第二章 修改課件

1、精精 密密 零零 件件 設(shè)設(shè) 計計 之之 連連 桿桿 機機 構(gòu)構(gòu) 篇篇二 機構(gòu)的組成及平面連桿機構(gòu)n2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性n2-3 鉸鏈四桿機構(gòu)的曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的曲柄存在條件n2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化n2-5 四連桿機構(gòu)的傳動規(guī)律n2-6 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n一、機構(gòu)的組成n 1、零件：獨立加工制造的實體，是構(gòu)成機械結(jié)構(gòu)的最小單元。n2、構(gòu)件：將零件剛性連接的組合體2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n3、機構(gòu)：由

2、若干構(gòu)件組成，各構(gòu)件之間具有確定相對運動關(guān)系 的組合體稱為機構(gòu)。n 常用機構(gòu)：曲柄滑塊機構(gòu) 凸輪機構(gòu)n4、平面機構(gòu)：所有構(gòu)件都在相互平行的平面內(nèi)運動。2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n二、運動副及其分類n 1、運動副：兩個構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的聯(lián)接n 2、自由度：可能出現(xiàn)的獨立運動的個數(shù) 一個做平面運動的自由構(gòu)件有幾個自由度？組成運動副的結(jié)果：獨立運動受到約束，自由度隨之減少。2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n3、運動副分類：n 1)、低副：兩構(gòu)件通過面接觸組成的運動副(a)固定鉸鏈(b)活動鉸鏈2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n移動副n結(jié)論：低副(轉(zhuǎn)動副和移動副)要約束運動

3、副的兩個自由度。2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n2)、高副：兩構(gòu)件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副。凸輪副2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度齒輪副n結(jié)論：高副只約束運動副的1個自由度。2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n三、平面機構(gòu)簡圖n1、構(gòu)件的分類和表示方法n (1) 分類n 固定件(機架)：支撐活動件的構(gòu)件；n 活動件：原動件和從動件n n (2) 表示方法n 2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n2、運動副的表示方法n (1)轉(zhuǎn)動副2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度(2) 移動副n 兩構(gòu)件組成移動副，其導(dǎo)路必須與相對移動方向一致2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n(3)平面高副：畫

4、出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓 n 凸輪、滾子畫出其全部輪廓n 齒輪用點劃線畫出其節(jié)圓2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n(b) 具有三個運動副元素的構(gòu)件n3 具有過多運動副的構(gòu)件n(a) 具有兩個運動副的構(gòu)件2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度例1 繪制顎式破碎機的機構(gòu)運動簡圖3、繪制機構(gòu)運動簡圖2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度找出(固定件)機架、主動件從主動件開始順著傳動路線，確定從動件和運動副類型選擇恰當(dāng)?shù)囊晥D和適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)運動瞬時位置按比例畫出構(gòu)件及運動副類型標(biāo)出主動件機機構(gòu)構(gòu)簡簡圖圖繪繪制制步步驟驟2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度例2 繪制抽水唧筒的機構(gòu)運動簡圖2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和

5、自由度 注意注意1.與機構(gòu)中構(gòu)件的外形外形，截截面尺寸面尺寸、組成構(gòu)件的零件數(shù)構(gòu)件的零件數(shù)目目無關(guān)。2.與構(gòu)件的數(shù)數(shù)目目, 運動副的性質(zhì)性質(zhì)（低副、高副）有關(guān)。2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n四、平面機構(gòu)的自由度及機構(gòu)具有確定運動的條件運動副類型示意圖引入約束失去自由度保留自由度轉(zhuǎn)動副2個約束兩個移動的自由度2個1個轉(zhuǎn)動的自由度移動副2個約束沿一軸方向的移動約束在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動2個1個沿另一軸移動的自由度高 副1個約束沿接觸處公法線n-n方向的移動1個2個沿接觸處公切線t-t方向移動的自由度繞接觸處轉(zhuǎn)動的自由度不同運動副對機構(gòu)自由度的影響2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n1、平面機構(gòu)的自由度

