1、第二章2-2 2-2 機構的組成機構的組成 剛性剛性連接在一起的零件連接在一起的零件共同組成共同組成的一個的一個獨立的運動單元獨立的運動單元 1 構件構件連桿連桿曲軸曲軸2 運動副運動副兩構件直接接觸而組成的可動聯(lián)接兩構件直接接觸而組成的可動聯(lián)接 運動副元素運動副元素兩個構件參與接觸而構成運動副的兩個構件參與接觸而構成運動副的點、線、面點、線、面部分部分運動副元素運動副元素A1342CD顎式破碎機顎式破碎機3.3.機構運動簡圖機構運動簡圖 用用構件和運動副構件和運動副代表符號代表符號表示的表示的、嚴格按比例畫嚴格按比例畫的、的、說明機構中各構件之間的相對運動關系的說明機構中各構件之間的相對運動

2、關系的簡化圖形簡化圖形B2-6 2-6 計算平面機構自由度時應注意的事項計算平面機構自由度時應注意的事項 F =3n-2PL-PH =3 5 5-2-2 7 7- -0 0 =1 =1F =3n-2PL-PH =3 5 5-2-2 6 6- -0 0 =3 =3m m個構件鉸接在一起時，移動副數(shù)目為個構件鉸接在一起時，移動副數(shù)目為m m-1-11.1.復合鉸鏈復合鉸鏈123三個桿件在一處構成三個桿件在一處構成轉動副，其轉動副數(shù)轉動副，其轉動副數(shù)目為：目為：PL=32=1235614243562.2.局部自由度局部自由度 123F F3 3n n2 2P PL LP PH H- -F F 3 3

3、 3 32 2 31 1- -1 1=1=1 在計算時，應除去局部自度。在計算時，應除去局部自度。 如不剔除局部自由度，計算的如不剔除局部自由度，計算的 結果將比正確值大。結果將比正確值大。F F3 3n n2 2P PL LP PH H 3 3 2 22 2 21 1=1=1所謂局部自由度：是指機構中某些構件所具有的不影響其他所謂局部自由度：是指機構中某些構件所具有的不影響其他構件運動的自由度構件運動的自由度F F3 3n n2 2P PL LP PH H 3 3 32 2 31 1=2=22.2.局部自由度局部自由度 123F F3 3n n2 2P PL LP PH H- -F F 3

4、3 3 32 2 31 1- -1 1=1=1 在計算時，應除去局部自度。在計算時，應除去局部自度。 如不剔除局部自由度，計算的如不剔除局部自由度，計算的 結果將比正確值大。結果將比正確值大。F F3 3n n2 2P PL LP PH H 3 3 2 22 2 21 1=1=1所謂局部自由度：是指機構中某些構件所具有的不影響其他所謂局部自由度：是指機構中某些構件所具有的不影響其他構件運動的自由度構件運動的自由度F F3 3n n2 2P PL LP PH H 3 3 32 2 31 1=2=23.虛約束虛約束（1）兩構件間構成多個移動副，移動導路平行或重合兩構件間構成多個移動副，移動導路平行

5、或重合（2）兩構件構成轉動副，轉動軸線重合兩構件構成轉動副，轉動軸線重合-不產(chǎn)生實際約束效果的不產(chǎn)生實際約束效果的重復約束重復約束312123123虛約束虛約束真實約束真實約束真實約束真實約束（3）兩構件在多處構成高副，各接觸點的公法線重合或平行兩構件在多處構成高副，各接觸點的公法線重合或平行兩處高副兩處高副（相當于一個移動低副）（相當于一個移動低副）一處高副一處高副虛約束虛約束兩處高副兩處高副（相當于一各轉動低副）（相當于一各轉動低副）BABA 兩活動構件上兩動點的距離始終保持不變兩活動構件上兩動點的距離始終保持不變（4）新增的桿新增的桿EFEF為為虛約束虛約束 F F3n3n2P2PL L

6、P PH H 3 3 2 2 460 0F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 32 2 4 40 0 1 1ABCDFECDABEF注意：注意：當不剔除虛約束時，當不剔除虛約束時，計算出的結果比正確值要小計算出的結果比正確值要小F F3 3n n2 2P PL LP PH H 3 3 3 3- -2 2 4 - -0 0 1 1簡化實圖實圖AB為虛約束(5(5）用運動副連接的是兩構件上軌跡重合的點用運動副連接的是兩構件上軌跡重合的點46 0F F3 3n n2 2P PL LP PH H 3 3 2 2 034F F3 3n n2 2P PL LP PH H 3 3 2 2 10v

7、在該機構中，在該機構中，構件構件2 2上的上的C C2 2點與點與構件構件3 3上上的的C C3 3點軌跡重合，為虛約束。點軌跡重合，為虛約束。v也可將也可將構件構件4 4上上的的 D D4 4當作虛約束，將當作虛約束，將構構件件4 4及其引入的約束鉸鏈及其引入的約束鉸鏈 D D去掉來計算，去掉來計算，效果完全一樣。效果完全一樣。示意圖示意圖行星輪系行星輪系（6）機構中對運動不起作用的對稱部分機構中對運動不起作用的對稱部分 124F21F212143F31F21F F3 3n n2 2P PL LP PH H 3 3 3-2 3-2 1 1在該機構中，在該機構中，齒輪齒輪3是是齒輪齒輪2的的對

