機械設(shè)計基礎(chǔ) 第2章 平面連桿機構(gòu)

1、概述（了解）1.優(yōu)缺點1）容易制造，成本較低2）低副面接觸，應力較小，承載能力較高，工作可靠3）容易實現(xiàn)力和運動的遠距離傳遞4）可以實現(xiàn)多種運動要求5）不易平衡6）不易精確實現(xiàn)預期運動7）累積誤差大8）效率低1第二章 平面連桿機構(gòu)2.術(shù)語四桿機構(gòu)（最簡單的連桿機構(gòu)）多桿機構(gòu)平面N桿機構(gòu)連架桿整轉(zhuǎn)副搖轉(zhuǎn)副滑塊與導桿曲柄搖桿連桿22.1 四桿機構(gòu)的類型及應用2.1.1 鉸鏈四桿機構(gòu)（不含移動副）1.曲柄搖桿機構(gòu)飛剪雷達縫紉機踏板機構(gòu)連桿步進輸送機構(gòu)攪拌機四桿機構(gòu)按所含移動副數(shù)量分三類鉸鏈四桿機構(gòu)按兩連架桿類型分三類32.雙曲柄機構(gòu)震動篩43.雙搖桿機構(gòu)搖頭風扇鶴式起重機汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)52.1.2 鉸

2、鏈四桿機構(gòu)的演化 鉸鏈四桿機構(gòu)是基本機構(gòu)，其它四桿機構(gòu)都可以看作是由鉸鏈四桿機構(gòu)演化而來，演化途徑如下。1. 轉(zhuǎn)動副演化成移動副62.1.2鉸鏈四桿機構(gòu)的演化 鉸鏈四桿機構(gòu)是基本機構(gòu)，其它四桿機構(gòu)都可以看做是由鉸鏈四桿機構(gòu)演化而來，演化途徑如下。1. 轉(zhuǎn)動副演化成移動副72. 選取不同構(gòu)件為機架83. 擴大轉(zhuǎn)動副尺寸91）曲柄滑塊機構(gòu)內(nèi)燃機、壓縮機等機構(gòu)其它四桿機構(gòu)應用實例103）搖塊機構(gòu)自卸車機構(gòu)112）導桿機構(gòu)（1）擺動導桿機構(gòu)牛頭刨床4）定塊機構(gòu) 嘰桶12 1轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的條件 當最長桿與最短桿的長度之和小于其余兩桿長度之和(稱為桿長條件)，則所有最短桿兩邊的轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副。其余為搖轉(zhuǎn)

3、副。2.2 平面連桿機構(gòu)運動特性與運動分析2.2.1 平面連桿機構(gòu)的運動特性131）滿足桿長條件。2）最短桿為連架桿，得到曲柄搖桿機構(gòu)；最短桿為機架，得到雙曲柄機構(gòu)；最短桿為連桿，得到雙搖桿機構(gòu)；不滿足桿長條件，永遠無曲柄。鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在條件14（1）極位夾角( )：輸出構(gòu)件在兩個極限位置時，曲柄的兩個位置之間的夾角 。（2）行程速度變化系數(shù)K2. 急回運動特性15曲柄滑塊機構(gòu)對心式偏心式 = 0，K=1，無急回特性 0，K 1，有急回特性擺動導桿機構(gòu) 0，K 1，有急回特性； =轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)163運動的連續(xù)性 當主動件連續(xù)運動時，從動件也能連續(xù)地占據(jù)預定的各個位置，稱為機構(gòu)具有運動的連

4、續(xù)性。 172.2.2平面連桿機構(gòu)的運動分析 1. 速度瞬心法P 絕對瞬心18P 絕對瞬心絕對瞬心的一種求法1921P21P21 相對瞬心2021P21 相對瞬心相對瞬心的一種求法AA2A1BB2B1P2121兩構(gòu)件瞬時相對轉(zhuǎn)動中心?；騼蓚€構(gòu)件絕對速度相同的重合點?；騼蓚€構(gòu)件相對速度為零的重合點。（1）速度瞬心（2）瞬心數(shù)目N=n(n-1)/22212ntt12n12P12 P12（3）機構(gòu)中瞬心位置的確定 1）轉(zhuǎn)動副：2）移動副：可確定瞬心位置。P12所在線可確定瞬心位置。3）高 副：可確定瞬心所在線。23P13P231233三心定理：作平面運動的3個構(gòu)件的3個瞬心在一條直線上。12P124

5、）兩構(gòu)件不相連或高副瞬心的確切位置用三心定理確定。24【例2-1】圖示為鉸鏈四桿機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖，長度比例尺為L(m/mm)，已知構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速2，求構(gòu)件4的角速度4 。341222速度瞬心法在平面機構(gòu)速度分析中的應用 25P13【解】 1.求瞬心P12P23P34P14P24341222.求構(gòu)件2在點P24的速度2P24=2(P12P24) L3.求構(gòu)件4在點P24的速度4P24= 4 (P14P24) L4.求構(gòu)件4的角速度262P24=4P24 壓力角和傳動角的定義設(shè)計時要求: min 含義：表征機構(gòu)傳力性能的指標壓力角：輸出構(gòu)件受力方向與受力點速度方向之間所夾銳角。傳動角：壓力角的余角

6、。2.3.1壓力角和傳動角2.3 平面連桿機構(gòu)的傳力特性27當連桿與輸出構(gòu)件夾角大于90時， 為其補角。鉸鏈四桿機構(gòu)的壓力角與傳動角28鉸鏈四桿機構(gòu)min出現(xiàn)的位置曲柄搖桿機構(gòu): min出現(xiàn)在曲柄與機架共線的兩個位置之一。1min2min29曲柄滑塊機構(gòu)壓力角與傳動角min出現(xiàn)在曲柄與導路垂直的兩個位置之一。30導桿機構(gòu)壓力角與傳動角 0 90力方向速度方向31 =02.3.2死點位置1.出現(xiàn)死點位置的條件往復運動構(gòu)件為主動件，曲柄為輸出構(gòu)件。2.死點的位置特征0或連桿與曲柄共線。以曲柄為主動件的極限位置。323.克服死點位置的措施縫紉機（1）慣性火車（2）錯位安裝4.利用死點位置飛機起落架夾具=033 設(shè)計任務(wù)：選定機構(gòu)的型式，根據(jù)給定的運動要求確定機構(gòu)的幾何尺寸，并繪出機構(gòu)運動簡圖。 1. 實現(xiàn)已知的運動規(guī)律 1）實現(xiàn)連桿的幾個給定位置。 2）實現(xiàn)主、從動件連架桿之間的運動關(guān)系能滿足某種給定的函數(shù)關(guān)系。2. 實現(xiàn)已知的軌跡 設(shè)計方法：圖解法、解析法和實驗法。 設(shè)計類型342.4 平面四桿機構(gòu)的運動設(shè)計（掌握）2.4.1 根據(jù)給定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)給定連桿長度和3個位置B2C2B3C3DAB1C1D352.4.2 根據(jù)給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)給定：、K、搖桿長度。 要求：圖解法設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)。3690-PC1C2DADC1