本實(shí)際和方法去分析和處理工程實(shí)踐問(wèn)題的才干。為此要非常留意各種

10、實(shí)際和方法的適用范圍和條件，以為此要非常留意各種實(shí)際和方法的適用范圍和條件，以求能逐漸作到正確而靈敏的運(yùn)用。求能逐漸作到正確而靈敏的運(yùn)用。第二章第二章 平面機(jī)構(gòu)的構(gòu)造分析平面機(jī)構(gòu)的構(gòu)造分析2-1 機(jī)構(gòu)構(gòu)造分析的內(nèi)容及目的機(jī)構(gòu)構(gòu)造分析的內(nèi)容及目的 研討內(nèi)容：研討內(nèi)容： (1) 研討機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)研討機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件；動(dòng)的條件； (2) 根據(jù)構(gòu)造特點(diǎn)進(jìn)展機(jī)構(gòu)的構(gòu)造分根據(jù)構(gòu)造特點(diǎn)進(jìn)展機(jī)構(gòu)的構(gòu)造分類；類； (3) 研討機(jī)構(gòu)的組成原理。研討機(jī)構(gòu)的組成原理。 研討目的：研討目的： 在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需求知道機(jī)構(gòu)是怎樣在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需求知道機(jī)構(gòu)是怎樣組合起來(lái)的，而且在什么條件下才干實(shí)現(xiàn)

11、組合起來(lái)的，而且在什么條件下才干實(shí)現(xiàn)確定的運(yùn)動(dòng)；對(duì)機(jī)構(gòu)組成原理的研討還可確定的運(yùn)動(dòng)；對(duì)機(jī)構(gòu)組成原理的研討還可以為新機(jī)構(gòu)的發(fā)明提供途徑；經(jīng)過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)以為新機(jī)構(gòu)的發(fā)明提供途徑；經(jīng)過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造分析與分類，可以為舉一反三地研的構(gòu)造分析與分類，可以為舉一反三地研討機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析提供方便。討機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析提供方便。2-2 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成 1. 構(gòu)件構(gòu)件 構(gòu)件構(gòu)件(link)機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元體。機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元體。 2. 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 由兩個(gè)構(gòu)件組成的可動(dòng)的聯(lián)接稱為運(yùn)動(dòng)副由兩個(gè)構(gòu)件組成的可動(dòng)的聯(lián)接稱為運(yùn)動(dòng)副(kinematics pair)。而把兩構(gòu)件上可以參與

12、接觸而構(gòu)成運(yùn)。而把兩構(gòu)件上可以參與接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的外表稱為運(yùn)動(dòng)副元素。例如軸與軸襯的配合動(dòng)副的外表稱為運(yùn)動(dòng)副元素。例如軸與軸襯的配合(圖圖2-1)，滑塊與導(dǎo)軌的接觸，滑塊與導(dǎo)軌的接觸(圖圖2-2)。 圖圖2-1 回轉(zhuǎn)副回轉(zhuǎn)副 圖圖2-1 挪動(dòng)副挪動(dòng)副 兩齒輪輪齒的嚙合(圖2-3,a)，球面與平面的接觸(圖2-3,b)，圓柱與平面的接觸(圖2-3,c) 。圖圖2-3,b圖圖2-3,c圖圖2-3,a 齒輪副齒輪副 恣意兩個(gè)構(gòu)件1與2，當(dāng)它們尚未構(gòu)起運(yùn)動(dòng)副之前，構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2共有6個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的自在度。當(dāng)兩構(gòu)件以某種方式相聯(lián)接而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副，那么兩者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)便遭到一定的約束，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)自在度減

13、少的數(shù)目就等于該運(yùn)動(dòng)副所引入的約束的數(shù)目。兩構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副后所遭到的約束數(shù)最少為1(如圖2-3，b所示的運(yùn)動(dòng)副)，而最多為5(如圖2-1和2-2所示的運(yùn)動(dòng)副) 運(yùn)動(dòng)副的分類：運(yùn)動(dòng)副的分類： (1) 按引入約束的數(shù)目分：按引入約束的數(shù)目分：I級(jí)副、級(jí)副、級(jí)副、級(jí)副、級(jí)副、級(jí)副、級(jí)副、級(jí)副、級(jí)副。級(jí)副。 (2) 按兩構(gòu)件的接觸情況進(jìn)展分：點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副統(tǒng)稱為按兩構(gòu)件的接觸情況進(jìn)展分：點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副統(tǒng)稱為高副；面接觸高副；面接觸(surface contact)而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副那么稱為低副而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副那么稱為低副(lower pair )。 (3) 按兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的不同分

14、：轉(zhuǎn)動(dòng)副或回轉(zhuǎn)副按兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的不同分：轉(zhuǎn)動(dòng)副或回轉(zhuǎn)副(revolute pair)、挪動(dòng)副、挪動(dòng)副(sliding pair)、螺旋副、球面副、平面運(yùn)動(dòng)、螺旋副、球面副、平面運(yùn)動(dòng)(plane motion)副、副、空間運(yùn)動(dòng)副?？臻g運(yùn)動(dòng)副。圖圖2-5 螺旋副螺旋副圖圖2-6 球面副球面副 3. 運(yùn)動(dòng)鏈 把兩個(gè)以上的構(gòu)件經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的相對(duì)可動(dòng)的系統(tǒng)稱為運(yùn)動(dòng)鏈(kinematics chin)。如運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件構(gòu)成了首末封鎖的系統(tǒng)，那么稱其為閉式運(yùn)動(dòng)鏈或簡(jiǎn)稱閉鏈(圖2-7，a和b)；如運(yùn)動(dòng)鏈的構(gòu)件未構(gòu)成首末封鎖的系統(tǒng)，那么稱其為開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈，或簡(jiǎn)稱開(kāi)鏈(圖2-7，c和d) 。 4.

