機(jī)械基礎(chǔ)---第三章課件

1、第一節(jié) 平面連桿機(jī)構(gòu)概述一、平面連桿機(jī)構(gòu)的概念 平面連桿機(jī)構(gòu)是由一些剛性構(gòu)件通過(guò)低副連接而成的平面機(jī)構(gòu)。 平面連桿機(jī)構(gòu)的形式多種多樣，能實(shí)現(xiàn)一些比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式，其中最基本的形式是由四個(gè)桿狀構(gòu)件連接而成的平面四桿機(jī)構(gòu)。第一節(jié) 平面連桿機(jī)構(gòu)概述二、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 1）平面連桿機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)軌跡曲線和運(yùn)動(dòng)形式，如轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)、擺動(dòng)及平面運(yùn)動(dòng)等。 2）在平面連桿機(jī)構(gòu)中，所有的運(yùn)動(dòng)副均為低副。構(gòu)件之間為面接觸，因而在承受相同的載荷時(shí)壓強(qiáng)小，便于潤(rùn)滑，承載能力較大，耐磨損，因此平面連桿機(jī)構(gòu)可用于承受較大載荷的場(chǎng)合。 3）構(gòu)件形狀簡(jiǎn)單，方便加工，并易于獲得較高的制造精度。但是由于低副中存在間隙，

2、將引起機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)誤差，從而影響到運(yùn)動(dòng)精度。第二節(jié) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成 圖 3-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) a)機(jī)構(gòu)實(shí)形b)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 1、3連架桿2連桿4機(jī)架 當(dāng)平面四桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副全部都是轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，則稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，它是平面四桿機(jī)構(gòu)最基本的形式，其他形式的四桿機(jī)構(gòu)都是在它的基礎(chǔ)上演化而來(lái)的。第二節(jié) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 在圖3-1所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定構(gòu)件4稱為機(jī)架；與機(jī)架4用鉸鏈相連的桿件1和桿件3稱為連架桿，不與機(jī)架相連的桿件2稱為連桿。 如果連架桿1或3能夠繞機(jī)架上的轉(zhuǎn)動(dòng)副中心A或D做整周回轉(zhuǎn)，則稱之為曲柄，不能做整周回轉(zhuǎn)的就稱之為搖桿。第二節(jié) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本

3、類型 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本形式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。 1曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果兩個(gè)連架桿中一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，則稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 2雙曲柄機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果兩個(gè)連架桿均為曲柄，則稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。 在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，如果相對(duì)的兩桿長(zhǎng)度相等且轉(zhuǎn)向相同時(shí)，稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，又稱為平行四邊形機(jī)構(gòu)。平行雙曲柄機(jī)構(gòu)多用于多個(gè)平行軸之間的傳動(dòng)。 3雙搖桿機(jī)構(gòu) 兩個(gè)連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。第三節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)一、曲柄存在的條件 判斷四桿機(jī)構(gòu)是否有曲柄，關(guān)系到四桿機(jī)構(gòu)中原動(dòng)機(jī)的選擇。而曲柄存在與否則取決于機(jī)構(gòu)各桿的相對(duì)長(zhǎng)度和機(jī)架

4、的選擇。 對(duì)一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，如圖3-9所示。AB桿為曲柄，BC桿為連桿，CD桿為搖桿，AD桿為機(jī)架，各桿長(zhǎng)度依次以a、b、c、d來(lái)表示。為了保證曲柄AB整周回轉(zhuǎn)，AB必須能順利通過(guò)B1和B2這兩個(gè)位置，即曲柄AB與連桿兩次共線的位置。 圖3-9曲柄搖桿機(jī)構(gòu)第三節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì) 簡(jiǎn)整理可得 ab ac ad 上述關(guān)系說(shuō)明： 1）在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄是最短桿，最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和一定小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。 2）當(dāng)各桿的長(zhǎng)度不變（滿足最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和）時(shí)，取不同的桿作為機(jī)架，可以得到不同類型的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。 取最短桿的相鄰為機(jī)架，可得曲柄

5、搖桿機(jī)構(gòu)。 取最短桿為機(jī)架，則得雙曲柄機(jī)構(gòu)。 取與最短桿相對(duì)的桿作機(jī)架，兩連架桿都不能整周轉(zhuǎn)動(dòng)，則得雙搖桿機(jī)構(gòu)。第三節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì) 若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和，機(jī)構(gòu)中無(wú)曲柄存在。即不論取哪個(gè)桿作為機(jī)架，只能得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。 綜上所述，曲柄存在的條件是：連架桿與機(jī)架必有一桿為最短；最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和應(yīng)小于或等于另外兩桿長(zhǎng)度之和。當(dāng)滿足第二條時(shí)，若取連架桿為最短桿，則機(jī)構(gòu)存在一個(gè)曲柄（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）； 若取機(jī)架為最短桿，則機(jī)構(gòu)存在兩個(gè)曲柄（雙曲柄機(jī)構(gòu)）。第三節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)二、急回特性 當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿來(lái)回?cái)[動(dòng)的快慢不同，返回時(shí)的速度

