機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與項(xiàng)目實(shí)踐 課件 模塊2 平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

按急回特性計(jì)算機(jī)構(gòu)的極位夾角圖解法設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的傳力性能工作任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性掌握行程速比系數(shù)及極位夾角的概念及關(guān)系掌握?qǐng)D解法設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的方法掌握壓力角和傳動(dòng)角的概念及機(jī)構(gòu)傳力性能的分析。第二模塊

平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.0預(yù)備知識(shí)2.0.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)2.0.2有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)2.0.3有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)有二個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的分類和應(yīng)用實(shí)例4—機(jī)架1、3—連架桿2—連桿曲柄搖桿2.0.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)按連架桿的運(yùn)動(dòng)，有三種基本型式曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)雷達(dá)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：攪拌機(jī)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)含義：1-曲柄、2-連桿、3-搖桿、4-機(jī)架含義：兩連架桿AB、CD均為曲柄(1)一般雙曲柄機(jī)構(gòu)：AB≠CD應(yīng)用實(shí)例：慣性篩2.雙曲柄機(jī)構(gòu):1-主動(dòng)曲柄：作等速回轉(zhuǎn)2-連桿： 作平動(dòng)3-從動(dòng)曲柄：作同向同速回轉(zhuǎn)(2)特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)BC=AD、AB=CD應(yīng)用實(shí)例：機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)

車門啟閉機(jī)構(gòu)反向平行四邊形3.雙搖桿機(jī)構(gòu)（1）一般的雙搖桿機(jī)構(gòu)含義：1-主動(dòng)搖桿3-從動(dòng)搖桿兩搖桿擺角不等（2）特例：等腰梯形機(jī)構(gòu):汽車轉(zhuǎn)彎

應(yīng)用實(shí)例：鶴式起重機(jī)起重機(jī)構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型的判別方法機(jī)架的選擇桿長(zhǎng)和條件與兩個(gè)因素有關(guān)2.0.2有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)2.0.3有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)2.1任務(wù)1——按急回特性計(jì)算機(jī)構(gòu)的極位夾角2.1.1急回特性的概念及作用2.1.2急回特性的指標(biāo)——行程速比系數(shù)2.1.3計(jì)算沖床執(zhí)行機(jī)構(gòu)中沖壓機(jī)構(gòu)的極位夾角當(dāng)主動(dòng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)導(dǎo)桿往復(fù)擺動(dòng)的速度不同，工作行程速度慢，空回行程速度快，我們把機(jī)構(gòu)的這種運(yùn)動(dòng)特性稱為急回特性。2.1.1急回特性的概念及作用兩個(gè)角度：極位夾角擺角機(jī)構(gòu)的急回特性，可以用來(lái)節(jié)省空回行程的時(shí)間，以節(jié)省動(dòng)力，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。如在牛頭刨床中采用擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)就有這種目的。為了表明急回運(yùn)動(dòng)的相對(duì)程度，通常用行程速比系數(shù)K來(lái)表示。2.1.2急回特性的指標(biāo)——行程速比系數(shù)由以上分析可知：1）當(dāng)極位夾角

時(shí)，K＞1，機(jī)構(gòu)具有急回特性；極位夾角

越大，K值越大，急回特性也越明顯。2）當(dāng)極位夾角

時(shí)，

K=1，機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性。急回運(yùn)動(dòng)會(huì)影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)其工作要求，恰當(dāng)?shù)剡x擇K值，在一般機(jī)械中

。設(shè)計(jì)步驟如下：根據(jù)任務(wù)書的要求：沖床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程速度變化系數(shù)要求為：

2.1.3計(jì)算沖床執(zhí)行機(jī)構(gòu)中沖壓機(jī)構(gòu)的極位夾角2.2任務(wù)2——圖解法設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)2.2.1圖解法設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的依據(jù)2.2.2按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的步驟2.2.3圖解法設(shè)計(jì)沖床執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的沖壓機(jī)構(gòu)2.2.1圖解法設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的依據(jù)圖解法設(shè)計(jì)就是通過(guò)作圖的方法設(shè)計(jì)出構(gòu)件的尺寸，設(shè)計(jì)依據(jù)是機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)位置關(guān)系。2.2.2按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的步驟已知擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架長(zhǎng)度

和行程速比系數(shù)

（極位夾角

），試設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)。2.2.3圖解法設(shè)計(jì)沖床執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的沖壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟如下：2.3任務(wù)3——分析機(jī)構(gòu)的傳力性能2.3.1機(jī)構(gòu)傳力性能指標(biāo)——壓力角和傳動(dòng)角2.3.2機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置2.3.3分析沖床執(zhí)行機(jī)構(gòu)中沖壓機(jī)構(gòu)的傳力性能2.3.1機(jī)構(gòu)傳力性能指標(biāo)——壓力角和傳動(dòng)角作用在從動(dòng)件CD上受力點(diǎn)C的力F與該點(diǎn)速度

之間所夾的銳角稱為壓力角，用

表示。壓力角的余角稱為傳動(dòng)角，用

表示。壓力角和傳動(dòng)角是反映機(jī)構(gòu)傳力性能好壞的重要參數(shù)。

機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)中，壓力角和傳動(dòng)角的大小隨機(jī)構(gòu)的不同位置而變化，顯然，壓力角越小，傳動(dòng)角越大，對(duì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)越有利。2.3.2機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置在平面連桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)壓力角

=90

時(shí)，不論驅(qū)動(dòng)力多大，都不能使機(jī)構(gòu)起動(dòng)。這個(gè)位置稱為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。

它會(huì)使機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)中出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)方向不確定等現(xiàn)象。為了使機(jī)構(gòu)能順利通過(guò)死點(diǎn)位置，可采用下列兩種措施：（1）增加慣性力：縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，工作中利用皮帶輪的慣性使機(jī)構(gòu)順利通過(guò)死點(diǎn)位置。（2）機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列：通過(guò)將機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列的辦法，使各個(gè)機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置不在同一個(gè)位置出現(xiàn)。工程上也有利用死點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)一定的工作要求的。2.3.3分析沖床執(zhí)行機(jī)構(gòu)中沖壓機(jī)構(gòu)的傳力性能用圖解法分析沖壓機(jī)構(gòu)傳力性能，主要包括下列三個(gè)方面：（1）執(zhí)行構(gòu)件（上模）的工作段長(zhǎng)度

=80mm；（2）工作段應(yīng)為等速工作進(jìn)給；（3）工作段的傳動(dòng)角應(yīng)該大于等于許用傳動(dòng)角

=40

。設(shè)計(jì)步驟如下：2.5知識(shí)拓展2.5.1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性及其設(shè)計(jì)2.5.2偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性及其設(shè)計(jì)2.5.1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性及其設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如圖所示。其曲柄AB在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，有兩次與連桿BC共線。1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性顯然，空回行程速度快，表明搖桿具有急回運(yùn)動(dòng)的特性。當(dāng)曲柄由位置AB1順時(shí)針轉(zhuǎn)到位置AB2時(shí)，曲柄轉(zhuǎn)角

1=180+

，這時(shí)搖桿由極限位置C1D擺到極限位置C2D，搖桿擺角為

，為工作行程；而當(dāng)曲柄順時(shí)針再轉(zhuǎn)過(guò)角度

2=180-

時(shí)，搖桿由位置C2D擺回到位置C1D，其擺角仍然是

，為空回行程。2.按行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)已知搖桿長(zhǎng)度

、擺角

和行程速比系數(shù)

，設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。2.5.2偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性及其設(shè)計(jì)如圖所示為一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其曲柄AB在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，有兩