機械設(shè)計基礎(chǔ)第03講-平面四桿機構(gòu)

機械設(shè)計基礎(chǔ)第三講：平面連桿機構(gòu)主要內(nèi)容概述四桿機構(gòu)的類型四桿機構(gòu)的演化四桿機構(gòu)的工作特性思考題平面四桿機構(gòu)概述平面四桿機構(gòu)概述共同特點：原動件1的運動都要經(jīng)過一個不直接與機架相聯(lián)的中間構(gòu)件2才能傳動到傳動件3，中間構(gòu)件2稱為連桿。機構(gòu)中的運動副一般均為低副，故此類機構(gòu)也稱低副機構(gòu)。當原動件運動規(guī)律不變，可通過改變各構(gòu)件的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律。連桿機構(gòu)中的構(gòu)件總呈現(xiàn)桿的形狀，故常稱構(gòu)件為桿。連桿機構(gòu)常用其所含的桿數(shù)而命名，故有四桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)等。平面四桿機構(gòu)概述連架桿—用低副與機架相聯(lián)接的構(gòu)件。連桿—不與機架聯(lián)接的構(gòu)件。曲柄—能相對于機架作整周轉(zhuǎn)動的連架桿。搖桿—不能相對于機架作整周轉(zhuǎn)動的連架桿。整轉(zhuǎn)副—聯(lián)接的兩構(gòu)件能相對作整周轉(zhuǎn)動的運動副。擺轉(zhuǎn)副—聯(lián)接的兩構(gòu)件不能相對作整周轉(zhuǎn)動的運動副。曲柄連桿搖桿連架桿連架桿整轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副基本類型曲柄搖桿機構(gòu)(Crank-rockermechanism)機架曲柄搖桿基本類型雙搖桿機構(gòu)(Double-rockermechanism)機架搖桿搖桿基本類型雙曲柄機構(gòu)(Double-crankmechanism)曲柄曲柄四桿機構(gòu)的演化1.更改構(gòu)件的形狀和運動尺寸四桿機構(gòu)的演化2.更改運動副的尺寸四桿機構(gòu)的演化3.選不同的構(gòu)件為機架有曲柄的條件證明∵a+d≤b+c；b≤(d-a)+c，即a+b≤c+d；c≤(d-a)+b，即a+c≤b+d；∴a≤b，a≤c，a≤d有周轉(zhuǎn)副的條件①最短桿長度+最長桿長度≤其余兩桿長度之和，此條件稱為桿長條件；②組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿。有曲柄的條件①滿足桿長條件；②最短桿為連架桿或機架。例題

⑴AD桿為最短桿(0

AD

20)

例1已知鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD，其中AB

20mm，BC

50mm，CD

40mm,AD為機架。改變AD桿長，分析機構(gòu)的類型變化。aBbADdCc機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：AD

50

20

40AD

10mm最長桿整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副最短桿DCaBbAdc雙曲柄機構(gòu)例題

⑵AD桿長介于最短桿與最長桿之間(20

AD

50)機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：20

50

AD

40AD

30mmaBbADdCc最短桿最長桿整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副曲柄搖桿機構(gòu)aBbADdCc例題

⑶AD桿為最長桿(50

AD

110)機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：AD

20

40

50最長桿最短桿AD

70mmaBbADdCc整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副曲柄搖桿機構(gòu)

當10

AD

30和70

AD

110時，由于不滿足桿長條件，機構(gòu)無整轉(zhuǎn)副，為雙搖桿機構(gòu)。思考

帶導(dǎo)桿的四桿機構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件aBbADdCc此時不論以任何桿為機架，機構(gòu)均為雙搖桿機構(gòu)。則機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)；當最短桿為連架桿時，如果各桿長度不滿足桿長條件，則機構(gòu)無周轉(zhuǎn)副，則機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)；當最短桿的相對桿為機架時，當最短桿為機架時，機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。如果鉸鏈四桿機構(gòu)各桿長度滿足桿長條件，結(jié)論急回特性ABCDB2C2曲柄搖桿機構(gòu)

B1C1AD

極限位置1連桿與曲柄拉伸共線極限位置2連桿與曲柄重疊共線

極位夾角

—機構(gòu)從動件處于兩極限位置時，主動件在對應(yīng)位置所夾的銳角。

工作行程(慢行程)曲柄轉(zhuǎn)過180o

，搖桿擺角

，耗時t1，平均角速度

m1

t1

180o

180o

返回行程(快行程)曲柄轉(zhuǎn)過180o

，搖桿擺角

，耗時t2，平均角速度

m2

t2急回特性

常用行程速度變化系數(shù)K來衡量急回運動的相對程度。

設(shè)計具有急回要求的機構(gòu)時，應(yīng)先確定K值，再計算

。B2C2

B1C1AD

180o-

180o+

傳力特性

壓力角和傳動角

有效分力F

Fcos

Fsin

徑向壓力F

Fsin

=Fcos

角越大，F(xiàn)

越大，F(xiàn)

越小，對機構(gòu)的傳動越有利。

連桿機構(gòu)中，常用傳動角的大小及變化情況來衡量機構(gòu)傳力性能的優(yōu)劣。

F

F

F

壓力角

—作用在從動件上的力的方向與著力點速度方向所夾銳角。

傳動角

—壓力角的余角。

ABDC傳力特性

傳動角

出現(xiàn)極值的位置及計算C1B1abcdDA

1

2

min為

1和

2中的較小值者。為了保證機構(gòu)具有良好的傳力性能，設(shè)計時通常要求

min

40o；對于高速和大功率傳動機械，

min

50o。傳動角總?cè)′J角B2C2傳力特性

死點位置F

=0

連桿與曲柄在兩個共線位置時，主動件搖桿通過連桿作用于從動件曲柄上的力F通過其回轉(zhuǎn)中心，

0，曲柄不能轉(zhuǎn)動。

F

=0

不管在主動件上作用多大的驅(qū)動力，都不能在從動件上產(chǎn)生有效分力的機構(gòu)位置，稱為機構(gòu)的死點位置。傳力特性如何使機構(gòu)順利通過死點位置？

利用飛輪慣性

機構(gòu)錯位排列傳力特性ABDC利用死點位置飛機起落架工件PABCD1234工件ABCD1234工件P鉆孔夾具

T

0ABCDFF

0問題討論：下列機構(gòu)有無急回特性，若有，標出極位夾角

。aBbACa)aBbACeb)aBbACec)d)aCABb＝0a+bC2b-aC1

a+bC2b-aC1

C2C1

問題討論：標出下列機構(gòu)在圖示位置的壓力角．傳動