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1、機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 了解常用四桿機構的基本類型和應用。 對急回特性、傳動角、壓力角、死點位置等有明確概念。 內 容 平面四桿機構的基本類型 平面四桿機構的演化 平面四桿機構的特點及設計 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 一、 鉸鏈四桿機構 平面連桿機構的基本型式是 鉸鏈四桿機構 其余四桿機構均是由鉸鏈四桿機構 演化 而成的 鉸鏈四桿機構 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 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 機架: 固定不動的構件 A
2、D 連架桿: 直接與機架相連的構件 AB、 CD 連桿: 不與機架相連的構件 BC 曲柄: 能作整周轉動的連架桿 搖桿: 不能作整周轉動的連架桿 1 B 2 C 3 4 A D 連桿 連架桿 連架桿 機架 1 2 3 4 A B C D 曲柄 搖桿 (擺桿 ) (周轉副 ) (擺轉副 ) 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 按連架桿不同運動形式分: (1) 曲柄搖桿機構 (2) 雙曲柄機構 (3) 雙搖桿機構 連桿 連架桿 連架桿 1 2 3 4 A B C D 4 A D 2 3 作機架 曲柄搖桿機構 1 3 作機架 雙搖
3、桿機構 2 1作機架 雙曲柄機構 曲柄搖桿機構 4 A D 1 2 3 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 (1) 曲柄搖桿機構 結構特點: 連架桿 1為曲柄 , 3為搖桿 舉例: 攪拌器機構 雷達天線機構 1 2 3 4 用途:改變運動形式 回轉 遙感擺動 搖桿擺動 回轉 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 (2) 雙曲柄機構 結構特點: 二連架桿均為曲柄 舉例: 振動篩機構 變速 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 特殊雙曲柄機構: 平行四邊形機構 特點: 二曲柄等
4、速 運動不確定問題 反平行四邊形機構 結構特點: 二曲柄轉向相反 車門開閉機構 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 (3) 雙搖桿機構 結構特點: 二連架桿均為搖桿 舉例 : 鶴式起重機 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 特殊機構 等腰梯形機構 實例 : 汽車前輪轉向機構 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 (1) 曲柄存在條件 A B C D a b c d f 設 AB 為曲柄 , 且 af 、 b+f c 、 c+f b 以 fmax = a + d , fmin = d - a
5、 代入并整理得: b+c a+d 、 b+d a+c 、 c+d a+b 并可得 : a
6、 A D 曲線導軌曲柄滑塊機構 lCD e 0 1 B 2 4 A C 3 偏臵式曲柄滑塊機構 對心式曲柄滑塊機構 1 B 2 4 A C 3 e 3 D 1 B 2 C 4 A 對 CD桿等效轉化 轉動副變成移動副 ( 1)改變桿件長度 曲柄滑塊機構 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 e 偏心距 e =0 為曲柄滑塊機構 e 0 為偏臵曲柄滑塊 運動特點: 曲柄的回轉運動變換為滑塊的往復直線運動 ( 如空壓機 ) 或將滑塊的往復直線運動變換為回轉運動 ( 如內燃機 ) 。 機 械 設 計 基 礎
7、 平 面 連 桿 機 構 ( 2)選不同構件作機架 曲柄滑塊機構 導桿機構 變更機架 曲柄滑塊機構 例 導桿機構 例 曲柄搖塊機構 移動導桿機構 (定塊機構) 曲柄搖塊機構 移動導桿機構 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 3 4 A B 1 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4
8、 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 3 2 C 4 A B 1 導桿機構 將曲柄滑塊機構中的曲柄作 為機架,既變?yōu)閷U機構。 轉動導桿機構: BCAB 導桿可作 360回轉 擺動導桿機構 : BC t2 , v2 v1 行程速比系數 K 急回特征 K=1, 無急回特性 K 急回特征越顯著 1 j B2 C2 1 2 v2 v1 0 0 2 1 2 1 121 221 1 2 180180tttCC tCCvvK // 11180 KK 慢 快 急回特性的應用例:
9、 牛頭刨 工作要求 B 1 C 1 4 A B C D 2 3 1 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 壓力角 F V 從動桿 (運動輸出件 )受力點的力作用線與該點 速度方位線所夾銳角 . (不考慮摩擦 ) 傳動角 d d d 1800 d 壓力角的余角 . (連桿軸線與從動桿軸線所夾銳角 ) 壓力角和傳動角 (3) 傳力特性 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 傳動不利 , 設計時規(guī)定 4050 通常 , 機構在運動過程中傳動角 是變化的 , 最小值在哪 ? 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機
