第5章-連桿機(jī)構(gòu)分析11

第5章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)§5.4連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概論本章目錄§5.2四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)變換功能和性能指標(biāo)§5.3多桿機(jī)構(gòu)§5.1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用連桿機(jī)構(gòu)：全部構(gòu)件都以低副聯(lián)結(jié)而成的機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1能夠?qū)崿F(xiàn)多種形式的運(yùn)動(dòng)變換2低副(面接觸）連接承載能力強(qiáng)，易加工3運(yùn)動(dòng)副保證構(gòu)件接觸,不需外力鎖合,工作可靠，壽命長(zhǎng)缺點(diǎn)：1連桿機(jī)構(gòu)平衡困難，尤其對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)2運(yùn)動(dòng)傳遞路線(xiàn)較長(zhǎng)，易產(chǎn)生累積誤差。平面連桿機(jī)構(gòu)中最基本的、最常用的是四桿機(jī)構(gòu)§5.1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)移動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用插床工作機(jī)構(gòu)叉車(chē)的舉升機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)→往復(fù)移動(dòng)引導(dǎo)一個(gè)構(gòu)件按給定序列位置運(yùn)動(dòng)平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用傳送裝置的主體機(jī)構(gòu)使構(gòu)件上指定點(diǎn)按預(yù)期軌跡運(yùn)動(dòng)平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用夾緊機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)

縫紉機(jī)針機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)給定軌跡攪拌機(jī)

AD——機(jī)架(與機(jī)架相連的桿)(與機(jī)架相對(duì)的桿)BC——連桿

四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)變換功能和性能指標(biāo)

鉸接四桿機(jī)構(gòu)：四個(gè)構(gòu)件以四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接 而成的平面機(jī)構(gòu)。ABCDAB、CD——連架桿曲柄：連架 桿能繞固定軸線(xiàn)作整周轉(zhuǎn)動(dòng)者為曲柄。

搖桿：連架 桿不能繞固定軸線(xiàn)作整周轉(zhuǎn)動(dòng)者為搖桿。ABCD曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿搖桿機(jī)架整周轉(zhuǎn)動(dòng)副整周轉(zhuǎn)動(dòng)副非整周轉(zhuǎn)動(dòng)副非整周轉(zhuǎn)動(dòng)副5.2.1鉸接四桿機(jī)構(gòu)整周轉(zhuǎn)動(dòng)副整周轉(zhuǎn)動(dòng)副非整周轉(zhuǎn)動(dòng)副非整周轉(zhuǎn)動(dòng)副雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(a)(b)(c)鉸接四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在條件令a<d、

c<b5.2.1.1曲柄整周轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄AB必須順利通過(guò)與機(jī)架AD共線(xiàn)的兩個(gè)位置AB1和AB2。當(dāng)曲柄處于AB2時(shí)，有：

b≤(d－a)＋c

a＋b≤c＋d

c≤(d－a)＋b

a＋c≤b＋d

a＋d≤b＋c

當(dāng)曲柄處于AB1時(shí)，有：前三式兩兩相加可得：

轉(zhuǎn)動(dòng)副成為周轉(zhuǎn)副的條件:

2）組成周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為四桿中的最短桿1）最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度和應(yīng)小于或等于其余兩桿的長(zhǎng)度和

——桿長(zhǎng)條件同時(shí)：即：最短桿為機(jī)架——

雙曲柄機(jī)構(gòu)最短桿為連桿——

雙搖桿機(jī)構(gòu)②當(dāng)時(shí)：雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)①當(dāng)時(shí)：最短桿為連架桿——曲柄搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型的判斷方法：無(wú)論何桿為機(jī)架——均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)滿(mǎn)足曲柄存在條件。最短桿作連架桿。1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)單擊……顎式破碎機(jī)構(gòu)1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線(xiàn)機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)機(jī)構(gòu)2)雙曲柄機(jī)構(gòu)等速轉(zhuǎn)動(dòng)變速轉(zhuǎn)動(dòng)滿(mǎn)足曲柄存在條件。最短桿作機(jī)架。2)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用3)平行四邊形機(jī)構(gòu)(雙曲柄機(jī)構(gòu)特例a=c；b=d)