15、 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 在運(yùn)動(dòng)鏈中，假設(shè)將某一構(gòu)件加以固定而成為機(jī)架，那么這種運(yùn)動(dòng)鏈便在運(yùn)動(dòng)鏈中，假設(shè)將某一構(gòu)件加以固定而成為機(jī)架，那么這種運(yùn)動(dòng)鏈便成為機(jī)構(gòu)。成為機(jī)構(gòu)。 機(jī)構(gòu)中按給定的知運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為原動(dòng)件；而其他活動(dòng)構(gòu)機(jī)構(gòu)中按給定的知運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為原動(dòng)件；而其他活動(dòng)構(gòu)件那么稱為從動(dòng)件。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律決議于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的件那么稱為從動(dòng)件。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律決議于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的構(gòu)造。構(gòu)造。2-3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定的符號(hào)表示組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定的符號(hào)表示組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定的比例尺表示運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)

16、位置的簡(jiǎn)單圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的比例尺表示運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置的簡(jiǎn)單圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(kinematic sketch of mechanism)。繪制步驟如下：。繪制步驟如下： (1) 分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，定出其原動(dòng)部分、任務(wù)部分，搞清楚傳動(dòng)部分。分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，定出其原動(dòng)部分、任務(wù)部分，搞清楚傳動(dòng)部分。 (2) 合理選擇投影面及原動(dòng)件適當(dāng)?shù)耐队八矔r(shí)位置。合理選擇投影面及原動(dòng)件適當(dāng)?shù)耐队八矔r(shí)位置。 (3) 選擇適當(dāng)?shù)谋壤哌x擇適當(dāng)?shù)谋壤?scale)。 (4) 用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定的符號(hào)繪圖。用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定的符號(hào)繪圖。 (5) 檢驗(yàn)。檢驗(yàn)。 61AOF2345BDEC顎式碎石機(jī)ab圖

17、2-82-4 2-4 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必需給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必需給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目，稱為機(jī)構(gòu)的自在度。數(shù)目，稱為機(jī)構(gòu)的自在度。 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)的自在度必需大于機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)的自在度必需大于或等于或等于l l，且機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自在度的，且機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自在度的數(shù)目。數(shù)目。 如圖如圖2-102-10，只需在給構(gòu)件，只需在給構(gòu)件4 4確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，此時(shí)系統(tǒng)才成為機(jī)構(gòu)。此時(shí)系統(tǒng)才成為機(jī)構(gòu)。圖2-9圖2-102-5 2-5 平面機(jī)構(gòu)自在度的計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自

18、在度的計(jì)算 平面機(jī)構(gòu)自在度計(jì)算公式平面機(jī)構(gòu)自在度計(jì)算公式2-6 2-6 計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自在度時(shí)應(yīng)留意的事項(xiàng)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自在度時(shí)應(yīng)留意的事項(xiàng) 1. 1. 復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上的構(gòu)件同在一處以轉(zhuǎn)復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上的構(gòu)件同在一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接，如圖動(dòng)副相聯(lián)接，如圖2-112-11所示。所示。 假設(shè)有假設(shè)有m m個(gè)構(gòu)件以復(fù)合鉸鏈個(gè)構(gòu)件以復(fù)合鉸鏈(joint)(joint)相聯(lián)接時(shí)，相聯(lián)接時(shí)，其構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)應(yīng)等于其構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)應(yīng)等于(m-1)(m-1)個(gè)。個(gè)。 圖2-11 2. 部分自在度 在有些機(jī)構(gòu)中，某些構(gòu)件所產(chǎn)生的部分運(yùn)動(dòng)，并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。我們把這種部分運(yùn)動(dòng)的自在度稱為部分自在度，如下圖。

19、在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自在度時(shí)，應(yīng)從機(jī)構(gòu)自在度的計(jì)算公式中將部分自在度減去。 對(duì)于圖示凸輪機(jī)構(gòu)自在度為 F=33-(23+1)-1=1 凸輪機(jī)構(gòu)三維實(shí)體圖圖2-12 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)踐上不起約束作用，我們把這類約束稱為虛約束。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自在度時(shí)應(yīng)將這類虛約束除去。 機(jī)構(gòu)中的虛約束常發(fā)生在以下情況： 1) 在機(jī)構(gòu)中假設(shè)兩構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接其聯(lián)接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡重合，那么該聯(lián)接將帶入1個(gè)虛約束。如圖214所示的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 F = 3*n2PlPh = 3*42*6= 0 錯(cuò) F = 3*n2PlPh = 3*32*4 = 1 對(duì)圖2-13 2) 假設(shè)兩構(gòu)件在多處接觸而

20、構(gòu)成挪動(dòng)副，且挪動(dòng)方向彼此平行(如圖2-14所示)，那么只能算一個(gè)挪動(dòng)副。 假設(shè)兩構(gòu)件在多處相配合而構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，且轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合(如2-15所示)，那么只能算一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。 假設(shè)兩構(gòu)件在多處相接觸而構(gòu)成平面高副，且各接觸點(diǎn)處的公法線彼此重合(如圖2-16所示)，那么只能算一個(gè)平面高副。 圖2-14圖2-15圖2-16 3)在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，假設(shè)兩構(gòu)件上某兩點(diǎn)之間的間隔一直堅(jiān)持不變，那么如用雙轉(zhuǎn)動(dòng)副桿將此兩點(diǎn)相聯(lián)，也將帶入1個(gè)虛約束，圖2-17所示。 4)在機(jī)構(gòu)中，某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳送的反復(fù)部分所帶入的約束亦為虛約束，如圖2-18所示。F = 3*n2PlPh = 3*42*6= 0 錯(cuò) F =

21、 3*n2PlPh = 3*52*56= -1 錯(cuò)F = 3*n2PlPh = 3*32*4 = 1 對(duì) F = 3*n2PlPh = 3*32*32= 2 對(duì) 圖2-17圖2-18第三章第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析3-1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析概述機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析概述 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析：根據(jù)原動(dòng)件的知運(yùn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析：根據(jù)原動(dòng)件的知運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求該機(jī)構(gòu)其他構(gòu)件上某些點(diǎn)的位動(dòng)規(guī)律，求該機(jī)構(gòu)其他構(gòu)件上某些點(diǎn)的位移移(displacement )、軌跡、速度和加速度，、軌跡、速度和加速度，以及這些構(gòu)件的角位移、角速度和角加速以及這些構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度。度。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法主要有圖解法

22、和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法主要有圖解法和解析法。解析法。 3-2 速度瞬心及其在平面機(jī)構(gòu)速度分析中速度瞬心及其在平面機(jī)構(gòu)速度分析中的運(yùn)用的運(yùn)用 一、速度瞬心一、速度瞬心 瞬心為相互作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上，瞬時(shí)相對(duì)速度為零的點(diǎn)；或者說(shuō)，瞬時(shí)速度相等的重合點(diǎn)(即等速重合點(diǎn))。假設(shè)該點(diǎn)的絕對(duì)速度為零那么為絕對(duì)瞬心；假設(shè)不等于零那么為相對(duì)瞬心。如圖3-1所示。 圖3-1 二、 機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目 由于每?jī)蓚€(gè)構(gòu)件就有一個(gè)瞬心，所以由N個(gè)構(gòu)件(含機(jī)架)組成的機(jī)構(gòu)，其總的瞬心數(shù)K由陳列組合的知識(shí)可得： 三、機(jī)構(gòu)中瞬心位置確實(shí)定 如上所述，機(jī)構(gòu)中每?jī)蓚€(gè)構(gòu)件之間就有一個(gè)瞬心，假設(shè)兩個(gè)構(gòu)件是經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)副直接聯(lián)接在一同的，

