《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)A》PPT電子課件教案第二章 平面連桿機(jī)構(gòu)

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1、第二章第二章平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu) 內(nèi)容：內(nèi)容：1 1）機(jī)構(gòu)的組成）機(jī)構(gòu)的組成2 2）平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖）平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3 3）機(jī)構(gòu)的自由度）機(jī)構(gòu)的自由度目的：目的：研究機(jī)構(gòu)在何種條件下可動(dòng)，具研究機(jī)構(gòu)在何種條件下可動(dòng)，具備何種條件時(shí)具有確定的相對(duì)運(yùn)備何種條件時(shí)具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。本章內(nèi)容及目的本章內(nèi)容及目的 1 1、構(gòu)件：、構(gòu)件：組成：組成：2 2、構(gòu)件的自由度：、構(gòu)件的自由度：AxAyAzAXYZO S2-12-1平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度 獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體。獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體。由單個(gè)或多個(gè)零件剛性構(gòu)成。由單個(gè)或多個(gè)零件剛性構(gòu)成。構(gòu)件所具有的獨(dú)構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。立運(yùn)動(dòng)的

2、數(shù)目。AXYOyAxA S一、機(jī)構(gòu)的組成一、機(jī)構(gòu)的組成3 3、約束：、約束： 4 4、運(yùn)動(dòng)副：、運(yùn)動(dòng)副：構(gòu)件的約束數(shù)構(gòu)件的約束數(shù)= =構(gòu)件失去的自由度構(gòu)件失去的自由度對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的限制。對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的限制。兩個(gè)構(gòu)件直接接觸，并能產(chǎn)生兩個(gè)構(gòu)件直接接觸，并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。12XY(a)OYXO12(b)nn 12(c)運(yùn)動(dòng)副分類：運(yùn)動(dòng)副分類： 引入引入n個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)個(gè)約束的運(yùn)動(dòng) 副稱為副稱為n級(jí)副。級(jí)副。 (n0F0，此機(jī)構(gòu)具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目大于，此機(jī)構(gòu)具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目大于零，可動(dòng)。零，可動(dòng)。機(jī)構(gòu)可動(dòng)的條件為：機(jī)構(gòu)可動(dòng)的條件為：F0F0若若F=2F=2，則機(jī)構(gòu)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目

3、為，則機(jī)構(gòu)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目為2 2，需要兩個(gè)原動(dòng)，需要兩個(gè)原動(dòng) 件帶動(dòng)，其他構(gòu)件就具有確定運(yùn)動(dòng)。件帶動(dòng)，其他構(gòu)件就具有確定運(yùn)動(dòng)。同理：若同理：若F=m,F=m,需需m m個(gè)原動(dòng)件個(gè)原動(dòng)件, ,其他構(gòu)件有確定運(yùn)動(dòng)。其他構(gòu)件有確定運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為：3、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算例例1：n=3,PL=4, PH=0,F 3 3 2 4 01DCAB4312例例2：n=4, PL=5, PH=0205243F 例例3：n=3, PL=4, PH=0104233F DCABE43125CAB1234例例4：n=7, PL=6, PH=0906273F

4、顯然，錯(cuò)誤！顯然，錯(cuò)誤！四、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)四、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)1、復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈： 兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一點(diǎn)鉸兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一點(diǎn)鉸接接, , 所形成的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)所形成的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈合鉸鏈. .AEDCBF12543687若有若有m m個(gè)構(gòu)件在同一點(diǎn)連接，則低副數(shù)為個(gè)構(gòu)件在同一點(diǎn)連接，則低副數(shù)為( (m-1)m-1)。注：注：“m m個(gè)構(gòu)件個(gè)構(gòu)件”中的構(gòu)件包括機(jī)架。中的構(gòu)件包括機(jī)架。如：如：PL=2PL=32 21 13 3A A向向1 12 23 34 41 12 23 33 31 12再看上述例再看上述例4 4：n=7, PL=10, PH=01

