南航專業(yè)課機械原理第6章

1、“機械原理”課程電子講稿.3平面四桿機構(gòu)的工作特性2一、鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在的條件bcd（）連架桿和機架中必有一桿為最短桿；（）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；如果不能同時滿足上述兩個條件，機構(gòu)中便不可能存在曲柄，只能成為雙搖桿機構(gòu)。3af在任意位置，對于BCD：bbfccfa第一種情況：ad 時，則有dfdaaa aaccbb ccc bad ddbac a為最短，aad 即連架桿為最短。ba4最短桿與任一桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，即最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。d b b d c d c f ,b c ,b fC第二種情況：ad 時，則有B

2、fadB1B2dAfmaxfminafcbfadcdaadd為最短，即fbfbc cba aacdbbdbdc機架為最短。cdcf6最短桿與任一桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，即最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。bc bc cb d b d a d a當(dāng)滿足“最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和”時，根據(jù)機架不同的取法，具有不同的機構(gòu)：l2lmin的鄰邊為機架時為曲柄搖桿機構(gòu)；lmin為機架時為雙曲柄機構(gòu)；lmin的對邊為機架時為雙搖桿機構(gòu)。l3l1l47（）連架桿和機架中必有一桿為最短桿；（）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；如果不能同時滿足

3、上述兩個條件，機構(gòu)中便不可能存在曲柄，只能成為雙搖桿機構(gòu)。二、急回特性和行程速比系數(shù)在曲柄搖桿機構(gòu)中擺角：搖桿兩極限位置之間的夾角；極位夾角：搖桿兩極限位置時，曲柄所夾的銳角。8急回特性：1）工作行程：搖桿端點從C1C2，曲柄轉(zhuǎn)過1180，時間為t1，C點的平均速度為v1。2）回程：搖桿端點從C2C1，曲柄轉(zhuǎn)過2180，時間為t2，C點的平均速度為v2。 v2v1t1t2具有急回性質(zhì)。 1 ov 2180K 行程速比系數(shù)K的定義： ov180912對心曲柄搖桿機構(gòu)：0，K1偏置曲柄搖桿機構(gòu)： 0，K110K 180 o 180 o 擺動導(dǎo)桿機構(gòu)：，K111K 180 o 180 o 三、壓力角

4、與傳動角壓力角：作用于的力 與點速度方向之間所夾的銳角。相應(yīng)的余角稱為傳動角。力P的分解壓力角是用來判斷機構(gòu)力學(xué)性能的指標(biāo)。 180 o 為銳角時為鈍角時傳動角和內(nèi)角的關(guān)系：如何求最小傳動角？12 Pt P cos P P sin n四、死點的位置曲柄不能轉(zhuǎn)構(gòu)出現(xiàn)“卡死”現(xiàn)象，機構(gòu)的此種位置稱為死點位置。為了保證機構(gòu)順利通過死點位置，工程設(shè)計常利用從動件曲柄的慣性，或采用多組機構(gòu)，使機構(gòu)的死點位置錯開。工程實踐中，也常利用機構(gòu)的死點位置來實現(xiàn)某些要求。13五、鉸鏈四桿機構(gòu)的運動連續(xù)性（）鉸鏈四桿機構(gòu)的運動連續(xù)性，是指機構(gòu)在運動中各構(gòu)件能夠連續(xù)占據(jù)各給定的位置。機構(gòu)的可行域和非可行域 。構(gòu)件能夠

5、在某一范圍內(nèi)連續(xù)運域越過非可行域而進(jìn)入另一個可行域。構(gòu)不能由一個可行146.4平面連桿機構(gòu)的設(shè)計15一、平面連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題主要根據(jù)給定的運動條件，選定機構(gòu)的形式，確定機構(gòu)運動簡圖的尺寸參數(shù)。設(shè)計要求：按照給定的位置或運動規(guī)律設(shè)計使連桿的運動滿足給定的位置 ；兩連架桿的轉(zhuǎn)角能夠滿足給定的對應(yīng)關(guān)系 ；滿足給定的行程速比系數(shù)。利用連桿平面上的點實現(xiàn)一定軌跡的要求。設(shè)計方法：圖解法、實驗法和法。16二、用圖解法設(shè)計四桿機構(gòu)1）按連桿預(yù)定位置設(shè)計四桿機構(gòu)172）按兩連架桿給定的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)設(shè)計原理？18設(shè)計過程193）按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)（）曲柄搖桿機構(gòu)設(shè)已知搖桿的長度、機架