23、那末其瞬心的位置，根據(jù)瞬心的定義可以很容易地加以確定。而普通情況下，兩構(gòu)件的瞬心那么需藉助于所謂“三心定理來(lái)確定。現(xiàn)分別引見(jiàn)如下。 1. 經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心 1) 以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接的兩構(gòu)件，如圖3-2,a所示，轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心即為其瞬心P12。 2) 以挪動(dòng)副相聯(lián)接的兩構(gòu)件，如圖3-2,b所示，因兩構(gòu)件間任一重合點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度方向均平行于導(dǎo)路，故其瞬心P12必位于挪動(dòng)副導(dǎo)路的垂直方向上的無(wú)窮遠(yuǎn)處。 3) 以平面高副相聯(lián)接的兩構(gòu)件，如圖3-2，c、d所示。假設(shè)高副兩元素之間為純滾動(dòng)那么其兩元素的接觸點(diǎn)M即為瞬心P12；假設(shè)高副兩元素之間既作相對(duì)滾動(dòng)，又有相對(duì)滑動(dòng)，那么瞬心P12必位于高

24、副兩元素在接觸點(diǎn)處的公法線nn上，詳細(xì)位置尚需根據(jù)其他條件來(lái)確定。 圖3-2 2. 用三心定理確定兩構(gòu)件的瞬心 三心定理(Kennedys throrem)：三個(gè)彼此作平面平行運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的瞬心必位于同不斷線上。如圖3-3所示。 圖3-3 四、 速度瞬心(instantaneous center of velocity)在機(jī)構(gòu)速度分析中的運(yùn)用 1)求構(gòu)件的角速度 在圖3-4所示的平面四桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)各構(gòu)件的尺寸知，原動(dòng)件2以角速度2沿順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)。由于知瞬心P24為構(gòu)件2及構(gòu)件4的等速重合點(diǎn)，故得： 圖3-4 2)求構(gòu)件上某點(diǎn)的速度 如圖3-5所示的凸輪機(jī)構(gòu)。設(shè)各構(gòu)件的尺寸知，原動(dòng)件2的角速度為

25、2。利用瞬心來(lái)確定從動(dòng)件3的挪動(dòng)速度，同樣非常簡(jiǎn)便。 如下圖，得從動(dòng)件的挪動(dòng)速度的大小為： 3-3 用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)的速度和加速度分析 矢量方程圖解法所根據(jù)的根本原理是實(shí)際力學(xué)中學(xué)過(guò)的運(yùn)動(dòng)合成的原理。在對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)展速度和加速度分析時(shí)，首先要根據(jù)運(yùn)動(dòng)合成原理列出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的矢量方程，然后再根據(jù)該方程進(jìn)展作圖求解。 圖3-5 一、 同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間的速度、加速度的關(guān)系 1. 速度分析 圖3-6 在如圖3-6，a所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，連稈BC為一作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。由運(yùn)動(dòng)合成原理可知，此構(gòu)件上任一點(diǎn)(如點(diǎn)c)的運(yùn)動(dòng)可以為是由其伴隨該構(gòu)件上另一恣意點(diǎn)(如點(diǎn)B)的平動(dòng)(牽連運(yùn)動(dòng))與繞該點(diǎn)(點(diǎn)B)的轉(zhuǎn)動(dòng)(

26、相對(duì)運(yùn)動(dòng))所合成。因此，點(diǎn)c的速度為： 現(xiàn)設(shè)點(diǎn)B的速度為知，求點(diǎn)c的速度。 步驟： 1)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)展運(yùn)動(dòng)分析，列出矢量方程式； 2)取速度比例尺，定極點(diǎn)； 3)按矢量作圖法作圖。(從知到未知) 其大小分別為： 現(xiàn)如求連桿上點(diǎn)E的速度那么利用B、E兩點(diǎn)和C、E兩點(diǎn)間的速度關(guān)系可分別列出矢量方程并將它們聯(lián)立起來(lái)，可得矢量方程： 用圖解法求解，得： VE = lpe 圖b所示的由各速度矢量構(gòu)成的圖形稱為速度多邊形。p點(diǎn)稱為速度多邊形的極點(diǎn)。其特點(diǎn)如下： 1)由極點(diǎn)P向外放射的矢量，代表構(gòu)件上相應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)速度； 2)相對(duì)速度是聯(lián)接兩絕對(duì)速度矢端的矢量，下標(biāo)字母相反； 3)極點(diǎn)的速度為零； 4)速度影象原

27、理。 由圖可見(jiàn)，因bce與BCE的對(duì)應(yīng)邊相互垂直，故知兩者類似，且其角標(biāo)字母符號(hào)的順序也是一致的，只是前者的位置是后者沿的方向轉(zhuǎn)過(guò)了900而已。所以，我們把圖形bce稱為構(gòu)件圖形BCE的速度影像。 2. 加速度分析 同理點(diǎn)c的加速度為： 為求E點(diǎn)的加速度與進(jìn)展速度分析類似，需利用點(diǎn)E與B、C兩點(diǎn)的加速度關(guān)系聯(lián)立求解，即得： 圖C所示的由各加速度矢量構(gòu)成的圖形稱為加速度多邊形。p點(diǎn)稱為加速度多邊形的極點(diǎn)。其特點(diǎn)如下： 1)由極點(diǎn)P向外放射的矢量，代表構(gòu)件上相應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)加速度； 2)相對(duì)加速度是聯(lián)接兩絕對(duì)加速度矢端的矢量，下標(biāo)字母相反； 3)極點(diǎn)的加速度為零； 4)加速度影象原理。 由圖可見(jiàn)，因b

28、ce與BCE類似，且其角標(biāo)字母符號(hào)的順序也是一致的。所以，我們把圖形bce稱為構(gòu)件圖形BCE的加速度影像。 3. 兩構(gòu)件重合點(diǎn)間的速度、加速度的關(guān)系 如圖3-7所示的平面四桿機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件1與構(gòu)件2組成挪動(dòng)副，點(diǎn)c為此兩構(gòu)件上的一個(gè)重合點(diǎn)。由運(yùn)動(dòng)合成原理可知，構(gòu)件2上的點(diǎn)c2的運(yùn)動(dòng)可以以為是由構(gòu)件1上與其相重合的點(diǎn)c1的運(yùn)動(dòng)(牽連運(yùn)動(dòng))和點(diǎn)c2相對(duì)于點(diǎn)c1的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所合成。圖3-7 哥氏加速度大小為： (3-7) 方向：將相對(duì)速度VC1C2沿角速度1的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)過(guò)900所得的方向一致。 (3-5)(3-6) 第四章 平面機(jī)構(gòu)的力分析4-1機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法 一、作用在機(jī)械上的力 作用在機(jī)械上的力