10、 構 最小傳動角 min D d B A C a b c d j d j c o s2 c o s2 222 222 cbcbBD dadaBD cb dadacb 2 c o s2c o s 2222 jd j =0 cos j =1 cos d d min j =180 cos j = 1 cos d d max 分析 d min 或 d max 可能最小 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 . 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 死點 : 傳動角為零 =0(連桿與從動件共線 )
11、,機構頂死 死點 B 1 C 1 B2 C2 4 A B C D 2 3 1 F v =00 Fv =00 =00 C 2 B2 =00 B A C B1 C 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 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 動機構通過死點 克服死點的措施 G G E F E F 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 實例 :夾具 飛機起落架機構 死點的利用 =00 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機
12、 構 2-3 平面四桿機構的特點及其設計 一、 平面四桿機構的特點 二、 平面四桿機構的設計 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 一、平面四桿機構的特點 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 、 點的運動軌跡多樣化 運動副累積誤差大 , 效率低 慣性力難以平衡 , 不宜用于高速 不能精確實現復雜的運動規(guī)律 , 設計計算較復雜 1 2 3 A B C 4 機架 連桿 連架桿 A 1 B 2 C 3 D 4 4 A 1 2 B 3 C 5 6 D E 機 械 設 計 基
13、礎 平 面 連 桿 機 構 設計類型 1.實現連桿給定位置 2.實現預定運動規(guī)律 例如 :從動件的急回運動特性 3.實現預定運動軌跡 方法:解析法 、 作圖法 、 實驗法 二 . 平面四桿機構的設計 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 如實現預定的連桿位臵要求 機構能引導剛體 ( 一般為連桿 ) 通過一系列給定位臵 例: 飛機起落架機構 : 要求實現機輪放下和收 起兩個位臵 鑄造翻砂機構 : 要求實現兩個翻轉位臵 1. 實現連桿給定位置機構 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 D 設計 已知活動鉸點 B、 C
14、中心位置,求固定鉸鏈 A、 D 中心位置。 B1 C1 B2 C2 四桿機構 AB1C1D 為所求 . A 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 實現連桿給定的三個位置 B1 C1 B2 C2 B3 C3 A D 四桿機構 AB1C1D 為所求 . 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 2.具有急回特性的機構 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 B2 C2 按給定的 K 值 ,設計曲柄搖桿機構 1) 給定 K、 y、 LCD A B C D O 2 y 180 K-1 K+1 分析 . 900 - B1 A D C1 機
15、 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 C2 D C1 y 900 - 2 O A E B C AC1=BC-AB AC2=BC+AB AB = AC2-AC1 2 BC = AC2+AC1 2 曲柄搖桿機構 ABCD 為所求 . 設計 . 以 mL = 作圖 . LAB= mLAB = 、 LBC= mLBC = . 1800 = K-1 K+1 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 2) 給定 K、 y、 LCD 、 . C2 D C1 y A B C C3 B3 min 2 min A0 分析 . 機 械 設
16、 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 設計 . C 2 D C1 y 2 A0 A C3 B3 min min 須不小于 . 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 實現預定軌跡的設計 即要求機構中連桿上某點的軌跡能與給定的曲線相一致 ,或 能通過給定曲線上的若干有系列的點 如 :攪拌器機構 要求連桿上某點按攪拌特點生成 某種軌跡 3實現預定運動軌跡機構 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 實驗法、 圖譜法、 解析法 . 設計 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 連桿曲線圖譜 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 機 械 設 計 基 礎 平 面 連 桿 機 構 作業(yè) : 3-1,3-2,3-3