四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì):潘存云設(shè)計(jì):潘存云ADmnφ=θD2)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析:由于θ與導(dǎo)桿擺角φ相等,設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)時(shí),僅需要確定曲柄a。①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任選D作∠mDn＝φ＝θ,③取A點(diǎn),使得AD=d,則:a=dsin(φ/2)。θφ=θAd作角分線(xiàn);已知:機(jī)架長(zhǎng)度d,K,設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì):潘存云E2θ2ae3)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)H已知K,滑塊行程H,偏距e,設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。①計(jì)算:θ＝180°(K-1)/(K+1);②作C1C2

＝H③作射線(xiàn)C1O

使∠C2C1O=90°－θ,④以O(shè)為圓心,C1O為半徑作圓。⑥以A為圓心,AC1為半徑作弧交于E,得:作射線(xiàn)C2O使∠C1C2O=90°－θ。⑤作偏距線(xiàn)e,交圓弧于A,即為所求。C1C290°-θo90°-θAl1=EC2/2l2=AC2－EC2/2設(shè)計(jì):潘存云二、按預(yù)定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)a)給定連桿兩組位置有唯一解。B2C2AD將鉸鏈A.D分別選在B1B2,C1C2連線(xiàn)得垂直平分線(xiàn)上任意位置都能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。b)給定連桿上鉸鏈BC得三組位置有無(wú)窮多組解。A’D’B2C2B3C3ADB1C1B1C1剛化反轉(zhuǎn)法

以CD桿為機(jī)架時(shí)瞧到得四桿機(jī)構(gòu)ABCD得位置相當(dāng)于把以AD為機(jī)架時(shí)觀察到得ABCD得位置剛化,以D軸為中心轉(zhuǎn)過(guò)得到得。低副可逆性;機(jī)構(gòu)在某一瞬時(shí),各構(gòu)件相對(duì)位置固定不變,相當(dāng)于一個(gè)剛體,其形狀不會(huì)隨著參考坐標(biāo)系不同而改變。第1步：選B點(diǎn)，以I位置為參考位置，DF1為機(jī)架第2步：用剛化反轉(zhuǎn)法求出B2、B3的轉(zhuǎn)位點(diǎn)第3步：做中垂線(xiàn)，找C1點(diǎn)第4步：聯(lián)接AB1C1D教學(xué)基本要求2.能根據(jù)四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄得條件,熟練判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)得基本類(lèi)型。1.了解組成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)得各構(gòu)件得名稱(chēng),熟悉鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)得等基本概念。3.掌握按行程速比系數(shù)與給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)得作圖法。重點(diǎn)與難點(diǎn)分析本章重點(diǎn):平面四桿機(jī)構(gòu)得基本特性及其設(shè)計(jì);本章難點(diǎn):用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。1.極位夾角:機(jī)構(gòu)中從動(dòng)搖桿處于兩極限位置時(shí),原動(dòng)曲柄得相應(yīng)兩位置之間所夾得銳角。

，表示機(jī)構(gòu)具有急回特性，且極位夾角愈大，機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)就愈顯著，所以，要判斷一個(gè)機(jī)構(gòu)是否有急回特性，就要找出極位夾角。

例如，一個(gè)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，因其極位夾角機(jī)構(gòu)就沒(méi)有急回特性；但一個(gè)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，因其極位夾角，機(jī)構(gòu)就有急回特性；擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的擺角與其極位夾角相等，它有急回特性，但轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)就沒(méi)有急回特性。2.壓力角與傳動(dòng)角:在四桿機(jī)構(gòu)中,當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r,主動(dòng)件通過(guò)連桿作用在從動(dòng)件上得力得作用線(xiàn)與其受力點(diǎn)出得速度方向之間所夾得銳角,稱(chēng)為機(jī)構(gòu)在此位置得壓力角,而把壓力角得余角,即連桿與從動(dòng)搖桿所夾得銳角,稱(chēng)為傳動(dòng)角。

它們常用來(lái)衡量機(jī)構(gòu)得傳動(dòng)性能。傳動(dòng)角愈大,即壓力角愈小,機(jī)構(gòu)得傳動(dòng)性能愈好,效率愈高。