29、，包括由外部施于機(jī)械的原動(dòng)力、消費(fèi)阻力、重力和運(yùn)動(dòng)構(gòu)件遭到的空氣和油液等的介質(zhì)阻力；構(gòu)件在變速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力；以及由于上述諸力在運(yùn)動(dòng)副中所引起的反力。 根據(jù)各力對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的影響的不同，可將它們概分為兩大類： (1) 驅(qū)動(dòng)力 凡是驅(qū)使機(jī)械產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的力統(tǒng)稱為驅(qū)動(dòng)力。所作的功為正功，稱為驅(qū)動(dòng)功，或輸入功。 (2) 阻抗力 凡是阻止機(jī)械產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的力統(tǒng)稱為阻抗力。所作的功為負(fù)功，稱為阻抗功。阻抗力又可分為有效阻力和有害阻力兩種： 1) 有效阻力，即任務(wù)阻力。它是機(jī)械在消費(fèi)過(guò)程中為了改動(dòng)任務(wù)物的外形、位置或形狀等所遭到的阻力，抑制了這些阻力就完成了有效的任務(wù)。抑制有效阻力所完成的功稱為有效功或輸出功。

30、 2) 有害阻力，即機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所遭到的非消費(fèi)阻力。機(jī)械為了抑制這類阻力所做的功是一種純粹的浪費(fèi)。抑制有害阻力所作的功稱為損失功。 二、機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法 由于作用在機(jī)械上的力，不僅是影響機(jī)械的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能的重要參數(shù)，而且也是決議相應(yīng)構(gòu)件尺寸及構(gòu)造外形等的重要根據(jù)。機(jī)構(gòu)力分析的義務(wù)，主要有以下兩部分內(nèi)容： 1. 確定運(yùn)動(dòng)副中的反力。 2. 確定為了使機(jī)構(gòu)原動(dòng)件按給定規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)需加于機(jī)械上的平衡力(或平衡力偶)。 4-2構(gòu)件慣性力確實(shí)定構(gòu)件慣性力確實(shí)定 一、一、 作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件 由實(shí)際力學(xué)可知，對(duì)于作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)而且具有平由實(shí)際力學(xué)可知，對(duì)于作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)而且

31、具有平行于運(yùn)動(dòng)平面的對(duì)稱面的構(gòu)件行于運(yùn)動(dòng)平面的對(duì)稱面的構(gòu)件(例如圖例如圖41所示鉸鏈四所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的連桿桿機(jī)構(gòu)中的連桿BC)，其慣性力系可簡(jiǎn)化為一個(gè)加在質(zhì)，其慣性力系可簡(jiǎn)化為一個(gè)加在質(zhì)心上的慣性力和一個(gè)慣性力偶矩。它們分別為：心上的慣性力和一個(gè)慣性力偶矩。它們分別為： 為了分析的方便，上述慣性力和慣性力偶矩又可以用一大小等于P1，作用線由質(zhì)心S偏移一間隔Lh的總慣性力來(lái)替代(圖6)，此時(shí)間隔的值Lh為： 二、作平面挪動(dòng)的構(gòu)件 對(duì)于作平面挪動(dòng)的構(gòu)件，由于沒(méi)有角加速度，故不會(huì)產(chǎn)生慣性力偶。只是當(dāng)構(gòu)件為變速挪動(dòng)時(shí)，持有一個(gè)加在其質(zhì)心S上的慣性力P1-ms 。 三、繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件 對(duì)于繞定軸轉(zhuǎn)

32、動(dòng)的構(gòu)件，其慣性力和慣性力偶矩確實(shí)定又有兩種情況。 (1) 繞經(jīng)過(guò)質(zhì)心的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件(如齒輪、飛輪等構(gòu)件) 因其質(zhì)心的加速度為零，故慣性力為零。只是當(dāng)構(gòu)件為變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一慣性力偶矩M1-Jss。 (2) 繞不經(jīng)過(guò)質(zhì)心的定抽轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件(如曲柄、凸輪等構(gòu)件) 假設(shè)構(gòu)件是變速轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖4-2所示)，那么將產(chǎn)生慣性力P1-ms 及慣性力偶矩M1-Jss 。同樣，兩者可用一個(gè)不經(jīng)過(guò)其質(zhì)心的總慣性力來(lái)替代。 第五章第五章 機(jī)械中的摩擦和機(jī)械效率機(jī)械中的摩擦和機(jī)械效率5-1研討機(jī)械中摩擦的目的和研討內(nèi)容研討機(jī)械中摩擦的目的和研討內(nèi)容 我們知道運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力是一種主要我們知道運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力是一種主

33、要的有害阻力，它會(huì)使機(jī)械的效率降低，使的有害阻力，它會(huì)使機(jī)械的效率降低，使運(yùn)動(dòng)副元素遭到磨損，因此降低零件的強(qiáng)運(yùn)動(dòng)副元素遭到磨損，因此降低零件的強(qiáng)度、機(jī)械的精度和任務(wù)壽命；使零件發(fā)熱度、機(jī)械的精度和任務(wù)壽命；使零件發(fā)熱膨脹，將導(dǎo)致機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不靈敏，甚至卡死，膨脹，將導(dǎo)致機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不靈敏，甚至卡死，并使機(jī)械光滑情況惡化。而另一方面在某并使機(jī)械光滑情況惡化。而另一方面在某些情況下機(jī)械中的摩擦又是有用的，在不些情況下機(jī)械中的摩擦又是有用的，在不少機(jī)械中，就正是利用摩擦來(lái)任務(wù)的。少機(jī)械中，就正是利用摩擦來(lái)任務(wù)的。 研討的主要內(nèi)容有：研討的主要內(nèi)容有： 1) 幾種最常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)副中的摩擦的幾種最常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)副中

34、的摩擦的分析；分析； 2) 思索摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的受力分析；思索摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的受力分析； 3) 機(jī)械效率的計(jì)算；機(jī)械效率的計(jì)算； 4) 由于摩擦的存在而能夠發(fā)生的所由于摩擦的存在而能夠發(fā)生的所謂機(jī)械的謂機(jī)械的“自鎖景象，以及自鎖景象發(fā)自鎖景象，以及自鎖景象發(fā)生的條件等。生的條件等。 5-25-2運(yùn)動(dòng)副中的摩擦運(yùn)動(dòng)副中的摩擦 一、一、 挪動(dòng)副中摩擦力確實(shí)定挪動(dòng)副中摩擦力確實(shí)定 圖圖(a)(a)摩擦力摩擦力F21F21的大小為：的大小為： 圖圖(b)(b)摩擦力摩擦力F21F21的大小為：的大小為： 假設(shè)令假設(shè)令f/sinf/sinQ Q，那么上式可寫為：，那么上式可寫為： 圖5-1 圖(c)摩擦力F21