6、較快。四桿機(jī)構(gòu)的這種特性稱為機(jī)構(gòu)的急回特性。在生產(chǎn)實(shí)際中，一般將慢速運(yùn)動(dòng)的行程作為機(jī)構(gòu)的工作行程，而將快速運(yùn)動(dòng)的行程作為機(jī)構(gòu)的空回行程。許多機(jī)械利用急回特性來(lái)縮短非生產(chǎn)時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 行程速比系數(shù)K表示從動(dòng)件在往返行程中平均速度的比值， K越大，機(jī)構(gòu)的急回特性就越明顯，即空回行程越快。第三節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)三、 死點(diǎn)位置 在圖3-9的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如果取搖桿CD作為主動(dòng)件，則曲柄為從動(dòng)件。當(dāng)搖桿CD處于C1D和C2D兩極限位置時(shí)，連桿BC與從動(dòng)曲柄AB將會(huì)出現(xiàn)兩次共線。這時(shí)，由連桿傳給曲柄的力通過(guò)鉸鏈A的中心，不能形成力矩，故使曲柄不能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)將處于自鎖狀態(tài)，機(jī)構(gòu)的這

7、個(gè)位置稱為死點(diǎn)位置。四桿機(jī)構(gòu)中是否有死點(diǎn)位置，可以從動(dòng)件是否與連桿共線判斷。 對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，死點(diǎn)會(huì)影響機(jī)械的正常起動(dòng)和力矩傳遞。若要從動(dòng)桿件做整周運(yùn)動(dòng)，則必須采用必要的方式克服死點(diǎn)位置的影響，如利用構(gòu)件的慣性作用使機(jī)構(gòu)通過(guò)死點(diǎn)。 工程上有時(shí)也利用死點(diǎn)位置提高機(jī)構(gòu)工作的可靠性，如在某些夾緊裝置中可用于防松。第四節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化 在工程實(shí)際中還廣泛采用一些其他形式的四桿機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)都可以看成是采用改變鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件的長(zhǎng)度，變更機(jī)架、某些運(yùn)動(dòng)副的形式等方法演化得來(lái)的。下面就介紹幾種常用的演化形式。第四節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可以看成是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化而來(lái)

8、的，在如圖3-11b。 在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，滑塊在兩個(gè)極限位置之間的距離稱為滑塊的行程，用H表示。H應(yīng)等于兩倍的曲柄長(zhǎng)度。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛。當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，它可以將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成滑塊的往復(fù)移動(dòng)。如空氣壓縮機(jī)、活塞式水泵、自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、沖壓機(jī)構(gòu)等。 當(dāng)滑塊為主動(dòng)體時(shí)，此機(jī)構(gòu)還可將滑塊的往復(fù)移動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍倪B續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。如內(nèi)燃機(jī)中由活塞和曲軸組成的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。第四節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化 圖3-11曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化 b)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 1曲柄2連桿3搖桿（滑塊）4機(jī)架第四節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化二、偏心輪機(jī)構(gòu) 如圖3-13a所示。 圖 3-13偏心輪機(jī)構(gòu) a)機(jī)構(gòu)實(shí)形b）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

9、 1曲柄2連桿3滑塊4機(jī)架 偏心輪機(jī)構(gòu)可以看成是由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化而來(lái)的，圖中偏心輪的幾何中心B和轉(zhuǎn)動(dòng)中心A之間的距離稱為偏心距，用e表示。第四節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化 圖3-14導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) a)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)b)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 1機(jī)架2曲柄3滑塊4導(dǎo)桿 偏心輪機(jī)構(gòu)廣泛用于傳動(dòng)力較大的場(chǎng)合，如剪床、沖床，顎式破碎機(jī)等機(jī)械之中。第四節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化三、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可以看成是通過(guò)改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的固定件演化而來(lái)的。如果將圖3-11中的構(gòu)件AB作為機(jī)架，構(gòu)件BC成為曲柄，滑塊沿連架桿（又稱導(dǎo)桿）移動(dòng)并做平面運(yùn)動(dòng)，則可得到導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，當(dāng) ，導(dǎo)桿AC可做整周轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；若 ，導(dǎo)桿AC只能做往復(fù)擺動(dòng)，稱為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。第四節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化四、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu) 如果選連桿BC作為機(jī)架，滑塊只能繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，則可得如圖3-15a所示的搖塊機(jī)構(gòu)，常用于擺缸式氣動(dòng)或液動(dòng)機(jī)