機械原理孫桓第8章(連桿)

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1、;機械原理平面連桿機構及其設計第8章平面連桿機構及其設計 8-1 822 8-3 84連桿機構及其傳動特點平面四桿機構的類型和應用平面四桿機構的基本知識平面四桿機構的設計基本要求: 了解平面四桿機構的基本型式及演化方法 掌握平面四桿機構傳動的工作特性 熟練掌握平面連桿機構的設計方法 8-1連桿機構及其傳動特點一、特點二、應用三、分類四、學科研究現(xiàn)狀（一、特點。全低副（面接觸）,承受沖擊力，易潤滑，不易磨損。運動副結構簡單，易加工運動規(guī)律多樣化一原動件運動不變，改變構件尺寸可得到不同的運動。連桿上點的運動軌跡多樣化 。運動副累積誤差大，效率低*不能精確實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律，設計計算較復雜。慣性力難

2、以平衡，不宜用于高速;機械原理平面連桿機構及其設計二、應用L實現(xiàn)有軌跡、位置或運動規(guī)律要求的運動實現(xiàn)從動件運動形式及運動特性的改變支實現(xiàn)較遠距離的傳動或操縱工調節(jié)、擴大從動件行程5獲得較大的機械增益：輸出力（矩）與輸入力（矩）之比L實現(xiàn)有軌跡、位置或運動規(guī)律要求的運動軌跡復制機構.： AMF保齡球置瓶機掃瓶機構機械原理 平面連桿機構及其設計2 .實現(xiàn)從動件運動形式及運動特性的改變-3 .實現(xiàn)較遠距離的傳動或操縱J應用實例：自行車手閘?？勺冃谐袒瑝K機構特點：調節(jié)a可改變滑塊D的行程汽車用空氣泵機構特點：曲輛CD短，滑塊行程大8;機械原理平面連桿機構及其設計5獲得較大的機械增益:輸出力（矩）與輸入

3、力（矩）之比剪切機構特點：機械增益大特點：機械增益大機械原理平面連桿機構及其設計;機械原理平面連桿機構及其設計三、分類平面四桿機構平面連桿機構平面多桿機構空間連桿機構四桿機構二桿機構三桿，不是機構 8-2平面四桿機構的類型和應用一、基本型式二、演化型式平面連桿機構及其設計:機械原理彳1.平面桿機構的基本型式基本型式：錢鏈四桿機構結構特點:四個運動副均為轉動副組成：機架、連桿、連架桿八曲柄搖桿（擺桿）（周轉副）（擺轉副）機架：固定不動的構件AD連架桿：直接與機架相連的構件 Hi薪AB、CD帆板札連曲搖不與機架相連的構件BC能作整周轉動的連架桿不能作整周轉動的連架桿B連桿不機械原理 平面連桿機構及

4、其設計鐵鏈四桿機構劃分按連架桿不同運動形式分:曲柄搖桿機構 雙曲柄機構 雙搖桿機構，機師里丁平面連桿機構及其設計，環(huán)搖桿機構】：結構特點：連架桿1為曲柄，3為搖桿:運動變換：轉動O搖動:舉例：攪拌器機構、雷達天線機構鱷式破碎機、縫紉機腳踏板;機械原理平面連桿機構及其設計L2雙曲柄機構動畫1、動畫2/ /結構特點：二連架桿均為曲柄y。運動變換：轉動。轉動，通常二轉速不相等:舉例：振動篩機構機械原理平面連桿機構及其設計平行四邊形機構結構特點：二曲柄等速a:運動不確定問題K.：.車門開閉機構17;機械原理平面連桿機構及其設計1.3雙搖桿機構:結構特點：二連架桿均為搖桿運動變換:_LrnT -Jjnr

5、 -4 擺動今擺動:舉例:鶴式起重機特殊雙搖桿機構等腰梯形機構:實例：汽車前輪轉向機構vOZXXZXz./2平面四桿機構的演化型式2. 1改變構件的形狀和運動尺寸2. 2改變運動副元素的尺寸2. 3選用不同構件為機架2.4運動副元素包容關系的逆換20 4構件的形狀和運動尺寸對CD桿等效轉化轉動副變成移動副對心曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構錢鏈四桿機構曲線導軌曲柄滑塊機構Ci機械原理 平面連桿機構及其設計（續(xù)）2. 2改變運動副元素的尺寸曲柄搖桿機構（擴大回轉副）偏心輪機構呼里三一平面連桿機構及其設計J?1贏副尺寸（續(xù)）對心曲柄滑塊機構B副擴大偏心輪機構J桿機構演化動畫，機師原里平面連桿機構及其設