35、的大小為：式中fv稱為當(dāng)量摩擦系數(shù)。 二、挪動(dòng)副中總反力確實(shí)定 在進(jìn)展機(jī)械的受力分析時(shí)，由于N21及F21都是構(gòu)件2作用于構(gòu)件1上的反力，故可將它們合成為一個(gè)總反力，以R21表示(如圖5-2所示)。設(shè)總反力R21和法向反力N21之間的夾角為，那么： 角稱為摩擦角。 總反力R21的作用線方向確實(shí)定： R21與構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度V12的方向成鈍角(90 + )。 圖5-2 例如：圖5-3,a中，設(shè)滑塊1置于升角為的斜面2上，Q為作用在滑塊1上的鉛垂載荷。求： (1)滑塊1沿斜面等速上行(通常稱此行程為正行程) 時(shí)所需的程度驅(qū)動(dòng)力P。 根據(jù)力的平衡條件可知： 作出力的三角形，如圖b所示

36、。由圖可得： (2)滑塊1是沿斜面2等速下滑(通常稱此行程為反行程) 時(shí)所需的程度驅(qū)動(dòng)力P。如圖5-4,a所式。 根據(jù)力的平衡條件可知： 作出力的三角形，如圖b所示。由圖可得： 三、螺旋副中的摩擦矩形螺紋螺旋副中肋摩擦 圖5-5，a為一矩形螺紋螺旋副(screw pair)，通常在研討螺旋副的摩擦?xí)r，都假定螺母與螺桿間的作用力系集中作用在其中徑的圓柱面上。因螺桿的螺紋可以想象為由一斜面卷繞在圓柱體上構(gòu)成的。因此，如將螺桿沿中徑d2的圓柱面展開(kāi)，那么其螺紋將展成一個(gè)斜面，該斜面的升角即為螺桿在其中徑d2上的螺紋的導(dǎo)程角，于是得： 假定螺母與螺桿間的作用力系集中作用在一小段螺紋上，這樣就把對(duì)螺旋副

37、中摩擦的研討，簡(jiǎn)化為對(duì)滑塊與斜平面的摩擦來(lái)研討了。 四、轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦 1. 軸頸摩擦 如圖5-6所示，設(shè)受有徑向載荷Q作用的軸頸1，在驅(qū)動(dòng)力偶矩Md的作用下，在軸承2中等速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)法向反力的總和為N21，那么如前所述，軸承2對(duì)軸頸1的摩擦力F21f*N21fv*Q。那么摩擦力矩Mr為： 圖 5-6(5-6) 根據(jù)平衡條件可知： R21 = -Q； Md = - R21*r = - Mf 即總反力R21對(duì)軸頸中心O的力矩即為摩擦阻力矩Mf ，而由式(56)知： 對(duì)于一個(gè)詳細(xì)的軸頸，由于fv及r均為定值，所以是一固定長(zhǎng)度。以軸頸中心O為圓心，以為半徑作圓，那么稱其為摩擦圓，稱為摩擦圓半徑。 轉(zhuǎn)動(dòng)

38、副總反力的方位可根據(jù)如下三點(diǎn)來(lái)確定： 1) 在不思索摩擦的情況下，根據(jù)力的平衡條件，初步確定總反力的方向； 2) 總反力應(yīng)與摩擦圓相切； 3) 總反力R 21對(duì)軸頸中心之矩的方向必與相對(duì)角速度12的方向相反。 (5-7)5-3 5-3 機(jī)械的效率機(jī)械的效率 當(dāng)機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輸入功將等于輸出功和損當(dāng)機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輸入功將等于輸出功和損失功之和。即：失功之和。即： Wd = Wr + Wf Wd = Wr + Wf 機(jī)械效率為：機(jī)械效率為： 效率也可用功率表示，即：效率也可用功率表示，即： 機(jī)械效率也可以用力的比值的方式來(lái)表達(dá)。圖機(jī)械效率也可以用力的比值的方式來(lái)表達(dá)。圖5-75-7所示一機(jī)械傳

39、動(dòng)安裝的表示圖。所示一機(jī)械傳動(dòng)安裝的表示圖。 設(shè)設(shè)P P為驅(qū)動(dòng)力，為驅(qū)動(dòng)力，Q Q為消費(fèi)阻力，為消費(fèi)阻力，VPVP、VQVQ分別為分別為P P和和Q Q的的作用點(diǎn)沿該力作用線方向的分速度，于是根據(jù)式作用點(diǎn)沿該力作用線方向的分速度，于是根據(jù)式(5-9(5-9，a)a)可得：可得： PVPQVQ圖 5-7 想象在該機(jī)械中不存在摩擦，為了抑制同樣的消費(fèi)阻力Q，其所需的驅(qū)動(dòng)力P0 (稱為理想驅(qū)動(dòng)力) 。 顯然：P P0，且此時(shí)，其效率應(yīng)等于。(5-8)(5-9) 故得： 將其代入式(a)，得： 同理，機(jī)械效率也可以用力矩之比的方式來(lái)表達(dá)，即 綜合式(c)與(d)可得： 對(duì)于由許多機(jī)器組成的機(jī)組而言，只

40、需知道了各臺(tái)機(jī)器的機(jī)械效率，那么該機(jī)組的總效率也可以由計(jì)算求得。 (1) 串聯(lián) 如圖5-8所示為幾種機(jī)器串聯(lián)組成的機(jī)組。 該機(jī)組的機(jī)械效率為： 。而功率在傳送的過(guò)程中，前一機(jī)器的輸出功率即為后一機(jī)器的輸入功率。圖 5-8(5-10)abc 設(shè)各機(jī)器的效率分別為1、2K那么得： 將1、2K連乘起來(lái)，得 此即闡明，串聯(lián)機(jī)組的總效率等于組成該機(jī)組的各個(gè)機(jī)器的效率的連乘積。由此可見(jiàn)，只需串聯(lián)機(jī)組中任一機(jī)器的效率很低，就會(huì)使整個(gè)機(jī)組的效率極低。 (2) 并聯(lián) 如圖5-9所示為幾種機(jī)器并聯(lián)組成的機(jī)組。 總輸入功率為 總輸出功率為 圖 5-9(5-11) 所以總效率為 上式闡明并聯(lián)機(jī)組的總效率不僅與各機(jī)器的

