《機械設計基礎A》PPT電子課件教案第二章 平面連桿機構

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1、第二章第二章平面連桿機構平面連桿機構 內(nèi)容：內(nèi)容：1 1）機構的組成）機構的組成2 2）平面機構運動簡圖）平面機構運動簡圖3 3）機構的自由度）機構的自由度目的：目的：研究機構在何種條件下可動，具研究機構在何種條件下可動，具備何種條件時具有確定的相對運備何種條件時具有確定的相對運動。動。本章內(nèi)容及目的本章內(nèi)容及目的 1 1、構件：、構件：組成：組成：2 2、構件的自由度：、構件的自由度：AxAyAzAXYZO S2-12-1平面機構的自由度平面機構的自由度 獨立運動的單元體。獨立運動的單元體。由單個或多個零件剛性構成。由單個或多個零件剛性構成。構件所具有的獨構件所具有的獨立運動的數(shù)目。立運動的

2、數(shù)目。AXYOyAxA S一、機構的組成一、機構的組成3 3、約束：、約束： 4 4、運動副：、運動副：構件的約束數(shù)構件的約束數(shù)= =構件失去的自由度構件失去的自由度對獨立運動的限制。對獨立運動的限制。兩個構件直接接觸，并能產(chǎn)生兩個構件直接接觸，并能產(chǎn)生一定相對運動的聯(lián)接一定相對運動的聯(lián)接。12XY(a)OYXO12(b)nn 12(c)運動副分類：運動副分類： 引入引入n個約束的運動個約束的運動 副稱為副稱為n級副。級副。 (n0F0，此機構具有的獨立運動數(shù)目大于，此機構具有的獨立運動數(shù)目大于零，可動。零，可動。機構可動的條件為：機構可動的條件為：F0F0若若F=2F=2，則機構獨立運動數(shù)目

3、為，則機構獨立運動數(shù)目為2 2，需要兩個原動，需要兩個原動 件帶動，其他構件就具有確定運動。件帶動，其他構件就具有確定運動。同理：若同理：若F=m,F=m,需需m m個原動件個原動件, ,其他構件有確定運動。其他構件有確定運動。機構具有確定運動的條件為：機構具有確定運動的條件為：3、平面機構自由度的計算、平面機構自由度的計算例例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，錯誤！顯然，錯誤！四、計算平面機構自由度時應注意的事項四、計算平面機構自由度時應注意的事項1、復合鉸鏈復合鉸鏈： 兩個以上的構件在同一點鉸兩個以上的構件在同一點鉸接接, , 所形成的轉(zhuǎn)動副稱為復所形成的轉(zhuǎn)動副稱為復合鉸鏈合鉸鏈. .AEDCBF12543687若有若有m m個構件在同一點連接，則低副數(shù)為個構件在同一點連接，則低副數(shù)為( (m-1)m-1)。注：注：“m m個構件個構件”中的構件包括機架。中的構件包括機架。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：對整個機構的輸入輸出無影響的自由度。對整個機構的輸入輸出無影響的自由度。AEDCBF12543687n=3, PL=3, PH=1213233F 不對！不對！n=2, PL=2, PH=1112223F 若有局部自由度的地方，應將其去若有局部自由度的地方，應將其去掉，看作將滾子與從動件焊在一起。掉，看作將滾子與從動件焊在一起。3 32 21 1 13 32 21 1 14 43. 虛約束虛約束：對機構的運動不起作用的約束。對機構的運動不起作用的約束。4 42 23 31 1C CD DB BA A= =ABABCDCD4 43 31 1C C

6、D DB BA AE EF FABABCDCDEFEF2 2= = = 1 1）、若兩構件在多處接觸形成移動副）、若兩構件在多處接觸形成移動副或轉(zhuǎn)動副，且移動（轉(zhuǎn)動）方向一致，或轉(zhuǎn)動副，且移動（轉(zhuǎn)動）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；若兩構件在多處形成高副若兩構件在多處形成高副, , 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）、對機構運動不起作用的結構對）、對機構運動不起作用的結構對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）、對機構運動不起作用的結構對）、對機構運動不起作用的結構對稱部分所帶來的

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：計算下列機構的自由度。：計算下列機構的自由度。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局局復復復復虛虛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：計算說明下列機構運動是否確定，：計算說明下列機構運動是否確定， 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點改成如圖：點改成如圖：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：機構不能運動。即：機構不能運動。將將D D點改為如左圖：點改為如左圖：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.制造簡便，易于獲得制造簡便，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.設計復雜，不易精確實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律。設計復雜，不易精確實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律。構件構件1 1，3 -3 -構件構件 2 -2 -構件構件 4 - 4 - 能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿。能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿。只能在一定角度范圍內(nèi)擺動的只能

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

11、A AE EF FC CD DB B機車車輪的聯(lián)動機構機車車輪的聯(lián)動機構1 14 43 32 2反平行四邊形機構：反平行四邊形機構：車門開閉機構。車門開閉機構。E ED DC CB BA A等腰梯形機構等腰梯形機構: :用于汽車，拖拉機用于汽車，拖拉機的轉(zhuǎn)向機構。的轉(zhuǎn)向機構。鑄造用的翻箱機構鑄造用的翻箱機構DABCC1C2B2B1當搖桿處在左，右兩極端位置時當搖桿處在左，右兩極端位置時，對應整個機構所處的位置，即，對應整個機構所處的位置，即 和和 稱為極位。稱為極位。AB C D11AB C D22當機構處在極位時對應當機構處在極位時對應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，擺桿變速搖動，急回曲柄勻速轉(zhuǎn)動，擺桿變速搖動，急回運動如下：運動如下：曲柄：曲柄：2122121121ttt ,180,ABABt ,180,ABAB 搖桿搖桿: :21tcc212tcc121vvv,DCDCv,DCDC221121 y y y yABCDabcdB1B2C1C2 PV* *死點位置死點位置 死點位置：死點位置：在有往復運動構件的在有往復運動構件的機構中，從動件與連桿共線的位置即機構中，從動件與連桿共線的位置即為死點位置

13、。為死點位置。C C4 41 12 23 3A AD DB B當當 時時Lcd的曲率的曲率4 41 12 23 3A AD DC CB BLcd 當當 時時 直線。直線。C C4 41 12 2A AB B3 3對心曲柄對心曲柄滑塊機構滑塊機構偏心曲柄偏心曲柄滑塊機構滑塊機構C C4 41 12 2A AB B3 3當當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點轉(zhuǎn)動副擴大點轉(zhuǎn)動副擴大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構件為機架構件為機架: : 當當 時，稱為時，稱為 擺動導桿機構擺動導桿機構。 當當 時，稱為時，稱為 轉(zhuǎn)動導桿機構轉(zhuǎn)動導桿機構。LL12LL121 14 4C C2 2A AB B3 3擺動導桿機構擺動導桿機構轉(zhuǎn)動導桿機構轉(zhuǎn)動導桿機構B B取取2 2構件為機架構件為機架: : 稱為稱為搖塊機構搖塊機構 或或翻斗車機構。翻斗車機構。 4 41 12 2A A3 3C C1 14 4C C2 2A AB B3 3取取3 3構件為機架構件為機架: : 稱為稱為壓水井機構壓水井機構 或或定塊機構。定塊機構。 B B2 23 3C C4 41 1A A1 14 4C C2 2A AB B3 3B1B2C1C2B1B2C1C2b12Ac12D12B B12C CB1C1C2B2ADb b1212c c1212B1B2B3C1C2C3B1B2B3C1C2C3b12b23Ac12c23D