《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》第13章-平面機(jī)構(gòu)_第1頁(yè)
《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》第13章-平面機(jī)構(gòu)_第2頁(yè)
《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》第13章-平面機(jī)構(gòu)_第3頁(yè)
《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》第13章-平面機(jī)構(gòu)_第4頁(yè)
《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》第13章-平面機(jī)構(gòu)_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩50頁(yè)未讀 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

第十三章平面機(jī)構(gòu)13.1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析13.2平面連桿機(jī)構(gòu)13.3凸輪機(jī)構(gòu)第十三章平面機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo):1.了解機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)副的概念;知道平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制;2.掌握平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算;3.熟練掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本形式、演化及應(yīng)用;4.掌握平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性;5.熟悉凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類;6.認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程及從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;13.1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析13.1.1機(jī)構(gòu)的組成13.1.2運(yùn)動(dòng)副及分類13.1.3自由度及約束13.1.4機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及繪制13.1.5平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算13.1.6平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件13.1.1機(jī)構(gòu)的組成

1.構(gòu)件-獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元

零件

-獨(dú)立的制造單元定義:具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。2.機(jī)構(gòu)機(jī)架-作為參考系的構(gòu)件,如機(jī)床床身、車輛底盤(pán)、飛機(jī)機(jī)身。原(主)動(dòng)件-按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。從動(dòng)件-其余可動(dòng)構(gòu)件。機(jī)構(gòu)的組成:機(jī)構(gòu)=機(jī)架+原動(dòng)件+從動(dòng)件13.1.2運(yùn)動(dòng)副及分類1.定義:運(yùn)動(dòng)副--兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。a)兩個(gè)構(gòu)件、b)直接接觸、c)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)三個(gè)條件缺一不可運(yùn)動(dòng)副元素-直接接觸的部分(點(diǎn)、線、面)例如:凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。2.按運(yùn)動(dòng)副元素分有:

1)高副(highpair)-點(diǎn)、線接觸,應(yīng)力高。例如:滾動(dòng)副、凸輪副、齒輪副等。2)低副(lowerpair)-面接觸,應(yīng)力低。例如:轉(zhuǎn)動(dòng)副(回轉(zhuǎn)副)、移動(dòng)副。13.1.3自由度及約束定義:一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件可以產(chǎn)生三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置需要三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)(x,y,θ)才能唯一確定。經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后,由于有約束,構(gòu)件自由度會(huì)有變化:yx12yx12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2運(yùn)動(dòng)副自由度數(shù)約束數(shù)回轉(zhuǎn)副1(θ)+2(x,y)=3移動(dòng)副1(x)+2(y,θ)=3高副2(x,θ)+1(y)=3結(jié)論:構(gòu)件自由度=3-約束數(shù)13.1.4機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖-用以說(shuō)明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。1.作用:1)表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況。2)作為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的依據(jù)。2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿足的條件:

1)構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同;2)運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目與實(shí)際相符;3)運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置以及構(gòu)件尺寸與實(shí)際機(jī)構(gòu)成比例。3.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖思路:先定原動(dòng)部分和工作部分(一般位于傳動(dòng)線路末端),弄清運(yùn)動(dòng)傳遞路線,確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)動(dòng)副的類型,并用符號(hào)表示出來(lái)。順口溜:先兩頭,后中間,從頭至尾走一遍,數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少,再看它們?cè)跸嗦?lián)。步驟:1)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械,搞清楚運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目;2)測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸,選投影面(運(yùn)動(dòng)平面),繪制示意圖;3)按比例繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖;簡(jiǎn)圖比例尺:μl=實(shí)際尺寸m/圖上長(zhǎng)度mm4)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否滿足運(yùn)動(dòng)確定的條件。繪制圖13-7所示內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。1)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2)平面齒輪機(jī)構(gòu)3)平面凸輪機(jī)構(gòu)13.1.5平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算活動(dòng)構(gòu)件數(shù)