6、計算公式nW=3n-2PL-PHn式中，n活動件個數(shù)n PL低幅個數(shù)n PH高副個數(shù)2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n例2-2 計算顎式破碎機機構(gòu)的n 自由度活動件個數(shù) n=3低幅個數(shù) PL=4高副個數(shù) PH=0W=3n-2PL-PH=33-42-0=12-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n2、機構(gòu)具有確定運動的條件W=23-32=0W=33-42=1W=43-52=22-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n討論：n1)W0 機構(gòu)不能動n2)W0，原動件數(shù)0，原動件數(shù)W 機構(gòu)將卡死或損壞 n4)W0，原動件數(shù)=W 機構(gòu)具有確定的運動 n機構(gòu)具有確定運動條件：n 機構(gòu)運動的可能性可能性，自由度W0。

7、n 機構(gòu)運動的確定性確定性，自由度W=原動件(主動件)數(shù)。2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n3、計算平面機構(gòu)自由度的注意事項(1) 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈：兩個以上構(gòu)件同時在一處用轉(zhuǎn)動副相連接。2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n處理方法處理方法：K個構(gòu)件匯交而成的復(fù)合鉸鏈具有(K-1)個轉(zhuǎn)動副。n例 計算圖示圓盤鋸主體機構(gòu)的自由度n nn=7nA、C、D、F為復(fù)合鉸鏈，PL= 10nPH= 0nW=3n-2PL-PH=37-210=12-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度(2)局部自由度局部自由度：機構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的自由度僅與其自身的局部運動有關(guān)，并不影響其他構(gòu)件的運動。 處理方法處理方法：計算

8、自由度時，設(shè)想將滾子與安裝滾子的構(gòu)件焊成一體，視為一個構(gòu)件。2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度(3) 虛約束虛約束：是重復(fù)約束或?qū)C構(gòu)運動不起限制作用的約束，又叫消極約束。 處理方法處理方法：計算自由度時，應(yīng)將虛約束去除。(a) 兩構(gòu)件之間組成多個移動副，且其導(dǎo)路互相平行或重合時， 則只有一個移動副起約束作用，其余都是虛約束2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n(b) 兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，且軸線互相重合時，則只有一個轉(zhuǎn)n 動副起作用，其余轉(zhuǎn)動副都是虛約束。帶虛約束的軸帶虛約束的軸同軸轉(zhuǎn)動副同軸轉(zhuǎn)動副2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n(c)機構(gòu)中對運動起重復(fù)限制作用的對稱部分，傳遞運動不起獨n

9、 立作用。帶虛約束的行星輪系2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n(d)存在一個構(gòu)件和兩個以上的構(gòu)件組成運動副，而其中任意兩個構(gòu)件都能使該構(gòu)件運動軌跡相同。機構(gòu)中的虛約束2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度n小結(jié)：計算自由度的三種特殊情況小結(jié)：計算自由度的三種特殊情況n復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈：存在于轉(zhuǎn)動副處n處理方法：復(fù)合鉸鏈處有K個構(gòu)件則有(K-1)個轉(zhuǎn)動副n局部自由度局部自由度：常發(fā)生在有滾子處n處理辦法：計算自由度時將局部自由度減去n虛約束虛約束：存在于特定的幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下n處理方法：將引起的虛約束除去不記習(xí)題n1 1 計算大篩機構(gòu)的自由度，并指出機構(gòu)運動簡圖中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束