5、2021010273F 2、 局部自由度局部自由度：對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的輸入輸出無影響的自由度。對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的輸入輸出無影響的自由度。AEDCBF12543687n=3, PL=3, PH=1213233F 不對(duì)！不對(duì)！n=2, PL=2, PH=1112223F 若有局部自由度的地方，應(yīng)將其去若有局部自由度的地方，應(yīng)將其去掉，看作將滾子與從動(dòng)件焊在一起。掉，看作將滾子與從動(dòng)件焊在一起。3 32 21 1 13 32 21 1 14 43. 虛約束虛約束：對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不起作用的約束。對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不起作用的約束。4 42 23 31 1C CD DB BA A= =ABABCDCD4 43 31 1C C

6、D DB BA AE EF FABABCDCDEFEF2 2= = = 1 1）、若兩構(gòu)件在多處接觸形成移動(dòng)副）、若兩構(gòu)件在多處接觸形成移動(dòng)副或轉(zhuǎn)動(dòng)副，且移動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)）方向一致，或轉(zhuǎn)動(dòng)副，且移動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)）方向一致，則只考慮一處約束，其它看作虛約束；則只考慮一處約束，其它看作虛約束；若兩構(gòu)件在多處形成高副若兩構(gòu)件在多處形成高副, , 也只考慮一也只考慮一處接觸。如下圖所示：處接觸。如下圖所示：2 2）、對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起作用的結(jié)構(gòu)對(duì)）、對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起作用的結(jié)構(gòu)對(duì)稱部分所帶來的約束，也是虛約束。稱部分所帶來的約束，也是虛約束。2 2）、對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起作用的結(jié)構(gòu)對(duì)）、對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起作用的結(jié)構(gòu)對(duì)稱部分所帶來的

7、約束，也是虛約束。稱部分所帶來的約束，也是虛約束。n=3, PL=3, PH=2F 3 3 2 3 21例題例題1 1：計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度。：計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度。1.n=8,PL=11, PH=1F 3 8 2 11 1 1C CD DB BA AE EF FABABCDCDEFEF= = =B BA AD DC C1 15 54 43 32 26 67 78 89 9局局復(fù)復(fù)復(fù)復(fù)虛虛AB CDAB CD= =A AB BC CD D2.n=6,PL=8,PH=1F 3 6 2 8 1 11 16 65 54 43 32 27 7虛虛局局3.n=4,PL=4,PH=2F 3 4 2 4 2

8、 25 54 43 32 21 1局局例題例題2 2：計(jì)算說明下列機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是否確定，：計(jì)算說明下列機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是否確定， 若不確定，如何改正。若不確定，如何改正。1.n=5,PL=7,PH=1A AB BC CD DE EF FG G1 12 25 56 64 43 3將將D D點(diǎn)改成如圖：點(diǎn)改成如圖：n=6,PL=8,PH=1F 3 6 2 8 1 1A AB BC CD DE EF FG G1 12 25 56 64 43 37 72.n=3, PL=4, PH=1F 3 3 2 4 1 0即：機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。即：機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。將將D D點(diǎn)改為如左圖：點(diǎn)改為如左圖：n=4, PL=5, PH=1

9、F 3 42 5 11A AD DC CB BF FE E5 54 43 32 21 1A AD DC CB BF FE E4 43 32 21 11.1.面接觸，耐磨損面接觸，耐磨損, ,承承 受載荷大。受載荷大。2.2.制造簡(jiǎn)便，易于獲得制造簡(jiǎn)便，易于獲得 較高的制造精度。較高的制造精度。 1. 1.低副間的間隙易產(chǎn)生低副間的間隙易產(chǎn)生 積累誤差。積累誤差。 2.2.設(shè)計(jì)復(fù)雜，不易精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。設(shè)計(jì)復(fù)雜，不易精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。構(gòu)件構(gòu)件1 1，3 -3 -構(gòu)件構(gòu)件 2 -2 -構(gòu)件構(gòu)件 4 - 4 - 能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿。能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿。只能在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)的只能

10、在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)的 連架桿連架桿. .1432組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件能整周相對(duì)組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件能整周相對(duì)( () ) 轉(zhuǎn)動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為整轉(zhuǎn)副。轉(zhuǎn)動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為整轉(zhuǎn)副。組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件不能整周組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件不能整周 對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為擺轉(zhuǎn)副。對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為擺轉(zhuǎn)副。1 1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)4 41 12 23 3雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)4 41 12 23 3縫紉機(jī)的腳踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)的腳踏板機(jī)構(gòu)2 2、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)4 41 15 53 32 26 6慣性篩慣性篩1 14 43 32 2平行四邊形機(jī)構(gòu)：平行四邊形機(jī)構(gòu)： 有運(yùn)動(dòng)不確定因素。有運(yùn)動(dòng)不確定因素。