多數(shù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中的傳動(dòng)角是變化的。為了使機(jī)構(gòu)傳動(dòng)質(zhì)量良好，一般規(guī)定機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角。為了檢查機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角，需要確定最小傳動(dòng)角的位置。通過(guò)分析可知：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線(xiàn)的兩位置之一；曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與導(dǎo)路垂直的位置；導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在任何位置最小傳動(dòng)角都等于90o。大家有疑問(wèn)的,可以詢(xún)問(wèn)和交流可以互相討論下,但要小聲點(diǎn)3.死點(diǎn)：當(dāng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)傳動(dòng)角時(shí)，其壓力角α=90o，作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)件通過(guò)連桿作用于從動(dòng)曲柄上的力恰好通過(guò)從動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)副中心，致使從動(dòng)件不能轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的這種位置，稱(chēng)為死點(diǎn)位置。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)或曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若以搖桿或滑塊為主動(dòng)件，則曲柄與連桿共線(xiàn)的位置，就是死點(diǎn)位置。注意:死點(diǎn)、自鎖與機(jī)構(gòu)自由度小于等于零得區(qū)別。自由度小于等于零,表明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間不可作相對(duì)運(yùn)動(dòng);死點(diǎn)就是指不計(jì)摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)所處得特殊位置,可借助慣性或采用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列得方法,使機(jī)構(gòu)能順利通過(guò)死點(diǎn)位置而正常運(yùn)轉(zhuǎn);而自鎖就是指機(jī)構(gòu)在考慮摩擦得情況下,當(dāng)驅(qū)動(dòng)力得作用方向滿(mǎn)足一定得幾何條件時(shí),雖然機(jī)構(gòu)得自由度大于零,但機(jī)構(gòu)仍無(wú)法運(yùn)動(dòng)得現(xiàn)象。4.平面四桿機(jī)構(gòu)得作圖法:用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)就是根據(jù)設(shè)計(jì)要求及各鉸鏈之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)得幾何關(guān)系通過(guò)作圖來(lái)確定四個(gè)鉸鏈得位置。

根據(jù)不同得設(shè)計(jì)要求,作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)可分為三種類(lèi)型。1)按給定得行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)(重點(diǎn))

已知:行程速比系數(shù)K,搖桿CD得長(zhǎng)度lCD

,搖桿得擺角,設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)得實(shí)質(zhì)就是:確定曲柄得固定鉸鏈中心A

得位置,進(jìn)而定出其余三桿長(zhǎng)度。設(shè)計(jì)方法是：先根據(jù)行程速比系數(shù)K

由公式求出極位夾角，根據(jù)幾何條件作出搖桿的兩個(gè)極限位置C1D和C2D；由C1、C2點(diǎn)各作與C1C2

連線(xiàn)夾角為的直線(xiàn)相交于O點(diǎn)；以O(shè)點(diǎn)為圓心，OC1為半徑畫(huà)圓，A

點(diǎn)即在此圓上，可由其它附加條件確定。2)用作圖法按兩連架桿預(yù)定得對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

設(shè)計(jì)方法就是:此類(lèi)問(wèn)題剛固反轉(zhuǎn)法進(jìn)行設(shè)計(jì)(重點(diǎn))3)按預(yù)定得連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu):

設(shè)計(jì)方法就是:此類(lèi)問(wèn)題可用求圓心法來(lái)解決,即作鉸鏈B各位置點(diǎn)連線(xiàn)B1B2、B2B3得中垂線(xiàn),兩中垂線(xiàn)得交點(diǎn)即為固定鉸鏈中心A。同理,作鉸鏈C各位置點(diǎn)連線(xiàn)C1C2.C2C3得中垂線(xiàn),兩中垂線(xiàn)得交點(diǎn)即為固定鉸鏈中心D。已知:連桿BC得三個(gè)預(yù)定位置B1C1.B2C2與B3C3設(shè)計(jì)得實(shí)質(zhì)就是:求固定鉸鏈中心得位置若僅給定連桿BC得兩個(gè)預(yù)定位置,則設(shè)計(jì)得四桿機(jī)構(gòu)有無(wú)窮多解。典型例題分析

例2-1在圖2-1a所示得鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,已知各桿長(zhǎng)度為lAB=20mm,lBC=60mm,lCD=85mm,

lAD=50mm,

1、試判斷該機(jī)構(gòu)就是否有曲柄;2、判斷此機(jī)構(gòu)就是否存在急回特性？若存在,試確定其極位夾角,并估算行程速比系數(shù);3、若以構(gòu)件AB為主動(dòng)件,畫(huà)出機(jī)構(gòu)得最小傳動(dòng)角得位置;4.在什么情況下機(jī)構(gòu)存在死點(diǎn)位置？圖2-1解:1.因?yàn)閘AB+lCD=20+85=105mm<lBC+lAD=60+50=110mm且連架桿AB為最短桿故,AB桿就就是曲柄,該機(jī)構(gòu)就是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2.取比例尺=1mm/mm,作搖桿CD處在兩個(gè)極限位置時(shí)得機(jī)構(gòu)位置圖AB1C1D與AB2C2D,如圖b所示。圖中,∠C1AC2為極位夾角θ。由圖中量得:θ=59o