6、AD的長度、擺角及行程速比系數(shù)，現(xiàn)設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)。鉸鏈A及各構(gòu)件的長度。設(shè)計的實質(zhì)是確定固定l2l3l1l4209021l1 (l AC 2 l AC1 ) / 2 l (l l) / 22AC 2AC 1l AC1 l2 l1 l l l AC 221 K 180 o 180 o 180 o K 1K 1（）曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)已知曲柄滑塊機構(gòu)的行程速比系數(shù)，沖程和偏距，現(xiàn)設(shè)計此機構(gòu)。22K 180 o 180 o 180 o K 1K 1He23l1 (l AC 2 l AC1 ) / 2 l (l l) / 22AC 2AC 1l AC1 l2 l1 l l l AC 221 K 180

7、o 180 o 180 o K 1K 1（）擺動導(dǎo)桿機構(gòu)設(shè)已知擺動導(dǎo)桿機構(gòu)中機架的長度為，行程速比系數(shù)為，現(xiàn)設(shè)計此機構(gòu)。導(dǎo)桿機構(gòu)的極位夾角等于導(dǎo)桿的擺角，所需確定的尺寸是曲柄長度。24K 180 o 180 o 180 o K 1K 1Aad25K 180 o 180 o 180 o K 1K 1三、用法設(shè)計四桿機構(gòu)用法設(shè)計四桿機構(gòu)，首先要建立機構(gòu)的各待定尺寸參數(shù)和已知的運動參數(shù)的的機構(gòu)尺寸參數(shù)。方程，通過求解方程得出需求261)按給定兩連架桿對應(yīng)角位移設(shè)計四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)中，原動件為0，角位移為的初；從動件的初為0，角位移為；要求確定各構(gòu)件尺寸、。為建立包括運動參數(shù)與構(gòu)件尺寸參數(shù)的方程，

8、先建立直角坐標(biāo)系，使原點與固定鉸鏈重合，軸與機架相重合。把各構(gòu)件表示為矢量矢量封閉形。27YCbBc00AdDX ar b cr d 矢量方程為分量方程為消去，并整理得式中方程中有5個未知量p 、p 、p 、 、0012228通常有兩種情況進(jìn)行機構(gòu)尺寸的求解。p (d 2 c2 a2 b2 ) /(2ac)1p2 d / ap3 d / cp1 p2 cos( 0 ) p3 cos( 0 ) cos( ) (0 0 )YCbBc00AdDXa cos( 0 ) b cos c cos( 0 ) d a sin( ) b sin c sin( )00設(shè)計如圖示的鉸鏈四桿機構(gòu)，已知連架桿的起060

9、，其轉(zhuǎn)角范圍為 m 100； 要求兩連架桿和之間的轉(zhuǎn)角近似地實現(xiàn)函數(shù)關(guān)系 =lgx ， （ x ），但必須保證下列三組對應(yīng)值完全準(zhǔn)確：x1 2、y10.301；x25、y2 0.699 ； x3 9 、 y3 0.95420240,其轉(zhuǎn)角范圍為m-連架桿的起50。29B0m0ADmC)按給定的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)，要求選定各構(gòu)件尺寸及連桿上某點的位置，使該點運動軌跡與給定軌跡相符。先建立點的位置方程。30M(XM,YM)Yek12CBbcAdNDX要確定M點的位置，需要6個尺寸參數(shù)，一般選：、 、和。首先要尋求這6個參數(shù)與M點的坐標(biāo)(XM ，YM)的關(guān)系。在四邊形ABNM和四邊形MNDC中U

10、V W222分別消去和，并考慮到1231X M d c cos e sin 2 Y c sin e cos M2X M a cos k sin 1 Y a sin k cos M1M(XM,YM)Yek12CBbcAdNDX U 2 V 2 W 2式中：上述方程中，待定尺寸參數(shù)為、和。若在給定的軌跡中任選個點的坐標(biāo)XMi、YMi（， ，），代上式中，聯(lián)立求解，即可求出機構(gòu)尺寸及連桿上點的位置。所得結(jié)果能實現(xiàn)給定軌跡中這點的位置，其他位置就不一定能實現(xiàn)。32U e( X d ) cos Ysin ( X 2 Y 2 k 2 a2 )MMMM kX( X d )2 Y 2 e2 c2 MMMV e( X d ) sin Ycos ( X 2 Y 2 k 2 a2 )MMMM kY( X d )2 Y 2 e2 c2 MMMW 2kesin X( X