6、計礪不同構件為機架選不同構件作機架一機構倒置導桿機構變更機架曲柄搖塊機構I曲柄滑塊機構。移動導桿機構;機械原理平面連桿機構及其設計;變更機架實例一 曲種滑塊機構B隊液壓作動筒;AQt?頭7曲柄搖塊機構- 2作機架車箱舉升機構（F機械原理平面連桿機構及其設計c變更機架實例二B曲柄滑塊機構3作機架直動滑桿機構手動唧筒機構27;機械原理平面連桿機構及其設計草桿周轉動回轉導桿機構變更機架實例四1作機架十字滑塊聯(lián)軸器半聯(lián)軸器4十字滑塊3/ 雙轉塊機構I變更機架實例五。正弦機構3作機架1作機架曲柄搖桿機構.雙滑塊機構橢圓機構動畫S B敢榔桶機構構30,、呼里里 平面連桿機構及其設計5看贏實例六雙移動副機構

7、正弦機構*一/正弦機構P雙滑塊機構正切機構雙轉塊機構（十字滑婪機構）動畫i機械原理 平面連桿機構及其設計2. 4運動副元素包容關系的逆換323, 4包容關系互換擺動導桿機構曲柄搖塊機構;機械原理平面連桿機構及其設計 8-3平面四桿機構的基本知識二一運動特性二傳力特性。不同的四桿機構具有不同的運動特性和傳力特性 。同一種四桿機構，不同的運動尺寸具有不同的運動和傳力特性機師原里一平面連桿機構及其設計一、運動特性L曲柄存在條件2_急回特征3運動連續(xù)性34I機械原理 平面連桿機構及其設計1.曲柄存在條件*平面四桿機構的基本型式是較鏈四桿機構錢鏈四桿機構根據(jù)連架桿能否整周轉動又分為:9曲柄搖桿機構9雙曲

8、柄機構9雙搖桿機構是否存在曲柄,與各 桿的相對長度有關。下為周轉副的條件假設A位置（拉直共線），/。中:a+db+cA3 位置(重疊共線)，AK。中: bd-a)+c f a+bH+cc4(da)+b f a+cH+bc、式兩兩相加得：ag, acy aM/（4B為最短桿）A為周轉副的條件2）組成該周轉副的兩桿中必有一桿為最短桿。1）最短桿+最長桿W其余兩桿長度和（桿長條件）;36B也為周轉副機械原理平面連桿機構及其設計ADA、B為周轉副C、D為擺轉副曲柄搖桿機構雙搖桿機構AD37i曲柄存在條件除了滿足桿長條件，,還與機架的選擇有關 /已知各桿長度/雙搖桿/曲柄搖桿雙曲柄y39題1:判斷機構類

9、型5060課堂練習39課堂練習41a = 240 mm, b = 600Ba4dA2bC3題2：8-6 如圖所示，設已知四桿機構各構件的長度為mm, c=400 mm, d = 500 mmo試問：1）當取桿4為機架時，是否有曲柄存在？ 2）若各桿長度不變，能否以選不同桿為機架的辦法獲得雙曲柄機構和雙 搖桿機構？如何獲得？ 3）若三桿的長度不變，取桿4為機架，要獲得 曲柄搖桿機構源的取值范圍應為何值？4）若a、b、的長度不變，。的 長度可變，取3為機架，要獲得 雙搖桿機構，。的取值范圍應為 何值？,、呼里里 平面連桿機構及其設計卜莉5論下列機構的曲柄存在條件？Ba) a bc) a t2, v

10、2v1。行程速比系數(shù)K% CC)11) 4180 +0一 LX M乙X .XVi CC) t) a、 180 0K-16 = 180。K + l K=l,無急回特性 etKt急回特征越顯著:問題討論下列機構有無急回特性，若有，標出極位夾角93.運動連續(xù)性主動件連續(xù)運動時,從動件也能連續(xù)占據(jù)預定的各個位置從動件運動的可行域及非可行域從量隼菱動連續(xù)*駕喜阿,逑舞卷。可行域的確定r 噱7rmax =，AB +，BCrmin =，BC -，AB機械原理平面連桿機構及其設計二、傳力特性L壓力角和傳動角2_死點3_小結I機械原理平面連桿機構及其設計1.壓力角和傳動角J :方正交分解為月和工 ：壓力角a：/

11、從動件受力點受力方向b2 與速度方向所夾之銳角 ：傳動角：Y =90。-a, 、 銳角，從動件上 : Ft =Fcos a =Fsin y Fn =Fsin a =Fcos y:運動中，壓力角和傳動角是變化的:傳力要求Y min 2 40。 Y min出現(xiàn)位置：曲柄與機架共線。結論：曲柄搖桿機構，當曲柄 主動時，在曲柄與機架共線的 兩個位置之一,傳動角最小最小傳動角計算2BD -a1 +d2 -2ad cos(p-b2 +c2 - 2bc cosy BCOS / =b + c + cos (p (i d2bc分析:ayBDCD 中J / B”*CbYY2bcb- +c2 -(d +a)22bc

