第2章 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

第2章平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)是一種常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu).按機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面運(yùn)動(dòng)還是空間運(yùn)動(dòng),可將其分成平面連桿機(jī)構(gòu)和空間連桿機(jī)構(gòu).平面連桿機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件是以低副(回轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副)聯(lián)接的。最簡(jiǎn)單的平面連桿機(jī)構(gòu)是由四個(gè)構(gòu)件組成的平面四桿機(jī)構(gòu)。本章重點(diǎn)介紹平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型、特點(diǎn)及設(shè)計(jì)。第二章平面連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)§2-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性定義：全部用回轉(zhuǎn)件組成的平面四桿機(jī)構(gòu)。按連架桿類型分組成：機(jī)架：固定件連架桿(2個(gè))：與機(jī)架相連的構(gòu)件。有曲柄、

搖桿兩種。連桿：不與機(jī)架直接相連的構(gòu)件分類：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：兩連架桿一為曲柄,一為搖桿。雙搖桿機(jī)構(gòu)：兩連架桿全為搖桿。雙曲柄機(jī)構(gòu)：兩連架桿全為曲柄。能作整周運(yùn)轉(zhuǎn)一、輸出件的急回特性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些共性問(wèn)題以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例。通常，曲柄作為原動(dòng)件，作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿將運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為搖桿的變速往復(fù)擺動(dòng)。1>

2機(jī)構(gòu)有急回特性(1=180o+2=180o-

)行程速比系數(shù)kk=

v2/v1=(180o+)/(180o-)行程速比系數(shù)k>1

>0o—極位夾角—搖桿的擺角在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿為主動(dòng)件時(shí)，在連桿與曲柄共線時(shí)，無(wú)論搖桿上的力為多大，機(jī)構(gòu)都難以運(yùn)動(dòng)，該位置稱為死點(diǎn)。A缺點(diǎn)：從動(dòng)件易出現(xiàn)卡死或不確定運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象?？衫蔑w輪或構(gòu)件自重的慣性作用來(lái)克服。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械防松二、死點(diǎn)

從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力與該力作用點(diǎn)絕對(duì)速度間所夾銳角稱為壓力角α。α↓，功Fvcos

α↑,傳動(dòng)性能↑。三、壓力角和傳動(dòng)角

——判斷機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能的標(biāo)志壓力角：傳動(dòng)角γ=90°-α。γ

↑,傳動(dòng)性能↑為保證機(jī)構(gòu)正常工作，通常：傳動(dòng)角：壓力角的余角傳動(dòng)角γ>最小傳動(dòng)角γmin

一般機(jī)械：γmin≥40°大功率機(jī)械：γmin≥50°γmin可能出現(xiàn)的位置γminγminαvFγ曲柄存在的條件滿足桿長(zhǎng)條件曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：最短桿為曲柄雙搖桿機(jī)構(gòu)：最短桿的對(duì)邊為機(jī)架雙曲柄機(jī)構(gòu)：最短桿為機(jī)架鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是否有曲柄存在，取決于機(jī)構(gòu)各桿件的長(zhǎng)度和機(jī)架的選擇。曲柄存在的條件：最短桿+最長(zhǎng)桿<其余兩桿之和連架桿與機(jī)架中必須有一桿是最短桿不滿足桿長(zhǎng)條件：雙搖桿機(jī)構(gòu)例：a=AB=210b=BC=320BC=240c=CD=290d=AD=360條件各種鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)式水泵/sigan/109.htm飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)§2-2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化型式演化方式：用移動(dòng)副代替回轉(zhuǎn)副、變更桿件長(zhǎng)度、變更機(jī)架、擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副等。一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中:搖桿長(zhǎng)度→∞，回轉(zhuǎn)副→移動(dòng)副對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)路通過(guò)曲柄回轉(zhuǎn)中心偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)路不通過(guò)曲柄回轉(zhuǎn)中心(有急回作用)二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，改曲柄為機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)～：擺桿>機(jī)架桿長(zhǎng)，可作整周運(yùn)轉(zhuǎn)擺動(dòng)～：擺桿長(zhǎng)<機(jī)架桿長(zhǎng),不可作整周運(yùn)轉(zhuǎn)搖塊機(jī)構(gòu)：連接桿為機(jī)架定塊機(jī)構(gòu)：滑塊為機(jī)架三、在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中α=0°,γ=90°,傳動(dòng)性能↑

ψ=θ四、雙滑塊機(jī)構(gòu)：具有兩個(gè)移動(dòng)副的加桿機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)：從動(dòng)件的位移與原動(dòng)件轉(zhuǎn)角的正弦成正比正切機(jī)構(gòu)滑動(dòng)聯(lián)軸器式機(jī)構(gòu)橢圓規(guī)式機(jī)構(gòu)五、偏心輪機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)自卸貨車抽水唧筒正切機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)滑塊聯(lián)軸器橢圓儀偏心輪機(jī)構(gòu)/sigan/109.htm§2-3平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)條件，綜合考慮幾何條件和動(dòng)力條件(如最小傳動(dòng)角γmin

