機械設(shè)計基礎(chǔ)第2章

第2章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計內(nèi)容連桿機構(gòu)及其傳動特點平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化平面四桿機構(gòu)的主要工作特性重點平面四桿機構(gòu)的基本類型、平面四桿機構(gòu)的主要工作特性。二、特點：

優(yōu)點：全低副（面接觸），利于潤滑，故磨損小、傳載大、壽命長；易加工，精度高，制造成本低等?！?平面連桿機構(gòu)及其傳動特點缺點：不能精確實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律，設(shè)計計算較復(fù)雜，慣性力不易平衡等。三、應(yīng)用：

實現(xiàn)已知運動規(guī)律；實現(xiàn)給定點的運動軌跡。一、定義：若干剛性構(gòu)件，由低副（轉(zhuǎn)動、移動）連接所組成的平面機構(gòu)。攪拌機鶴臂吊夾緊機構(gòu)飛機起落架§2

平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化一、平面四桿機構(gòu)的基本型式基本型式－鉸鏈四桿機構(gòu)，其它四桿機構(gòu)都是由它演變得到。名詞解釋：曲柄—作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；連桿—作平面運動的構(gòu)件；連架桿—與機架相聯(lián)的構(gòu)件；搖桿—作定軸擺動的構(gòu)件；周轉(zhuǎn)副—能作360°相對回轉(zhuǎn)的運動副；擺轉(zhuǎn)副—只能作有限角度擺動的運動副。曲柄連桿搖桿1234ABCD二、鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)三種基本型式：（1）曲柄搖桿機構(gòu)特征：曲柄＋搖桿作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動。如雷達天線，縫紉機，攪拌機，跑步機。雷達天線俯仰機構(gòu)曲柄主動（2）雙曲柄機構(gòu)特征：兩個曲柄作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人倩蜃兯倩剞D(zhuǎn)。應(yīng)用實例：如慣性篩、葉片泵等。ABDC1234E6慣性篩機構(gòu)31旋轉(zhuǎn)式葉片泵ADCB1234耕地料斗DCAB耕地料斗DCABABCD實例：火車輪特例：平行四邊形機構(gòu)AB=CD特征：兩連架桿等長且平行，連桿作平動BC=ADABDC攝影平臺B’C’天平播種機料斗機構(gòu)ADBC反平行四邊形機構(gòu)--車門開閉機構(gòu)反向ABDCEABDC風扇座蝸輪蝸桿電機ABDCEABDCE電機ABDC風扇座蝸輪蝸桿電機ABDC風扇座蝸輪蝸桿（3）雙搖桿機構(gòu)特征：兩個搖桿應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機構(gòu)、特例：等腰梯形機構(gòu)－汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)風扇搖頭機構(gòu)、B’C’ABDC鶴臂吊1.擴大轉(zhuǎn)動副三、平面四桿機構(gòu)的演化機構(gòu)演化方法擴大回轉(zhuǎn)副改變更桿件長度用移動副取代回轉(zhuǎn)副變更機架等偏心輪機構(gòu)2.改變桿件長度RABCDABCRABCRRABCABR正弦機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu)

3.變換機架曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)①曲柄滑塊機構(gòu)導桿機構(gòu)搖塊機構(gòu)定塊機構(gòu)(移動導桿機構(gòu))ABCABC

AB>AC轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)

AB<AC擺動導桿機構(gòu)②③SqR正弦機構(gòu)雙搖塊機構(gòu)正弦機構(gòu)雙移塊機構(gòu)qS正切機構(gòu)1.平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件ABCDabcdf設(shè)

AB為曲柄,且

a<d.由△BCD:b+c>f、b+f>c、c+f>b以

fmax=a+d，fmin=d

-

a

代入并整理得：b+c>a+d、b+d>a+c、c+d>a+b并可得:

a<b、a<c、a<d.（以曲柄搖桿機構(gòu)為例）§3

平面四桿機構(gòu)的主要工作特性一、運動特性推論1：當Lmax+LminL(其余兩桿長度之和)時最短桿是連架桿——曲柄搖桿機構(gòu)（圖a，圖b）最短桿是機架——雙曲柄機構(gòu)（圖c）最短桿是連桿——雙搖桿機構(gòu)（圖d）推論2：當Lmax+Lmin>L(其余兩桿長度之和)時

·任何構(gòu)件是機架——雙搖桿機構(gòu)曲柄存在的條件：(1)最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和(2)最短桿是連架桿或機架圖a圖b圖c圖d練習：根據(jù)圖示尺寸判斷下列鉸鏈機構(gòu)屬于哪種類型。雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)作業(yè)：圖示鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知：BC=50mm，CD=35mm，AD=30mm，AD為機架，求：1）若此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，且AB為曲柄，求AB的最大值；2）若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，求AB的范圍；3）若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求AB的范圍。答案：1）AB=15mm；2）45mm≤AB≤55mm；3）15mm<AB<45mm或55<AB<115mm2.急回運動和行程速比系數(shù)（以曲柄搖桿機構(gòu)為例）從動桿往復(fù)運動的平均速度不等的現(xiàn)象稱為機構(gòu)的急回特性.

極位夾角0對應(yīng)從動桿的兩個極限位置,主動件兩相應(yīng)位置所夾銳角.ABCDabcdC2B212B1C1ABCDabcdC2B212B1C1行程速比系數(shù)=V2V1K=V回V工C1C2/

t1C2C1/

t2=t1t2=（K

1）q=———

180o

K

-1K+1=

180o

+qw1180o

-

qw1=

180o+q180o-

qK

=

180o+q180o-

q練習偏置曲柄滑塊機構(gòu)中，曲柄AB為原動件，其長為20cm，且逆時針勻速轉(zhuǎn)動。又知連桿長BC為60cm，滑塊行程速比系數(shù)K=2。試求：滑塊行程

s

=？C2ADθφ=θ擺動導桿極位夾角？壓力角FVa從動桿(運動輸出件)受力點的力作用線與該點速度方位線所夾銳角.(不考慮摩擦)傳動角gagddg=dg=

1800-d壓力角的余角.(連桿軸線與從動桿軸線所夾銳角)1.壓力角和傳動角二、傳力特性F”F’切向分力:

F

’=F

cosα法向分力:F”=Fcosγγ↑→F’

↑→對傳動有利。=F

sinγ可用γ的大小來表示機構(gòu)傳動力性能的好壞,稱γ為傳動角。設(shè)計要求：4050gg通常，機構(gòu)在運動過程中傳動角是變化的，最小值在哪？gg最小傳動角minDdBACabc=0cos=1cos

min=180°

cos=–1cos

max分析

min或

max

可能最小曲柄搖桿機構(gòu),當曲柄主動時,在曲柄與機架共線的兩個位置之一,傳動角最小.或g=180°

-dg=d由前Fγ＝02.死點位置連桿與從動件共線的位置（=0）為死點位置。以曲柄搖桿機構(gòu)為例，若搖桿為主動件，且連桿與曲柄兩次共線時，有：此時機構(gòu)不能運動.避免措施：兩組機構(gòu)錯開排列如火車輪機構(gòu);稱此位置為：“死點”γ＝0靠飛輪的慣性，如縫紉機等。Fγ＝0F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG工件ABCD123