10、。C為復(fù)合鉸鏈F處為局部自由度E處為虛約束n=7PL=9PH= 1W=3*7-2*9-1=2習(xí)題W=36-2(6+2)-1=1習(xí)題W=39-2(10+2)-2=1習(xí)題W=36-2(6+2)-1=1作業(yè)圖2-54圖2-582-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性平面連桿機構(gòu)：由若干構(gòu)件通過低副連接而成的平面機構(gòu)。平面四桿機構(gòu)：由四個桿件組成的最簡單的平面連桿機構(gòu)。鉸鏈四桿機構(gòu)：全部用回轉(zhuǎn)副組成的平面四桿機構(gòu)。1個機架 2個連架桿 1個連桿2個曲柄2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性一 基本形式 鉸鏈四桿機構(gòu)1個曲柄1個搖桿2個搖桿曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)n1、曲柄搖桿機構(gòu)n 在兩個連架桿中，

11、一個為曲柄，另一個為搖桿 2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性運動特點：一般曲柄主動，將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為搖桿的擺動，也可搖桿主動，曲柄從動。曲柄搖桿機構(gòu)應(yīng)用：攪拌機2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性曲柄搖桿機構(gòu)應(yīng)用：雷達(dá)調(diào)整裝置2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性曲柄搖桿機構(gòu)應(yīng)用：縫紉機腳踏板機構(gòu)2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性曲柄搖桿機構(gòu)應(yīng)用：單人橢圓機2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性曲柄搖桿機構(gòu)應(yīng)用：抽油機2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性n2、雙曲柄機構(gòu)n 兩連桿架均為曲柄的四桿機構(gòu)。運動特點：主動曲柄勻速旋轉(zhuǎn)時，從動曲柄變速旋轉(zhuǎn)2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性雙曲柄機構(gòu)應(yīng)

12、用：慣性篩2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性(平行)雙曲柄機構(gòu)應(yīng)用：火車驅(qū)動2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性(平行)雙曲柄機構(gòu)應(yīng)用：升降車n3、雙搖桿機構(gòu)n n 兩連桿架均為搖桿的四桿機構(gòu)2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性選擇連桿上合適的點，軌跡為近似的水平直線2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性雙搖桿機構(gòu)應(yīng)用：鶴式起重機2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性雙搖桿機構(gòu)應(yīng)用：飛機起落架090二 基本特性1、壓力角與傳動角 壓力角 ：作用在從動件上驅(qū)動力與力作用點絕對速度之間所夾的銳角。 傳動角 ：連桿與從動桿所夾的銳角。2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和

13、特性2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性n2、死點n 當(dāng)傳動角 或 時，機構(gòu)僅靠主動件驅(qū)動，無法運動無法運動，處于自鎖狀態(tài)。000180克服死點的方法：加大慣性力，靠慣性使機構(gòu)沖過死點；(1) 通過兩組相同的機構(gòu)錯列。死點的利用：用于工作狀態(tài)下，不允許運動的情況?？朔傈c方法1：增加轉(zhuǎn)動慣量2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性克服死點方法2：機構(gòu)交錯布置死點的利用：用于工作狀態(tài)下，不允許運動的情況。2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性n3、急回特性n 在有曲柄存在的四桿機構(gòu)中，n從動件返回行程的時間小于工n作行程的時間。1221C DC DC DC D12t

14、t12180180搖桿位置 時間 曲柄轉(zhuǎn)角 由于12，所以t1t2 運動分析：2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性n行程速比系數(shù)：n極位夾角越大，K值越大，急回特性也越顯著。22111122180180ttKtt11801KK2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性急回特性演示2-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性2-3 鉸鏈四桿機構(gòu)的曲柄存在條件n一、曲柄連桿機構(gòu)的幾何特性(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l1+ l2 l3+ l4 l1+ l3 l2+ l4 l1+ l4 l2+ l3 l1 l2l1 l3l1 l4(1) 曲柄為 最短桿桿長條件曲柄存在的必要條件2-3 鉸鏈