故該機(jī)構(gòu)有急回特性。

故,可求得:K=(180o+θ)/(180o–θ)=(180o+59o)/(180o-59o)=1.983.若以曲柄AB為主動(dòng)件,則機(jī)構(gòu)在曲柄AB與機(jī)架AD共線(xiàn)得兩個(gè)位置之一存在最小傳動(dòng)角γmin由圖可得:γmin=∠B’’C’’D=15o4.當(dāng)以搖桿CD為主動(dòng)件,則從動(dòng)件AB與連桿BC共線(xiàn)得兩個(gè)位置AB1C1D與AB2C2D,即為機(jī)構(gòu)得死點(diǎn)位置。自測(cè)試題

一、判斷題(正確:T,錯(cuò)誤:F)1.平面連桿機(jī)構(gòu)就是低副機(jī)構(gòu),其接觸處壓強(qiáng)較小,因此適用于受力較大得場(chǎng)合。2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)通過(guò)機(jī)架得轉(zhuǎn)換,就一定可以得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)與雙搖桿機(jī)構(gòu)。3.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)如有曲柄存在,則曲柄必為最短構(gòu)件。4.在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中,當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí),機(jī)構(gòu)沒(méi)有死點(diǎn)。

答案5.在擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中,當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí),曲柄在任何位置時(shí)其傳動(dòng)角均相同。6.極位夾角θ>0得四桿機(jī)構(gòu),一定有急回特性。7、在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中,只有當(dāng)曲柄與滑塊導(dǎo)路垂直時(shí),傳動(dòng)角才可能出現(xiàn)最小值。

8、傳動(dòng)角就就是連桿與從動(dòng)件得夾角。

9、連桿機(jī)構(gòu)任一位置得傳動(dòng)角與壓力角之與恒等于90o。

10、從傳力效果來(lái)瞧,傳動(dòng)角越大越好,壓力角越小越好。

答案二、填空題1.平面連桿機(jī)構(gòu)就是構(gòu)件用______連接而成得機(jī)構(gòu),當(dāng)平面四桿機(jī)構(gòu)得運(yùn)動(dòng)副都就是______,則稱(chēng)為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)得三種基本形式就是____、____與___。它們就是按照______來(lái)確定得。3.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,固定不動(dòng)得桿稱(chēng)為_(kāi)___,不與機(jī)架直接連接得桿稱(chēng)為_(kāi)___,用轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接得桿稱(chēng)為_(kāi)____。4.機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí),其傳動(dòng)角等于__,壓力角等于___。5.平行四邊形機(jī)構(gòu)得極位夾角=___,它得行程速比系數(shù)K____。6.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化成其它形式得四桿機(jī)構(gòu)常有三種方法,它們就是______、________與_______。7、一對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu),若以滑塊為機(jī)架,則將演化成___________機(jī)構(gòu)。8、曲柄為主動(dòng)件得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中,當(dāng)從動(dòng)搖桿處于兩極限位置時(shí),________在該位置所夾得銳角,稱(chēng)為極位夾角。9、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,_____角越大,對(duì)機(jī)構(gòu)得傳動(dòng)越有利。10、死點(diǎn)就是指不計(jì)摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)所處得特殊位置,可借助_____或采用_____得方法使機(jī)構(gòu)能順利通過(guò)死點(diǎn)位置而正常運(yùn)轉(zhuǎn)。三、選擇題1.下面不就是平面連桿機(jī)構(gòu)得優(yōu)點(diǎn)。A、運(yùn)動(dòng)副就是面接觸,故壓強(qiáng)小、耐磨損;B、運(yùn)動(dòng)副制造簡(jiǎn)單,容易獲得較高得制造精度;C、容易實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式得轉(zhuǎn)換;D.容易精確地實(shí)現(xiàn)預(yù)定得運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

答案2.四桿長(zhǎng)度不等得雙曲柄機(jī)構(gòu),若主動(dòng)曲柄作連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)則從動(dòng)曲柄將________。A、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)B、間歇轉(zhuǎn)動(dòng)C、周期變速轉(zhuǎn)動(dòng)D.往復(fù)擺動(dòng)3.平行雙曲柄機(jī)構(gòu),當(dāng)主動(dòng)曲柄作勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則從動(dòng)曲柄將______。A、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)B、間歇轉(zhuǎn)動(dòng)C、周期變速轉(zhuǎn)動(dòng)D.往復(fù)擺動(dòng)

答案A、改變導(dǎo)桿長(zhǎng)度B、改變曲柄長(zhǎng)度C、改變機(jī)架長(zhǎng)度D.改變曲柄轉(zhuǎn)速4.改變擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿擺角得有效方法就是_____。5.桿長(zhǎng)不等得鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),若以最短桿為機(jī)架,則就是___機(jī)構(gòu)。A、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B、雙曲柄機(jī)構(gòu)C、