聯(lián)動(dòng)裝置應(yīng)用等速整周轉(zhuǎn)動(dòng)等速整周轉(zhuǎn)動(dòng)等速整周轉(zhuǎn)動(dòng)非等速整周轉(zhuǎn)動(dòng)平行四邊形和反平行四邊形機(jī)構(gòu)在重疊共線(xiàn)位置具有運(yùn)動(dòng)不確定性。4)雙搖桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)擺動(dòng)滿(mǎn)足桿長(zhǎng)之和條件，最短桿的對(duì)邊作機(jī)架；若不滿(mǎn)足桿長(zhǎng)之和條件,無(wú)論取哪個(gè)構(gòu)件作機(jī)架，都是雙搖桿機(jī)構(gòu)。4)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可看作由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化而得。ABCDABCeABC轉(zhuǎn)動(dòng)副D的同性異形演化。e=0,對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)5具有移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)1)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（固定導(dǎo)桿）對(duì)心式：偏置式：2)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)（固定與滑塊相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件）

自卸貨車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

(固定與滑塊不相連的構(gòu)件)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可看作由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化而來(lái)ABCABCABC曲柄滑塊變換機(jī)架搖塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動(dòng)副同性異形演化4)定塊機(jī)構(gòu)（固定滑塊）

全鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)單移動(dòng)副四桿機(jī)構(gòu)雙移動(dòng)副四桿機(jī)構(gòu)例：圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，BC=50mm,CD=35mm,

AD=30mm,AD為機(jī)架，若為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，

試討論AB的取值范圍。解：ABCD若為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，則AB必為最短桿，由桿長(zhǎng)條件得：AB+BC≤CD+AD所以，AB≤CD＋AD－BC=35＋30－50=15mm連桿機(jī)構(gòu)——基本類(lèi)型及演化曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)5.2.1.2鉸接四桿機(jī)構(gòu)的急回特性問(wèn)題鉸接四桿機(jī)構(gòu)中只有曲柄搖桿機(jī)構(gòu)可能存在急回特性。急回特性:原動(dòng)件勻速連續(xù)回轉(zhuǎn)，從動(dòng)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度不同的性質(zhì)。我們說(shuō)機(jī)構(gòu)有急回特性。ABCDABCDABCDAB1C2DB2C1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿處于極限位置時(shí)，曲柄和連桿處于延伸共線(xiàn)和重疊共線(xiàn)位置。機(jī)構(gòu)極位——曲柄與連桿兩次共線(xiàn)時(shí)的位置。極位夾角——原動(dòng)件曲柄在機(jī)構(gòu)極位時(shí)所夾的銳角。擺角——從動(dòng)件搖桿兩極限位置的夾角。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程擺角

,時(shí)間t1擺角

,時(shí)間t2

∵α1＞α2且曲柄勻速∴t1

＞t2

原動(dòng)件勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從動(dòng)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度快慢不同?！被剡\(yùn)動(dòng)特性故：搖桿C點(diǎn)平均速度－急回系數(shù)KB2AB1C2DC1C1C2D選從動(dòng)件處的固定鉸鏈D位置如圖。3.求極位夾角可見(jiàn)，只需在固定平面上找到一點(diǎn)A，使，A點(diǎn)即為曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心，進(jìn)而可以求出曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。2.任取從動(dòng)件長(zhǎng)度c,畫(huà)出兩極限位置C1D、C2D，其間夾角C1C2MD連接C1C2，做中垂線(xiàn)，在其上找到一點(diǎn)M，使2.以M為圓心，MC1為半徑畫(huà)圓，則圓上圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角則在此圓上任選一點(diǎn)A，都滿(mǎn)足圓上圓弧所對(duì)應(yīng)的圓周角A從動(dòng)件長(zhǎng)度c、固定鉸鏈位置A任選因此，本題的解有無(wú)窮多個(gè)！C1C2ab

MDAB1B2根據(jù)a長(zhǎng)確定動(dòng)鉸鏈B的位置不要忘記檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄！5.2.1.3壓力角、傳動(dòng)角與死點(diǎn)壓力角：從動(dòng)件上所受驅(qū)動(dòng)力方向與力的作用點(diǎn)速度方向的夾角F1F2vFABCD壓力角越小，F(xiàn)的有用功分量越大，傳力性能越好。機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，壓力角是時(shí)刻變化的。傳動(dòng)角：連桿BC與從動(dòng)件CD之間的夾角CABDCABDADBCFv出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架延伸共線(xiàn)和重疊共線(xiàn)的位置死點(diǎn):對(duì)于鉸接四桿機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，死點(diǎn)是連桿與從動(dòng)件共線(xiàn)的位置。如圖曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位置；當(dāng)搖桿為主動(dòng)件時(shí)，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)死點(diǎn)位置。當(dāng)機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，無(wú)論主動(dòng)件上施加多大的力也不會(huì)使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。AB1B2C1C2D