15、四桿機構(gòu)的曲柄存在條件二、鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷1 各桿相對運動分析b，變化范圍0360；， 變化范圍小于3602-3 鉸鏈四桿機構(gòu)的曲柄存在條件(1)若不滿足桿長條件，則為雙搖桿機構(gòu)；(2)若滿足桿長條件： 取最短桿為機架時，得雙曲柄機構(gòu)； 取最短桿的鄰邊為機架時，得曲柄搖桿機構(gòu) 取最短桿的對邊為機架時，得雙搖桿機構(gòu) 2 鉸鏈四桿機構(gòu)的類型2-3 鉸鏈四桿機構(gòu)的曲柄存在條件n三、鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在條件1、最短桿最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩與最長桿長度之和小于或等于其余兩 桿長度之和；桿長度之和；2、最短桿為連架桿或機架。、最短桿為連架桿或機架。2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化一 曲柄滑

16、塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊具有急回特性2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化兩類曲柄滑塊機構(gòu)2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化曲柄滑塊機構(gòu)應(yīng)用：內(nèi)燃機汽車發(fā)動機常用缸數(shù)有3、4、5、6、8、10、12缸。 1升以下 3缸 夏利 1.0 12.5升 4缸 速騰 1.6 3升左右 6缸 奧迪 A6 4升左右 8缸 法拉利360 5.5升 12缸 奔馳S600曲柄滑塊機構(gòu)應(yīng)用：汽車發(fā)動機2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化L型V型H型滑塊為輸入，曲柄為輸出往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)化成連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化曲柄滑塊機構(gòu)應(yīng)用：飛機發(fā)動機曲柄為輸入，滑塊為輸出連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化成往復(fù)直線運動2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化曲柄滑塊機構(gòu)應(yīng)用：沖壓機2

17、-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化n二、導(dǎo)桿機構(gòu)l1l21234b) 擺動導(dǎo)桿機構(gòu)2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化擺動導(dǎo)桿機構(gòu)應(yīng)用：牛頭刨床2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化1234搖塊機構(gòu)卡車車廂自動卸貨機構(gòu)2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化c) 擺動滑塊機構(gòu)擺動滑塊機構(gòu)應(yīng)用：卸車機構(gòu)2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化擺動滑塊機構(gòu)應(yīng)用：挖掘機直線運動轉(zhuǎn)化成擺動2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化擺動滑塊機構(gòu)應(yīng)用：起重機2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化c) 定塊機構(gòu)n三、雙滑塊機構(gòu)n 具有兩個移動副的四桿機構(gòu)正弦機構(gòu)正切機構(gòu)2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化n四、偏心輪機構(gòu)n 當(dāng)曲柄的尺寸很小時，由于結(jié)構(gòu)和強度的需要，常通過擴大轉(zhuǎn)

18、動副尺寸 ，將曲柄改作成為一個幾何中心與回轉(zhuǎn)中心不重合的圓盤。 2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化 偏心輪連桿機構(gòu)的偏心距e即為曲柄的長度。2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化n五、連桿機構(gòu)的簡化n a) 鉸鏈四桿機構(gòu)的簡化2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化n a) 滑塊機構(gòu)的簡化2-4 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化n一、鉸鏈四桿機構(gòu)的傳動規(guī)律n AB為主動桿，CD為從動桿曲柄長度為a，各桿件相對于曲柄a的相對桿長為bcdnaaa2-5 四連桿機構(gòu)的傳動規(guī)律n傳動比n若取 ，則101sinsinsinsinPdfidfPP 001aiPc=2-5 四連桿機構(gòu)的傳動特征2-5 四連桿機構(gòu)的傳動特征n二、曲柄滑塊機構(gòu)的傳動特性n 傳動比表達(dá)式：n 當(dāng) 時， ，則n 此時傳動比i0僅與a有關(guān)，與b、d無關(guān)，這與以前分析的一樣，會給結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來方便。02d11cossindscoscos1iadaadbb0ii01ian三、正切機構(gòu)和正弦機構(gòu)0tantansa2dcosdisa2001cosiiiai0sinsinsad1dcosisa0011cosiiiaiai2-5 四連桿機構(gòu)的傳動特征2-6 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計n兩類問題：n1、按照給定的從動件的運動規(guī)律(位置、