機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第二章gai

第2章平面連桿機(jī)構(gòu)內(nèi)容連桿機(jī)構(gòu)及其傳動特點(diǎn)平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性重點(diǎn)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其演化、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識。平面連桿機(jī)構(gòu)：由若干剛性構(gòu)件用低副連接而成的平面機(jī)構(gòu)，故又稱平面低副機(jī)構(gòu)。一、特點(diǎn):全低副（面接觸），利于潤滑，故磨損小、傳載大、壽命長；易加工，精度高，制造成本低等。不能精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)計(jì)算較復(fù)雜，慣性力不易平衡等。二、應(yīng)用

實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動規(guī)律；實(shí)現(xiàn)給定點(diǎn)的運(yùn)動軌跡。§1連桿機(jī)構(gòu)及其傳動特點(diǎn)攪拌機(jī)鶴臂吊夾緊機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架§2

平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式++鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：所有運(yùn)動副均為轉(zhuǎn)動副的平面四桿機(jī)構(gòu)。其他型式的平面四桿機(jī)構(gòu)都可看作是在它的基礎(chǔ)上通過演化而成的。四桿滑塊組合機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1234ABCD連桿連架桿連架桿機(jī)架連桿連架桿曲柄搖桿(擺桿)整轉(zhuǎn)副(周轉(zhuǎn)副)擺轉(zhuǎn)副機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三、應(yīng)用實(shí)例平行四邊形機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)各種型式的四桿機(jī)構(gòu)相互之間有無關(guān)系？還有含一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)……，型式多樣。1.擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副四、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)演化方法擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副改變更桿件長度用移動副取代回轉(zhuǎn)副變更機(jī)架等偏心輪機(jī)構(gòu)2.改變桿件長度RABCDABCRABCRRABCABR正弦機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3.變換機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)①曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)(直動滑桿機(jī)構(gòu))ABCABC

AB>AC回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

AB<AC擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)②③SqR正弦機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)雙移塊機(jī)構(gòu)qS正切機(jī)構(gòu)1.平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件ABCDabcdf設(shè)

AB為曲柄,且

a<d.由△BCD:b+c>f、b+f>c、c+f>b以

fmax=a+d，fmin=d

-

a

代入并整理得：b+c>a+d、b+d>a+c、c+d>a+b并可得:

a<b、a<c、a<d.（以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例）§3

平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性一、運(yùn)動特性設(shè)計(jì)：潘存云l1l2l4l3C’B’AD平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副→可能存在曲柄。桿1為曲柄，作整周回轉(zhuǎn)，必有兩次與機(jī)架共線l2≤(l4–l1)+l3則由△B’C’D可得：三角形任意兩邊之和大于第三邊則由△B”C”D可得：l1+l4≤l2+l3l3≤(l4–l1)+l2AB為最短桿最長桿與最短桿的長度之和≤其他兩桿長度之和鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件→

l1+l2≤l3+l4C”l1l2l4l3ADl4-

l1將以上三式兩兩相加得：

l1≤l2,l1≤l3,l1≤l4

→

l1+l3≤l2+l4設(shè)計(jì)：潘存云2.連架桿或機(jī)架之一為最短桿?？芍寒?dāng)滿足桿長條件時，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副都是整轉(zhuǎn)副。曲柄存在的條件：1.最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)≤其他兩桿長度之和此時，鉸鏈A為整轉(zhuǎn)副。若取BC為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈B也是整轉(zhuǎn)副。稱為桿長條件。ABCDl1l2l3l4作者：潘存云教授當(dāng)滿足桿長條件時，說明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時，可得不同的機(jī)構(gòu)。如：

曲柄搖桿1、曲柄搖桿2、雙曲柄、雙搖桿機(jī)構(gòu)。推論1：

當(dāng)Lmax+LminL(其余兩桿長度之和)時最短桿是連架桿之一——曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最短桿是機(jī)架——雙曲柄機(jī)構(gòu)最短桿是連桿——雙搖桿機(jī)構(gòu)推論2：

當(dāng)Lmax+Lmin>L(其余兩桿長度之和)時

——雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件：(1)最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和(2)最短桿是連架桿或機(jī)架2.急回運(yùn)動和行程速比系數(shù)（以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例）從動桿往復(fù)運(yùn)動的平均速度不等的現(xiàn)象稱為機(jī)構(gòu)的急回特性.ABCD

極位夾角0對應(yīng)從動桿的兩個極限位置,主動件兩相應(yīng)位置所夾銳角.ABCDabcdC2B212B1C1行程速比系數(shù)=V回V工K=V快V慢C1C2/

t工C2C1/

t回=t工t回=（K

1）q=———

180o

K

-1K+1=

180o

+qw1180o

-

qw1=

180o

+q180o

-

qK

=

180o

+q180o

-

qABCDabcdC2B212B1C1設(shè)計(jì)：潘存云αFγF’

F”當(dāng)∠BCD≤90°時，

γ＝∠BCD2.壓力角和傳動角壓力角：從動件驅(qū)動力F與力作用點(diǎn)絕對速度之間所夾銳角。ABCD設(shè)計(jì)時要求:

γmin≥50°γmin出現(xiàn)的位置：當(dāng)∠BCD>90°時，

γ＝180°-∠BCD切向分力:

F’=Fcosα法向分力:

F”=Fcosγγ↑→F’↑→對傳動有利。=Fsinγ稱γ為傳動角。此位置一定是：主動件與機(jī)架共線兩處之一。CDBAFγ可用γ的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動力性能的好壞,F”F’當(dāng)∠BCD最小或最大時，都有可能出現(xiàn)γmin為了保證機(jī)構(gòu)良好的傳力性能最小傳動角minDdBACabc=0cos=1cos

min=180°

cos=–1cos

max分析

min或

max

可能最小曲柄搖桿機(jī)構(gòu),當(dāng)曲柄主動時,在曲柄與機(jī)架共線的兩個位置之一,傳動角最小.設(shè)計(jì)：潘存云C1B1l1l2l3l4DA由余弦定律有：∠B1C1D＝arccos[l42+l32-(l4-l1)2]/2l2l3

∠B2C2D＝arccos[l42+l32-(l4-l1)2]/2l2l3若∠B1C1D≤90°,則若∠B2C2D>90°,則γ1＝∠B1C1Dγ2＝180°-∠B2C2D機(jī)構(gòu)的傳動角一般在運(yùn)動鏈最終一個從動件上度量。vγγ1γmin＝[∠B1C1D,180°-∠B2C2D]minγ2αF車門C2B2壓力角FVa從動桿(運(yùn)動輸出件)受力點(diǎn)的力作用線與該點(diǎn)速度方位線所夾銳角.(不考慮摩擦)傳動角gagddg=dg=

1800-d壓力角的余角.(連桿軸線與轉(zhuǎn)動從動桿軸線或移動從動件導(dǎo)路垂線所夾銳角)gggg壓力角和傳動角是針對機(jī)構(gòu)中從動件而言的，反映驅(qū)使從動件運(yùn)動的力的有效利用程度和衡量機(jī)構(gòu)傳動質(zhì)量的重要參數(shù)，故也稱為機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動角。設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云F3.機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置搖桿為主動件，且連桿與曲柄兩次共線時，有：此時機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動.避免措施：兩組機(jī)構(gòu)錯開排列，如火車輪機(jī)構(gòu);稱此位置為：“死點(diǎn)”γ＝0靠飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCGγ＝0Fγ＝0連桿軸線