n構(gòu)件總自由度3×n低副約束數(shù)2×PL高副約束數(shù)1

×Ph

計(jì)算公式:F=3n-(2PL+Ph)由前述可知,曲軸4與齒輪4′、齒輪6′與凸輪6均都是固連成一個(gè)構(gòu)件,因此該機(jī)構(gòu)共有6個(gè)構(gòu)件,即N=6,n=6-1=5。另外,機(jī)構(gòu)中有2個(gè)移動(dòng)副、4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和2個(gè)高副,則PL=6,PH=2,由公式可得該機(jī)構(gòu)的自由度F為F=3n-(2PL+Ph)=3×5-2×6-2=1自由度計(jì)算中的特殊問(wèn)題12345678ABCDEF解:活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)PL=6高副數(shù)PH=0=9F=3n-2PL-PH=3×7-2×6-0計(jì)算結(jié)果肯定不對(duì)!構(gòu)件數(shù)不會(huì)錯(cuò),肯定是低副數(shù)目搞錯(cuò)了!1.復(fù)合鉸鏈--兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。計(jì)算:m個(gè)構(gòu)件,有m-1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副2.局部自由度在機(jī)構(gòu)中不影響運(yùn)動(dòng)輸出與輸入關(guān)系的個(gè)別構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)自由度稱為局部自由度。出現(xiàn)在加裝滾子的場(chǎng)合,計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉滾子和鉸鏈:F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1滾子的作用:滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦。3.虛約束在機(jī)構(gòu)中與其他約束重復(fù)而對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。在計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)先去除虛約束。(1)重復(fù)移動(dòng)副:兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)方向相同的移動(dòng)副時(shí),其中只有一個(gè)是真實(shí)約束,其余的都是虛約束。(2)重復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)副:兩構(gòu)件組成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí),其中只有一個(gè)是真實(shí)約束,其余的都是虛約束。(3)重復(fù)結(jié)構(gòu):機(jī)構(gòu)中對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分會(huì)形成虛約束。(4)重復(fù)軌跡:機(jī)構(gòu)中某構(gòu)件聯(lián)接點(diǎn)的軌跡與另一構(gòu)件被聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合。13.1.6平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件定義:保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目稱為機(jī)構(gòu)的自由度。

原動(dòng)件-能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件?!咭粋€(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立參數(shù)∴機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為:自由度=原動(dòng)件數(shù)計(jì)算圖13—15所示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。圖13—15大篩機(jī)構(gòu)

解:圖中滾子具有一個(gè)局部自由度,頂桿3與機(jī)架8在E和E′處組成兩個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副,其中一個(gè)為虛約束,C處為復(fù)合鉸鏈?,F(xiàn)將滾子F與頂桿3視為一體,消除局部自由度,再去除掉移動(dòng)副E和E′中的一個(gè)虛約束,C處復(fù)合鉸鏈含有二個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。則可得該機(jī)構(gòu)的可動(dòng)件數(shù)n=7,PL=9(其中有2個(gè)移動(dòng)副、7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副),PH=1。由公式(13—1)可得該機(jī)構(gòu)的自由度F為:F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-1=213.2平面連桿機(jī)構(gòu)13.2.1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用13.2.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)13.2.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判別13.2.4鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化13.2.5平面四桿機(jī)構(gòu)的特性13.2.1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用123ABC4A1B2C3D44A12B3C56DE全低副(面接觸),承受沖擊力,易潤(rùn)滑,不易磨損運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易加工運(yùn)動(dòng)規(guī)律多樣化、點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡多樣化運(yùn)動(dòng)副累積誤差大,效率低慣性力難以平衡,不宜用于高速不能精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,設(shè)計(jì)計(jì)算較復(fù)雜13.2.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各部分的名稱:構(gòu)件機(jī)架相對(duì)固定連架桿曲柄搖桿整周回轉(zhuǎn)往復(fù)擺動(dòng)連桿平面運(yùn)動(dòng)機(jī)架連桿連架桿連架桿1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD3214特征:曲柄+搖桿功能:連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)雷達(dá)天線俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)汽車前窗的刮雨機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例2.雙曲柄機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿均為曲柄時(shí),稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。平行四邊形機(jī)構(gòu)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)特性:▲兩曲柄同速同向轉(zhuǎn)動(dòng)▲連桿作平動(dòng)

3.雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿均為搖桿時(shí),稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。ABCD3214功能:往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)應(yīng)用舉例鶴式起重機(jī)13.2.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判別1.周轉(zhuǎn)副的條件:1)組成周轉(zhuǎn)副的兩構(gòu)件之一為最短桿2)最短桿長(zhǎng)度+最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度≤其余兩桿長(zhǎng)度之和——桿長(zhǎng)條件lmin+lmax

l4+l3

最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副均為周轉(zhuǎn)副;其余轉(zhuǎn)動(dòng)副為擺轉(zhuǎn)副。2.曲柄存在條件:滿足桿長(zhǎng)條件且連架桿或機(jī)架中必有一桿是最短桿。3.當(dāng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí),1)最短桿為連架桿時(shí)——曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2)最短桿為機(jī)架時(shí)——雙曲柄機(jī)構(gòu)(含平行四邊形機(jī)構(gòu))3)最短桿為連桿時(shí)——雙搖桿機(jī)構(gòu)當(dāng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)

—雙搖桿機(jī)構(gòu)