11、A AE EF FC CD DB B機(jī)車車輪的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)車車輪的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)1 14 43 32 2反平行四邊形機(jī)構(gòu)：反平行四邊形機(jī)構(gòu)：車門開閉機(jī)構(gòu)。車門開閉機(jī)構(gòu)。E ED DC CB BA A等腰梯形機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)構(gòu): :用于汽車，拖拉機(jī)用于汽車，拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。鑄造用的翻箱機(jī)構(gòu)鑄造用的翻箱機(jī)構(gòu)DABCC1C2B2B1當(dāng)搖桿處在左，右兩極端位置時(shí)當(dāng)搖桿處在左，右兩極端位置時(shí)，對(duì)應(yīng)整個(gè)機(jī)構(gòu)所處的位置，即，對(duì)應(yīng)整個(gè)機(jī)構(gòu)所處的位置，即 和和 稱為極位。稱為極位。AB C D11AB C D22當(dāng)機(jī)構(gòu)處在極位時(shí)對(duì)應(yīng)當(dāng)機(jī)構(gòu)處在極位時(shí)對(duì)應(yīng)曲柄兩位置之間所夾銳角，稱為極位夾曲柄兩位置之間所夾銳角

12、，稱為極位夾角。用角。用 表示。表示。 為搖桿在兩極限位置的為搖桿在兩極限位置的擺角。擺角。 y y DABCC1C2B2B1 y y 1 2 曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，擺桿變速搖動(dòng)，急回曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，擺桿變速搖動(dòng)，急回運(yùn)動(dòng)如下：運(yùn)動(dòng)如下：曲柄：曲柄：2122121121ttt ,180,ABABt ,180,ABAB 搖桿搖桿: :21tcc212tcc121vvv,DCDCv,DCDC221121 y y y yABCDabcdB1B2C1C2 PV* *死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置 死點(diǎn)位置：死點(diǎn)位置：在有往復(fù)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的在有往復(fù)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件與連桿共線的位置即機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件與連桿共線的位置即為死點(diǎn)位置

13、。為死點(diǎn)位置。C C4 41 12 23 3A AD DB B當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)Lcd的曲率的曲率4 41 12 23 3A AD DC CB BLcd 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) 直線。直線。C C4 41 12 2A AB B3 3對(duì)心曲柄對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滑塊機(jī)構(gòu)偏心曲柄偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滑塊機(jī)構(gòu)C C4 41 12 2A AB B3 3當(dāng)當(dāng)LBC 直線直線C C4 41 12 2A AB B3 3C C4 41 12 2A AB B3 31 14 43 32 2C C4 41 12 2A AB B3 34 4C C1 12 2A AB B3 3將將B B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大4 4C C1 12 2A AB B

14、3 34 4C C1 12 2A AB B3 34 41 12 2B BA A3 3C C取取1 1構(gòu)件為機(jī)架構(gòu)件為機(jī)架: : 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，稱為時(shí)，稱為 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，稱為時(shí)，稱為 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。LL12LL121 14 4C C2 2A AB B3 3擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)B B取取2 2構(gòu)件為機(jī)架構(gòu)件為機(jī)架: : 稱為稱為搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu) 或或翻斗車機(jī)構(gòu)。翻斗車機(jī)構(gòu)。 4 41 12 2A A3 3C C1 14 4C C2 2A AB B3 3取取3 3構(gòu)件為機(jī)架構(gòu)件為機(jī)架: : 稱為稱為壓水井機(jī)構(gòu)壓水井機(jī)構(gòu) 或或定塊機(jī)構(gòu)。定塊機(jī)構(gòu)。 B B2 23 3C C4 41 1A A1 14 4C C2 2A AB B3 3B1B2C1C2B1B2C1C2b12Ac12D12B B12C CB1C1C2B2ADb b1212c c1212B1B2B3C1C2C3B1B2B3C1C2C3b12b23Ac12c23D