12、9 =180 - cos(P = -1- COS Y -Y maxY min出現(xiàn)位置：曲柄與機架共線：第一次重疊共線時：2 9 1。 /f=ZBnCnP = arccos十。-a)第二次重疊共線時：p =180y= NB，。D = arccos 或 /n = 180-/f結論：1 若Y max90，則 Ymil = Y min2 若上年90，則 Y=180。- 丫皿*Y min：0，貝( V = Y min i Ymin= min(y, y)3 若丫皿/90%貝！1ymm=180。_ ym氯機械原理 平面連桿機構及其設計 -（問題討論：標出下列機構在圖示位置的壓力角a、傳動角丫及最小傳動角I機

13、械原理平面連桿機構及其設計2力矩=力乂力臂而力臂=012.死點；死點:傳動角為零/0（連桿與從動件共線），機構頂死:克服死點的措施利用構件慣性力:實例:家用縫紉機:采用多套機構錯位排列:實例:蒸汽機車車輪聯(lián)動機構*蒸汽機車兩側利用錯位排列的兩套曲柄滑塊機構使車輪聯(lián)動機構通過死點機械原理平面連桿機構及其設計（死點的利用實例:夾具飛機起落架機構折疊家具機構機械原理平面連桿機構及其設計課堂練習判斷下列機構有無死點位置?#8-4平面四桿機構的設計.連桿機構設計的基本問題基本問題:根據(jù)給定的要求，選定機構的型式；（機構的選型） 確定各構件的運動尺寸。基本任務:滿足要求的運動規(guī)律;滿足其它各種附加條件，如

14、曲柄存在條件、傳力條件、運動連續(xù)性要求等。設計方法53圖解法、解析法、實驗法設計問題歸類：(1)滿足預定的運動規(guī)律要求 套現(xiàn)兩連架桿若干對應位置)“函數(shù)生成機構的設計”(2)滿足預定的連桿位置要求“剛體導引機構的設計”54設計問題歸類：(3)滿足預定的軌跡要求“軌跡生成機構的設計”(4)對有急回運動要求的機構，實現(xiàn)給定的行程速比系數(shù)K“急回機構的設計“57B1BA c I 0C2 .用解析法設計四桿機構3 .用作圖法設計四桿機構3.1 按連桿預定位置設計四桿機構 已知活動較鏈中心的位置 已知：連桿長Lc及若干預定位置 待求：1AB、，AD 關鍵：求固定錢鏈4和。Q）已知活動較鏈中心的位置給定連

15、桿兩個預定位置。四桿機構ABigD為所求。有無窮多個解，應添加其它條件59知：固定較鏈A和2連桿上的標線的若干預定位置 待求：1AB、1Be、 關鍵：求活動較鏈B和。原理：機構的倒置改取連桿為“機架”，則原機構中的固定錢鏈A、。將變成活動較鏈；則設計問題轉化成前述“已知活動較鏈中心若干位置，求固定較鏈”:作法:將原機構的第二個位置的構型視為剛體進行移動，使與A鳥 相重合，從而求得“活動錢鏈”A、。的第二個位置D612）已知固定較鏈中心的位置知：固定較鏈A和2連桿上的標線的若干預定位置待求：、1Be、關鍵：求活動較鏈B和。F1#，AB =. AB lBCF】3.4按給定的行程速比系數(shù)K設計四桿機

16、構 上鍵：極位、極位夾角與KK1e = i8oxK + 1在極限位置,ACi =KC AK, AC2=BC + AB曲柄搖桿機構（曲柄為原動件）已知：行程速比系數(shù)K,搖桿長及搖桿擺角2 侍求：lAB、lBC、lAD9 = 180x K + l問題：.：只有確定，A點待定。如何確定A點？關鍵：找點，使?jié)M足NgAC2= 067曲柄搖桿機構（曲柄為原動件）已知：行程速比系數(shù)K,搖桿長及搖桿擺角2 待求：lAB、lBC、lAD取 l=( CDmm）作圖量得AC殉ACACi=BC-ABiAC2=BC + ABrBC=l(AC2+ACiAB=i(AC2-ACi2Voab = 4廠 A8 lBC = / BClAD =4 AD（偏置）曲柄滑塊機構（曲柄為原動件）：已知：滑塊行程凡行程速比系數(shù)K和偏距。（偏置）曲柄滑塊機構（曲柄為原動件）(%(3)擺動導桿機構69已知：機架長行程速比系數(shù)K待求：lABe = i8oxK + l(P = 0ab =，ac sin