41、效率有關(guān)，而且也與各機(jī)器所傳送的功率大小有關(guān)。要提高并聯(lián)機(jī)組的效率，應(yīng)著重提高傳送功率大的傳動(dòng)道路的效率。 (3) 混聯(lián) 如圖5-10所示為兼有串聯(lián)和并聯(lián)的混聯(lián)機(jī)組。 為了計(jì)算其總效率，可先將輸入功至輸出功的道路弄清，然后分別計(jì)算出總的輸入功率和總的輸出功率，最后可按下式計(jì)算其總機(jī)械效率。 圖 5-10(5-12)5-4 5-4 機(jī)械的自鎖機(jī)械的自鎖 有些機(jī)械，由于其構(gòu)造的方式以及摩擦影響，有些機(jī)械，由于其構(gòu)造的方式以及摩擦影響，導(dǎo)致當(dāng)沿某一方向施加無(wú)論多大的驅(qū)動(dòng)力導(dǎo)致當(dāng)沿某一方向施加無(wú)論多大的驅(qū)動(dòng)力( (矩矩) )時(shí)，都無(wú)時(shí)，都無(wú)法使它運(yùn)動(dòng)的景象，這種景象就叫作機(jī)械的自鎖。法使它運(yùn)動(dòng)的景象，

42、這種景象就叫作機(jī)械的自鎖。 一挪動(dòng)副的自鎖條件一挪動(dòng)副的自鎖條件 由圖由圖5-115-11可知，可知，Pt = PPt = P* *sin (sin (有效分力有效分力) ) Pn = P Pn = P* *cos cos ( (有害分力有害分力) ) 最大摩擦力為：最大摩擦力為： 當(dāng)當(dāng)時(shí)，由上述可知時(shí)，由上述可知 此式闡明，在此式闡明，在的情況下，不論驅(qū)動(dòng)力的情況下，不論驅(qū)動(dòng)力P P如如何增大，驅(qū)動(dòng)力的有效分力總是小于驅(qū)動(dòng)力本身所能夠何增大，驅(qū)動(dòng)力的有效分力總是小于驅(qū)動(dòng)力本身所能夠引起的最大摩擦力，因此滑塊引起的最大摩擦力，因此滑塊1 1總不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，即發(fā)總不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，即發(fā)生了所謂的自鎖

43、景象。生了所謂的自鎖景象。 平面挪動(dòng)副自鎖條件：作用于滑塊上的合外力作用平面挪動(dòng)副自鎖條件：作用于滑塊上的合外力作用線落在挪動(dòng)副摩擦角以內(nèi)，即線落在挪動(dòng)副摩擦角以內(nèi)，即 。 圖 5-11 二、轉(zhuǎn)動(dòng)副自鎖條件二、轉(zhuǎn)動(dòng)副自鎖條件 如圖如圖5-125-12所示，軸頸和軸承組成轉(zhuǎn)動(dòng)副。設(shè)作用所示，軸頸和軸承組成轉(zhuǎn)動(dòng)副。設(shè)作用在軸頸上的外裁荷為一單力在軸頸上的外裁荷為一單力P P，那么當(dāng)力，那么當(dāng)力P P的作用線在的作用線在摩擦圓之內(nèi)時(shí)摩擦圓之內(nèi)時(shí)( (即即a a)，因它對(duì)軸頸中心的力矩，因它對(duì)軸頸中心的力矩M MPaPa，一直小于它本身所能引起的最大摩擦力矩，一直小于它本身所能引起的最大摩擦力矩MfM

44、fRRPP。所以力。所以力P P恣意增大恣意增大 力臂力臂a a堅(jiān)持不變堅(jiān)持不變) )，也不，也不能驅(qū)使軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)，亦即出現(xiàn)了自鎖景象。能驅(qū)使軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)，亦即出現(xiàn)了自鎖景象。 轉(zhuǎn)動(dòng)副自鎖條件：作用于軸頸且垂直于軸線的合轉(zhuǎn)動(dòng)副自鎖條件：作用于軸頸且垂直于軸線的合外力的作用線切割于摩擦圓，即外力的作用線切割于摩擦圓，即aa。 三、利用效率判別機(jī)構(gòu)自鎖的條件三、利用效率判別機(jī)構(gòu)自鎖的條件 當(dāng)機(jī)械自鎖時(shí)其機(jī)械效率將恒小于或等于零，即當(dāng)機(jī)械自鎖時(shí)其機(jī)械效率將恒小于或等于零，即 設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，可以利用上式來(lái)判別其能否自鎖及出現(xiàn)自鎖的條件。當(dāng)然，因機(jī)械自鎖時(shí)已根本不能作功，故此時(shí)，已沒(méi)有普通效率的意義，它只闡明機(jī)

45、械自鎖的程度。當(dāng)o時(shí)，機(jī)械處于臨界自鎖形狀；假設(shè)o，那么其絕對(duì)值越大，闡明自鎖越可靠。 圖 5-12(5-13)第六章第六章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)6-1 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn) 連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)(linkages)是一種運(yùn)用非常廣是一種運(yùn)用非常廣泛的機(jī)構(gòu)，圖泛的機(jī)構(gòu)，圖6-1中所示機(jī)構(gòu)的共同特點(diǎn)中所示機(jī)構(gòu)的共同特點(diǎn)是其原動(dòng)件是其原動(dòng)件1的運(yùn)動(dòng)都要經(jīng)過(guò)一個(gè)不直接的運(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)件與機(jī)架相聯(lián)的中間構(gòu)件2才干傳動(dòng)從動(dòng)件才干傳動(dòng)從動(dòng)件3，這個(gè)不直接與機(jī)架相聯(lián)的中間構(gòu)件稱為連這個(gè)不直接與機(jī)架相聯(lián)的中間構(gòu)件稱為連桿，而把具有連桿的這些機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱

46、為連桿桿，而把具有連桿的這些機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為連桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。 圖6-1bac 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1) 其運(yùn)動(dòng)副為低副面接觸，壓強(qiáng)較小，可以接受較大的載荷。便于其運(yùn)動(dòng)副為低副面接觸，壓強(qiáng)較小，可以接受較大的載荷。便于光滑，不易產(chǎn)生大的磨損，幾何外形較簡(jiǎn)單，便于加工制造。光滑，不易產(chǎn)生大的磨損，幾何外形較簡(jiǎn)單，便于加工制造。 2) 從動(dòng)件能實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。從動(dòng)件能實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 3) 連桿上各不同點(diǎn)的軌跡是各種不同外形的，從而可以得到各種不連桿上各不同點(diǎn)的軌跡是各種不同外形的，從而可以得到各種不同外形的曲線，我們可以利用這些曲線來(lái)滿足不同軌跡的要求。同外形的曲線，我們可以利用這些曲線來(lái)滿足