(無(wú)周轉(zhuǎn)副)13.2.4鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)變搖桿為滑塊曲柄搖桿機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲線導(dǎo)軌曲柄滑塊機(jī)構(gòu)搖桿尺寸為無(wú)窮大e=02.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)ABC3214導(dǎo)桿★轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿能—作整周轉(zhuǎn)動(dòng)★擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)—導(dǎo)桿在一定角度內(nèi)擺動(dòng)實(shí)例牛頭刨床3.搖塊機(jī)構(gòu)ABC3214搖塊功能:連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)應(yīng)用實(shí)例自卸卡車4.定塊機(jī)構(gòu)ABC3214直動(dòng)導(dǎo)桿定塊功能:往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)移動(dòng)314A2BC定塊機(jī)構(gòu)ABC3214手搖唧筒13.2.5平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性1.急回特性1)概念極位夾角

——當(dāng)機(jī)構(gòu)處于兩極位時(shí),原動(dòng)件所處兩個(gè)位置之間的夾角。極位——機(jī)構(gòu)所處的兩個(gè)位置擺角φ——從動(dòng)件兩極限位置所夾的角2)急回運(yùn)動(dòng)原動(dòng)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),從動(dòng)件正行程的平均速度慢于反行程的平均速度的現(xiàn)象——急回運(yùn)動(dòng)a)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)搖桿上C點(diǎn)擺過(guò):所用時(shí)間:b)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)搖桿上C點(diǎn)擺過(guò):所用時(shí)間:c)設(shè)兩過(guò)程的平均速度為V1、V2:回程速度大于正行程速度。3)行程速比系數(shù)K為表明急回運(yùn)動(dòng)程度,用行程速度變化系數(shù)K(timeratio)來(lái)衡量,作為機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)。定義為反正行程速度比,即或:討論:當(dāng)θ>0時(shí),機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)特性;θ

K

,急回運(yùn)動(dòng)特性愈顯著。2.壓力角和傳動(dòng)角壓力角

(Pressureangle)——不考慮摩擦?xí)r,機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件上作用的力F與該力作用點(diǎn)的絕對(duì)速度方向所夾的銳角。傳動(dòng)角

(Transmissionangle):

壓力角的余角機(jī)構(gòu)常用傳動(dòng)角大小及變化來(lái)衡量機(jī)構(gòu)傳力性能的好壞。

(

)

F

機(jī)構(gòu)傳動(dòng)越有利一般要求:DCBF

VCDBCF3.死點(diǎn)——機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角γ=0o(α=90o)的位置當(dāng)機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí),整個(gè)機(jī)構(gòu)無(wú)法運(yùn)動(dòng)。以往復(fù)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件為主動(dòng)件的機(jī)構(gòu),通常存在死點(diǎn)。13.3凸輪機(jī)構(gòu)13.3.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成和特點(diǎn)13.3.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類13.3.3凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程13.3.4從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律13.3.5凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角13.3.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成和特點(diǎn)由三個(gè)構(gòu)件組成的一種高副機(jī)構(gòu)凸輪cam:具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件從動(dòng)件/從動(dòng)件follower,運(yùn)動(dòng)規(guī)律由凸輪廓線和運(yùn)動(dòng)尺寸決定機(jī)架frame從動(dòng)件凸輪1.按凸輪形狀分:盤(pán)形凸輪凸輪呈向徑變化的盤(pán)形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,應(yīng)用最廣泛從動(dòng)件凸輪從動(dòng)件凸輪13.3.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類移動(dòng)凸輪凸輪呈板型,直線移動(dòng)圓柱凸輪,空間凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓做在圓柱體上空間運(yùn)動(dòng)凸輪從動(dòng)件2.按從動(dòng)件形狀:尖頂從動(dòng)件

尖頂始終能夠與凸輪輪廓保持接觸,可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律易磨損,只宜用于輕載、低速滾子從動(dòng)件耐磨、承載大,較常用平底從動(dòng)件

接觸面易形成油膜,利于潤(rùn)滑,常用于高速運(yùn)動(dòng)配合的凸輪輪廓必須全部外凸尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件13.3.3凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程A從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件的位移、速度、加速度等隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角

變化的規(guī)律基圓(以凸輪輪廓最小向徑所作的圓),基圓半徑r0推程,推程運(yùn)動(dòng)角

1遠(yuǎn)休止,遠(yuǎn)休止角

2

回程,回程運(yùn)動(dòng)角

3

近休止,近休止角

4

行程(升程),h運(yùn)動(dòng)線圖:

從動(dòng)件的位移、速度、加速度等隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角變化關(guān)系圖

1

2

3

4r0

1推程

2遠(yuǎn)休止

3回程

4近休止t

s0BCD

hA’13.3.4從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程(0

1)運(yùn)動(dòng)方程:位移方程:速度方程:加速度方程:運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性:始點(diǎn)、末點(diǎn)剛性沖擊適用場(chǎng)合:低速輕載hs

0

1v

0a

0-

DisplacementVelocityAcceleration

+

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論