①利用慣性,如飛輪。②采用幾套相同的機(jī)構(gòu)錯(cuò)位。③利用虛約束,如蒸汽機(jī)車(chē)中的平行四邊形機(jī)構(gòu)。利用死點(diǎn)，防止起落架收回利用死點(diǎn)，夾緊機(jī)構(gòu)5.2.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可看作由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化而得。ABCDABCeABC轉(zhuǎn)動(dòng)副D的同性異形演化。e=0,對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄回轉(zhuǎn)中心A在過(guò)C點(diǎn)導(dǎo)路延長(zhǎng)線(xiàn)上，稱(chēng)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)顯然，曲柄存在條件為：a≤b即動(dòng)鉸鏈B能通過(guò)B1點(diǎn)。(2)曲柄與連桿(機(jī)架)兩次共線(xiàn)位置對(duì)應(yīng)滑塊兩個(gè)極限位置。(3)曲柄為主動(dòng)件，滑塊行程S=2a，顯然無(wú)急回特性。滑塊為主動(dòng)件時(shí)，傳力角

顯然機(jī)構(gòu)存在兩個(gè)死點(diǎn)B1和B2曲柄為主動(dòng)件時(shí)，壓力角

顯然，為保證傳力性能好，推薦，減小工作行程壓力角，改善工作行程的傳力性能。(1)顯然，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中曲柄存在條件為：偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABC即動(dòng)鉸鏈B能通過(guò)B1點(diǎn)。偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性α1α21)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)4)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2)定塊機(jī)構(gòu)3)擺塊機(jī)構(gòu)ABCABCABCABC5.2.3導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可看作由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化而來(lái)ABCABCABC曲柄滑塊變換機(jī)架擺塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動(dòng)副同性異形演化ABCaba<b擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)a>b回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)變速轉(zhuǎn)動(dòng)ABabC導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：1、傳動(dòng)性能好，壓力角急回系數(shù)：2、有顯著的急回特性ab勻速轉(zhuǎn)動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)A1BCA2急回行程所用時(shí)間為

，對(duì)應(yīng)工作行程所用時(shí)間為

，對(duì)應(yīng)(a<b)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：ab勻速轉(zhuǎn)動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)A1BCA24、導(dǎo)桿慢行程一般對(duì)應(yīng)工作行程，速度較小且速度變化均勻。3、導(dǎo)桿往復(fù)擺動(dòng)是各自對(duì)稱(chēng)的13復(fù)行程所用時(shí)間為

，對(duì)應(yīng)往行程所用時(shí)間為

，對(duì)應(yīng)連桿AB中點(diǎn)的軌跡為圓，其余點(diǎn)軌跡為橢圓+5.2.4幾種其他類(lèi)型的四桿機(jī)構(gòu)Ⅱ級(jí)桿組共有5種類(lèi)型，將他們分別與主動(dòng)件和機(jī)架相連接組成四桿機(jī)構(gòu)：+1.橢圓儀機(jī)構(gòu)2)橢圓儀機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的主動(dòng)件+RPP桿組而成1234+十字滑槽聯(lián)軸器教材P62圖5-23誰(shuí)是投影面？1234變換機(jī)架5.3多桿機(jī)構(gòu)牛頭刨床利用了擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性。S>>2a對(duì)應(yīng)特定工藝動(dòng)作要求，四桿機(jī)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)時(shí)，需應(yīng)用多桿機(jī)構(gòu)。例如：要求機(jī)構(gòu)有較大行程的往復(fù)移動(dòng)，且有顯著的急回特性時(shí)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)+RRP桿組擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)+RPP桿組5.3多桿機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)：行程大小的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變曲柄長(zhǎng)度a的大小。因此，改變行程的同時(shí)必然改變了機(jī)構(gòu)的急回特性。插床利用了回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的變速轉(zhuǎn)動(dòng)性質(zhì)。+回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)行程的大小只須改變A