02第2章連桿.doc

第二章 平面連桿機構(gòu)A、平面連桿機構(gòu)的定義：由若干構(gòu)件用平面低副連接組成的平面機構(gòu)。B、研究方法：平面機構(gòu)平面連桿機構(gòu)：高副低代平面連桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)：最簡單平面四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)：轉(zhuǎn)動副平面連桿機構(gòu)的應(yīng)用：飛機起落架 升降臺 雷達天線2.1 平面四桿機構(gòu)的基本型式及其應(yīng)用一、鉸鏈四桿機構(gòu) 定義：全部采用轉(zhuǎn)動副聯(lián)接的平面四桿機構(gòu)稱為鉸鏈四桿機構(gòu)。機架：固定不動的構(gòu)件4。連架桿：與機架4相聯(lián)的桿1、桿3。曲柄：能作整周回轉(zhuǎn)連架桿。搖桿：不能作整周回轉(zhuǎn)，而只能在某一角度范圍內(nèi)擺動的連架桿。連桿：不與機架相聯(lián)的桿2。1、 曲柄搖桿機構(gòu)：如圖所示的鉸鏈四桿機構(gòu)：選構(gòu)件4作機架時，得到曲柄搖桿機構(gòu)；選構(gòu)件1作機架時，得到雙曲柄機構(gòu)；選構(gòu)件2作機架時，得到曲柄搖桿機構(gòu)；選構(gòu)件3作機架時，得到雙搖桿機構(gòu)。根據(jù)相對運動不變性原理，無論選哪個構(gòu)件作機架，各構(gòu)件間的相對運動不變。2、 雙曲柄機構(gòu)：圖示為插床機構(gòu)，構(gòu)件1、2、3和4組成雙曲柄機構(gòu)。構(gòu)件1作勻角速度轉(zhuǎn)動，構(gòu)件3作變角速度轉(zhuǎn)動，固接有插刀的滑塊6作往復(fù)移動。圖示為慣性篩，構(gòu)件1、2、3和4也組成雙曲柄機構(gòu)。圖示(a)為雙曲柄機構(gòu)，其相對的兩構(gòu)件長度相等且平行，稱為平行雙曲柄機構(gòu)。此時兩曲柄轉(zhuǎn)向相同，角速度相等。 圖示(b)為反向雙曲柄機構(gòu)，角速度不等。平行雙曲柄機構(gòu)當各構(gòu)件位于一條直線時可能轉(zhuǎn)化為反向雙曲柄機構(gòu)。3、雙搖桿機構(gòu)：圖示為雙搖桿機構(gòu)在鶴式起重機中的應(yīng)用。當搖桿1擺動時，搖桿3隨著擺動，連桿2上E點運動軌跡近似為水平線。二、含一個移動副的四桿機構(gòu)1、曲柄滑塊機構(gòu)CD,鉸鏈四桿機構(gòu)演化為曲柄滑塊機構(gòu)。圖(a)所示的曲柄滑塊機構(gòu)沒有偏距，稱為對心曲柄滑塊機構(gòu)。圖(b)所示機構(gòu)因滑塊導(dǎo)路與曲柄轉(zhuǎn)動中心有一偏距e，故稱為偏置曲柄滑塊機構(gòu)。 圖示的搓絲機為一曲柄滑塊機構(gòu)，原動件曲柄AB作轉(zhuǎn)動，帶動板牙作相對移動，將板牙中的工件搓出螺紋。2、導(dǎo)桿機構(gòu)3、搖塊機構(gòu)和定塊機構(gòu)圖示為含有移動副的四桿機構(gòu)。選構(gòu)件4作機架時，得到曲柄滑塊機構(gòu)；選構(gòu)件1作機架時，構(gòu)件4稱為導(dǎo)桿，此機構(gòu)稱為導(dǎo)桿機構(gòu)；選構(gòu)件2作機架，得到曲柄搖塊機構(gòu)；選用滑塊為機架，得到移動導(dǎo)桿機構(gòu)，也稱為固定滑塊機構(gòu)、定塊機構(gòu)。三、含兩個移動副的四桿機構(gòu)四、具有偏心輪的四桿機構(gòu)五、四桿機構(gòu)的擴展2.2 平面四桿機構(gòu)的基本特性一、鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件圖示為鉸鏈四桿機構(gòu)，各桿的長度分別為a、b、c、d。