47、不同軌跡的要求。 缺陷：缺陷： 1) 有較長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)鏈，使連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大的積累誤差，降低機(jī)械效有較長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)鏈，使連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大的積累誤差，降低機(jī)械效率。率。 2) 連桿及滑塊的質(zhì)心都在作變速運(yùn)動(dòng)，它們所產(chǎn)生的慣性力難于用連桿及滑塊的質(zhì)心都在作變速運(yùn)動(dòng)，它們所產(chǎn)生的慣性力難于用普通的平衡方法加以消除，添加機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷。所以連桿機(jī)構(gòu)普通不宜用普通的平衡方法加以消除，添加機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷。所以連桿機(jī)構(gòu)普通不宜用于高速傳動(dòng)。于高速傳動(dòng)。 連桿機(jī)構(gòu)在實(shí)踐中用途較多，如圖6-2, a中的機(jī)械手驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，圖6-2,b 中的溜冰鞋剎車機(jī)構(gòu)和圖6-2,c中的夾子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖6-2，a圖6-2，b圖6-2，c6-2

48、 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和運(yùn)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和運(yùn)用 一、平面四桿機(jī)構(gòu)的根本型式一、平面四桿機(jī)構(gòu)的根本型式 圖圖6-l，b所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)(一切運(yùn)動(dòng)副都是回轉(zhuǎn)一切運(yùn)動(dòng)副都是回轉(zhuǎn)副的四桿機(jī)構(gòu)副的四桿機(jī)構(gòu))是平面四桿機(jī)構(gòu)的根本型式，其他型式是平面四桿機(jī)構(gòu)的根本型式，其他型式的四桿機(jī)構(gòu)可看作是在它的根底上經(jīng)過(guò)演化而成的。的四桿機(jī)構(gòu)可看作是在它的根底上經(jīng)過(guò)演化而成的。AD為機(jī)架，為機(jī)架，AB、CD為連架桿，為連架桿，BC為連桿。在連架桿為連桿。在連架桿中，能作整周回轉(zhuǎn)的稱為曲柄，只能在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)中，能作整周回轉(zhuǎn)的稱為曲柄，只能在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)的那么稱為搖桿。的那么稱為搖桿。 1.

49、 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)兩個(gè)這架稈中一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，那么此四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(carnk-rocker meghanism)；當(dāng)曲柄為原動(dòng)件，搖桿為從動(dòng)件時(shí)，可將曲柄的延續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成搖桿的往復(fù)擺動(dòng)。該機(jī)構(gòu)在實(shí)踐中多有運(yùn)用，如圖6-3和6-4。 2. 雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)兩個(gè)這架桿都是曲柄，那么稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)兩個(gè)這架桿都是曲柄，那么稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)(double-crank mechanism)。在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，假設(shè)其相對(duì)兩桿平行且相。在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，假設(shè)其相對(duì)兩桿平行且相等，那么成為平行四邊形機(jī)構(gòu)。等，那么成

50、為平行四邊形機(jī)構(gòu)。 3. 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中兩連架桿都是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中兩連架桿都是搖 桿 ， 那 么 稱 為 雙 搖 桿 機(jī) 構(gòu)搖 桿 ， 那 么 稱 為 雙 搖 桿 機(jī) 構(gòu)(double-rocker mechanism)。 圖 6-8圖 6-9 二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式 1. 改動(dòng)構(gòu)件的外形和運(yùn)動(dòng)尺寸 在圖6-10,圖b所示的曲線導(dǎo)軌的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可看成是由圖a所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中所演化而來(lái)。其中搖桿DC可由饒D點(diǎn)沿軌道運(yùn)動(dòng)的滑塊3所替代。 當(dāng)將搖桿3的長(zhǎng)度增至無(wú)窮大，那么鉸鏈c運(yùn)動(dòng)的軌跡將變?yōu)橹本€，而與之相應(yīng)的圖b中的曲線導(dǎo)軌將變?yōu)橹本€導(dǎo)軌，于是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)將演化成為

51、常見(jiàn)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖6-10,d所示。其中圖c所示為具有一偏距e的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(offset slider-crank mechanism)；圖b所示為沒(méi)有偏距的對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。圖 6-10 在圖6-10,d所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，由于鉸鏈B相對(duì)于鉸鏈c運(yùn)動(dòng)的軌跡為圓弧，所以如將連桿2作成滑塊方式，并使之沿滑塊3上的圓弧導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)(如圖6-11，a所示)，此時(shí)已演化成為一種具有兩個(gè)滑塊的四桿機(jī)構(gòu)。 設(shè)將圖6-10,d所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的連桿2的長(zhǎng)度增至無(wú)窮長(zhǎng)那么圓弧導(dǎo)軌將成為直線，于是該機(jī)構(gòu)將演化成為圖6-11,b所示的所謂正弦機(jī)構(gòu)。 圖 6-11 2. 改動(dòng)運(yùn)動(dòng)副的尺寸 在圖6-12,

52、a所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄AB的尺寸較小時(shí)，由于構(gòu)造的需求，常將曲柄改作成如圖b所示的一個(gè)幾何中心不與回轉(zhuǎn)中心相重合的圓盤，此圓盤稱為偏心輪，這種機(jī)構(gòu)那么稱為偏心輪機(jī)構(gòu)。 3.選用不同的構(gòu)件為機(jī)架圖619 圖 6-13圖 6-12 在圖6-13,a所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，假設(shè)改選構(gòu)件AB為機(jī)架，如圖b所示，那么稱為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)導(dǎo)桿能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，那么稱為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。假設(shè)導(dǎo)桿僅能在某一角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)，那么稱為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 假設(shè)在圖6-13,a所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，改選構(gòu)件BC為機(jī)架(如圖c)，那么將演化成為曲柄搖塊機(jī)構(gòu)。 在圖6-13,a所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中改選滑塊為機(jī)架

53、(圖d)，那么將演化為直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)。 6-3 6-3 有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些根本知識(shí)有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些根本知識(shí) 一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件 如圖如圖6-146-14所示，設(shè)分別以所示，設(shè)分別以a a、b b、c c、d d表示鉸鏈四表示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度，桿機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度，ADAD桿為機(jī)架，討論能作整周回轉(zhuǎn)桿為機(jī)架，討論能作整周回轉(zhuǎn)( (即轉(zhuǎn)動(dòng)副即轉(zhuǎn)動(dòng)副A A為周轉(zhuǎn)副為周轉(zhuǎn)副) )的條件。的條件。 設(shè)設(shè)a ad d 當(dāng)當(dāng)ABAB桿能繞桿能繞A A點(diǎn)作整周回轉(zhuǎn)時(shí)，點(diǎn)作整周回轉(zhuǎn)時(shí)，ABAB桿桿應(yīng)能占據(jù)應(yīng)能占據(jù)ABAB與與ABAB兩個(gè)位。由圖可見(jiàn)，為了使兩個(gè)位。