)等，確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù)。問(wèn)題類型(1)按照給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(位置、速度、加速度)(2)按照給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)方法解析法：精確圖解法：直觀√實(shí)驗(yàn)法：簡(jiǎn)便一、按給定的行程速比系數(shù)k設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)巳知：搖桿長(zhǎng)l3,擺角ψ和行程速比系數(shù)k要求：確定鉸鏈中心A，定出其他三桿尺寸步驟：參見(jiàn)P30~312．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)巳知：機(jī)架長(zhǎng)l4和行程速比系數(shù)k要求：確定曲柄長(zhǎng)度l1步驟：參見(jiàn)P31二、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1．巳知：連桿長(zhǎng)l3及其兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置B1C1和B2C2要求：確定鉸鏈中心A、D，定出其他三桿尺寸有無(wú)窮多解！2．巳知：連桿長(zhǎng)l3及其三個(gè)對(duì)應(yīng)位置B1C1、

B2C2和B3C3要求：確定鉸鏈中心A、D，定出其他三桿尺寸

有唯一解！復(fù)習(xí)與練習(xí)1/6一、填空：1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的固定件稱為機(jī)架，與其用

副直接相連接的構(gòu)件稱為連架桿，不與固定件相連接的構(gòu)件稱為連桿。2、按照能否做整周轉(zhuǎn)動(dòng)是曲柄還是搖桿，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本型式曲柄搖桿、雙曲柄和雙搖桿。3、平面機(jī)構(gòu)中，壓力角越小，則傳動(dòng)角越大，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能越好。4、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角是90，壓力角是0，其傳力性能好。5、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿為主動(dòng)件時(shí)，在曲柄和連桿

共線時(shí)，會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)現(xiàn)象。2/66、在平面四桿機(jī)構(gòu)中，極位夾角越大，則行程速比系數(shù)就越大，急回性能也越好；若極位夾角為零，則其行程速比系數(shù)等于1,就意味著該機(jī)構(gòu)的急回性能沒(méi)有。7、在連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，習(xí)慣上用傳動(dòng)角來(lái)判斷傳力性能。在出現(xiàn)死點(diǎn)時(shí)，傳動(dòng)角等于0，壓力角等于90

。8、在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，若要提高傳動(dòng)效率，須提高傳動(dòng)角。二、作出三種含單個(gè)移動(dòng)副的基本平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并說(shuō)明各種機(jī)構(gòu)的名稱。三、計(jì)算1、設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)k=1.1，搖桿lCD=30mm，擺角ψ=35o。用作圖法求出曲柄AB和連桿BC的長(zhǎng)度，寫(xiě)出作圖步驟；并作出以曲柄為原動(dòng)件時(shí)機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin和以搖桿為原動(dòng)件時(shí)機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。2、圖示為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。其偏心距e=10mm，曲柄長(zhǎng)度lAB=30，連桿長(zhǎng)度lBC=50mm，用圖解法求出滑塊的行程H；畫(huà)出滑塊主動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。3/63、在牛頭刨床機(jī)構(gòu)中，已知行程速比系數(shù)k=1.5，刨頭沖程H=300mm，曲柄半徑lAB=70mm。試用圖解法求機(jī)架長(zhǎng)度lAC和導(dǎo)路至擺動(dòng)中心的距離Y。4、設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)

k=1，搖桿lCD=40mm，搖桿的兩極限位置DC1和DC2

如圖所示。用作圖法求出曲柄AB和連桿BC的長(zhǎng)度，寫(xiě)出作圖步驟；并作出以曲柄為原動(dòng)件時(shí)機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin。4/6ABCYH5、設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知滑塊的行程速比系數(shù)k=1.2，滑塊的行程S=40mm，偏距e=10mm。用作圖法求出曲柄AB和連桿BC的長(zhǎng)度，寫(xiě)出作圖步驟。并作出以曲柄為原動(dòng)件時(shí)機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin

。6、設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知連桿BC的長(zhǎng)度lBC=50mm，連桿的兩個(gè)位置如圖所示，現(xiàn)要求到達(dá)

B2C2

位置時(shí)，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，且搖桿C2D處于鉛垂位置，用作圖法求出lAB、lCD和lAD，并寫(xiě)出作圖步驟。5/67、圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知d=65，b=100，c=75，d為機(jī)架，試求：(1)若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu),且a為曲柄,a的最大值(2)若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，a的最小值。

8、已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)