其中a、c為連架桿1，3的長度，b為連桿2的長度d為機架4的長度。利用各典型位置的三角三邊關(guān)系，在B1C1D和B2C2D中：鉸鏈四桿機構(gòu)存在一個曲柄的條件為：（1） 曲柄為最短桿；（2） 最短桿與最長桿長度之和應(yīng)小于 或等于其余兩桿長度之和。可得到鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄存在的條件為：（1）連架桿和機架必有一桿為最短（2）最短桿與最長桿長度之和小于或等 于其余兩桿長度之和。二、急回運動圖示為一曲柄搖桿機構(gòu)。曲柄AB為原動件，在其轉(zhuǎn)動一周的過程中，搖桿CD有兩個極限位置C1D與C2D，此時曲柄AB與連桿BC共線。曲柄的固定鉸鏈A對活動鉸鏈C兩個極限位置C1與C2所張的視角稱為極位夾角。曲柄以角速度勻速轉(zhuǎn)動的過程中，搖桿往復(fù)擺動：當曲柄從AB1位置順時針轉(zhuǎn)過 時，搖桿從左極限位置C1D擺到右極限位置C2D，所需時間為 ，C點運動的平均速度為 ；當曲柄繼續(xù)轉(zhuǎn)過 返回AB1時，搖桿從右極限位置C2D擺到左極限位置C1D，所需時間為 ，C點運動的平均速度為 。顯然 ，即搖桿返回過程運動的平均速度較快，這稱為急回運動特性。急回運動的相對程度用行程速比系數(shù)K來衡量， 圖示對心曲柄滑塊機構(gòu)無急回特性的，這時。 圖示偏心曲柄滑塊機構(gòu)有急回特性的，這時。圖示的擺動導(dǎo)桿機構(gòu)中，導(dǎo)桿的擺角為 ，導(dǎo)桿在兩個極限位置時，曲柄AC與導(dǎo)桿垂直，這時極位夾角 ，具有急回作用。三、 壓力角和傳動角圖示的四桿機構(gòu)中，從動件CD桿上C點所受到的驅(qū)動力P可以分解為沿點C速度方向的分力Pt及沿CD方向的分力Pn。Pt是推動從動件CD運動的有效分力， ，式中， 是作用于C點的力P的方向與C點速度方向之間所夾的銳角，稱為機構(gòu)在此位置時的壓力角。傳動角 。壓力角 愈小，傳動角 愈大，機構(gòu)傳力性能愈好。圖示的擺動導(dǎo)桿機構(gòu)中，導(dǎo)桿的C點的速度方向始終與滑塊作用在導(dǎo)桿上力的方向一致，故導(dǎo)桿機構(gòu)C點處的壓力角始終為0，其傳動角始終為90。四、死點位置曲柄搖桿機構(gòu)中，搖桿作原動件，曲柄與連桿共線時，出現(xiàn)曲柄卡死或運動不確定的現(xiàn)象。如示的曲柄搖桿機構(gòu)中，設(shè)搖桿CD為主動件，則當機構(gòu)處于圖示的兩個虛線位置之一時，連桿與曲柄在一條直線上。這時， ， ，連桿作用于曲柄的力通過曲柄中心，曲柄不能轉(zhuǎn)動，機構(gòu)出現(xiàn)“卡死”和運動不確定的現(xiàn)象，機構(gòu)的此種位置稱為死點位置。2.3 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題一、 按照給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)。1、曲柄搖桿機構(gòu)已知：行程速度變化系數(shù)K,搖桿長度L，搖桿擺角。2、擺動導(dǎo)桿機構(gòu)已知：行程速度變化系數(shù)K,機架長度L。3、曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計已知：行程速度變化系數(shù)K,滑塊行程長度L，偏距e。二、 按照給定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)。圖中所示為公共汽車開關(guān)車門的曲柄滑塊機構(gòu)。擺動汽缸1通過活塞2來推動構(gòu)件3繞軸A轉(zhuǎn)動，通過