54、由圖可見(jiàn)，為了使ABAB桿能桿能轉(zhuǎn)至位置轉(zhuǎn)至位置ABAB，各桿的長(zhǎng)度應(yīng)滿足，各桿的長(zhǎng)度應(yīng)滿足 圖 6-14 為了使AB桿可以轉(zhuǎn)至位置AB ，各桿的長(zhǎng)度應(yīng)滿足 或 將式(61)、(62)、(63)分別兩兩相加，那么得 即AB桿為最短稈。 d + a b+ c da d + b a+ c d b d + c b+ a d c 由此可得曲柄存在條件(Crashoffs law)： 1) 最短桿是機(jī)架或連架桿。 2) 最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度和應(yīng)小于或等于其他兩桿的長(zhǎng)度和。 二、急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù) 圖6-15所示為一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，設(shè)曲柄AB為原動(dòng)件，以等角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在其轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，有兩次與

55、連桿共線，這時(shí)從動(dòng)件搖桿CD分別位于兩極限位置C1D和C2D。 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)到兩極限位置時(shí)，原動(dòng)件AB所處兩個(gè)位置之間所夾的銳角稱為極位夾角(crank angle between extreme position)。 顯然：12 搖桿的這種運(yùn)動(dòng)性質(zhì)稱為急回運(yùn)動(dòng)(quick_return motion)。為了闡明急回運(yùn)動(dòng)的急回程度，常用行程速比系數(shù)(advance-to return-time ratio)來(lái)衡量，即 圖 6-15 三、 四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角與死點(diǎn) 1. 壓力角與傳動(dòng)角 (1) 壓力角(pressure sngle)()：假設(shè)不思索各運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力及構(gòu)件重力和慣性力的影響，作用于點(diǎn)

56、C的力P與點(diǎn)C速度方向之間所夾的銳角。 (2) 傳動(dòng)角()：壓力角的余角。 如圖6-16所示，力P可分解為：Pn = Psin= Pcos ，Pt = Pcos = Psin ，其中P n 只能使鉸鏈C、D產(chǎn)生徑向壓力，才Pt是推進(jìn)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的有效分力?？梢?jiàn)，角愈大，那么有效分力Pt愈大，而P n愈小，因此對(duì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)愈有利。圖 6-16 (3) 最小傳動(dòng)角 mind確實(shí)定 由圖633可見(jiàn)， 與機(jī)構(gòu)的BCD有關(guān)。在ABD和BCD中，由余弦定理得： BD2 = b2 +c2-2bccosBCD ； BD2 = a2 +d2-2adcos 那么： 討論： 當(dāng)BCD 900時(shí)， =1800BCD，那

57、么min =1800BCDmax ，由公式可知，當(dāng) = 1800時(shí)，有BCDmax 。 故機(jī)構(gòu)的最小轉(zhuǎn)動(dòng)角是 min = 1min，2min bcaddacbBCD2cos2cos22221 2. 死點(diǎn) (1) 死點(diǎn) 在圖6-17中，設(shè)搖桿CD為自動(dòng)件，那么當(dāng)機(jī)構(gòu)處于圖示連桿與從動(dòng)曲柄共線的兩個(gè)位置(虛線位置)時(shí)，傳動(dòng)角o的情況。這時(shí)自動(dòng)件CD經(jīng)過(guò)連桿作用于從動(dòng)件AB上的力恰好經(jīng)過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，所以不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)“頂死景象。機(jī)構(gòu)的此種位置稱為死點(diǎn)(dead point)。 機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件與連桿共線的位置稱為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。機(jī)構(gòu)之所以出現(xiàn)死點(diǎn)，是由于原動(dòng)件是作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)一定出

58、現(xiàn)連桿與從動(dòng)件共線。 圖 6-17 (2) 死點(diǎn)的利用 在工程實(shí)踐中，經(jīng)常利用機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的任務(wù)要求。如圖6-18所示的飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)和圖6-19所示的工件夾緊機(jī)構(gòu)。6-4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本問(wèn)題 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本問(wèn)題是根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選定機(jī)構(gòu)的型式，并確定其各構(gòu)件的尺度參數(shù)。為了使機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得合理、可靠，通常還需求滿足構(gòu)造條件(如要求存在曲柄、桿長(zhǎng)比適當(dāng)、運(yùn)動(dòng)副構(gòu)造合理等)、動(dòng)力條件(如最小傳動(dòng)角)和運(yùn)動(dòng)延續(xù)條件等。圖 6-19圖 6-18 根據(jù)機(jī)械的用途和性能要求等的不同，對(duì)連扦機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求是多種多樣的，但設(shè)計(jì)要求，普通可歸納為以下三類問(wèn)題： (1)

59、滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求。 (2) 滿足預(yù)定的連桿位置要求。 (3) 滿足預(yù)定的軌跡要求。 二、 用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 1. 按連桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)的四個(gè)鉸鏈中心確定后，其各桿的長(zhǎng)度也就相應(yīng)確定了，所以根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定各桿的長(zhǎng)度，可以經(jīng)過(guò)確定四個(gè)鉸鏈的位置來(lái)處理。 圖 6-20圖 6-21 如圖6-20所示，假設(shè)連桿上兩活動(dòng)鉸鏈的中心B、C的位置己確定，而在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，要求連桿占據(jù)B1C1、B2C2兩個(gè)位置，如今來(lái)討論此四桿機(jī)構(gòu)的作圖設(shè)計(jì)方法。 分析：該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題是確定兩固定鉸鏈A和D點(diǎn)的位置。由于B、C兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓，該圓的中心就是固定鉸鏈的位置，因此A、D

60、的位置應(yīng)分別位于B1B2和C1C2的垂直平分線b12和c12上。 設(shè)計(jì)步驟： (1)選比例尺，作出連桿的知位置； (2)分別作B1B2、B2B3的垂直平分線b1、b2，其兩線交點(diǎn)即為固定鉸鏈點(diǎn)A； (3)同理作出D點(diǎn)； (4)銜接A、B、C、D即為所求。 留意：假設(shè)給定連桿三個(gè)位置，有獨(dú)一的解，假設(shè)給定兩個(gè)位置有無(wú)窮多個(gè)解。 2. 按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四扦機(jī)構(gòu) 如圖6-22,a所示的四桿機(jī)構(gòu)中，AD為機(jī)架，BC為連桿，那么AB、CD為連架桿。 現(xiàn)假設(shè)如圖b所示改取CD為機(jī)架，那么BC、AD為連架桿，而AB卻變成了連桿。那末，根據(jù)機(jī)構(gòu)倒置(linkage inversion)的實(shí)際，我們