8、稱部分對稱部分，為虛約束，為虛約束計算時應將計算時應將齒輪齒輪3及其引入的約束去掉及其引入的約束去掉來計算來計算同理，若將同理，若將齒輪齒輪2當作虛約束去掉，完全一樣當作虛約束去掉，完全一樣小結：小結：自由度自由度1. 2 . 3 . 4 . 1、復合鉸鏈復合鉸鏈計算在內(nèi)計算在內(nèi)2、局部自由度局部自由度排除排除3、虛約束虛約束排除排除 2 2）從離原動件最遠的桿組折起從離原動件最遠的桿組折起 3 3）先試拆先試拆級桿組，不成再考慮按級桿組，不成再考慮按級組拆級組拆典型例題典型例題分析機構的過程分析機構的過程： 1 1）先將機架、原動件與其它構件分離先將機架、原動件與其它構件分離2314567A

9、BCDEFGHIJ1A23BCD6754EFGHIJ例例2 2局1234567復41235789例例1F F3 3n n2 2P PL LP PH H 3 3 6 62 2 8 81 1 3 3 7 72 2 9 91 11 1F F3 3n n2 2P PL LP PH H1 1復合鉸鏈復合鉸鏈局部自由度局部自由度虛約束虛約束局部自由度局部自由度虛約束虛約束例例2F F3 3n n2 2P PL LP PH H 3 3 2 2 8111 112345678ABCDEF例例5 計算圖示機構的自由度，并指出存在的計算圖示機構的自由度，并指出存在的復合鉸鏈復合鉸鏈、局局部自由度部自由度和和虛約束虛

10、約束處。并說明成為機構的條件。處。并說明成為機構的條件。3 42 5 1 1= - - =32lhFnPP=-解：解：1，2, D處為處為局部自由度局部自由度，E、F處處 有一處為有一處為虛約束虛約束；3, 應有一個起始構件應有一個起始構件123451234例例6如圖所示為牛頭刨床設計方案草圖。如圖所示為牛頭刨床設計方案草圖。設計思路為：動力由設計思路為：動力由曲柄曲柄1輸入，使輸入，使擺動導桿擺動導桿3往復擺動，并帶動往復擺動，并帶動滑枕滑枕4作作往復移動，以達到刨削的目的。試問往復移動，以達到刨削的目的。試問圖示的構件組合是否能達到此目的？圖示的構件組合是否能達到此目的？如果不能，應如何改

11、進？如果不能，應如何改進？解解: 1,32lhFnPP=-3 4260= - =2, 該機構不能動，修改方案如下：該機構不能動，修改方案如下：題圖題圖12345a)12345b)12345d)思考：思考：如果計算出的機構自由度如果計算出的機構自由度 F=1 應增加一個什么樣的構件？應增加一個什么樣的構件？ 小結：小結：如果計算出的機構自由度如果計算出的機構自由度 F=0 ？課后作業(yè)：課后作業(yè)：2-1、2-2、2-7、2-12， 2-15， 2-18， 2-2112345c)1234題圖題圖應增加應增加一個帶有一個低副一個帶有一個低副的構件。的構件。例例7 7 計算機構的自由度（若有虛約束、局部

12、自由度和復合鉸鏈須計算機構的自由度（若有虛約束、局部自由度和復合鉸鏈須 指出），分析該該機構是否具有確定運動。并提出改進措施。指出），分析該該機構是否具有確定運動。并提出改進措施。 LHFnPP=-32= - -=3 32 4 10解：解：1）計算自由度）計算自由度2）改進措施）改進措施該題見教材該題見教材2-811234機構簡圖機構簡圖35112453112411234題圖題圖LHFnPP=-32= - - =3 42 5 1111234511234LHFnPP=-32= - - =3 42 5 11LHFnPP=-32= - -=33232111234題圖題圖例例 計算下列機構的自由度計算

13、下列機構的自由度LHFnPP=-32= - =3 52 71LHFnPP=-32= - =3 52 711234512345課堂練習題課堂練習題例例8 計算機構的自由度，并確定機構的桿組及機構的級別。計算機構的自由度，并確定機構的桿組及機構的級別。1A12345678910ABCDEFGHIJK23BCE89IJH7F456DGHK解解: 1. 計算機構的自由度計算機構的自由度32lhFnP P=-3 92 1301= - -=2. 拆分桿組拆分桿組該機構為三級機構該機構為三級機構第三章瞬心的數(shù)目瞬心的數(shù)目K=N（N1）/2N構件數(shù)（含機架）構件數(shù)（含機架）瞬心概念小結瞬心概念小結在相對瞬心處

14、：在相對瞬心處： 兩相對運動構件的絕對速度相等且不為零兩相對運動構件的絕對速度相等且不為零兩相對運動構件的相對速度為零兩相對運動構件的相對速度為零在絕對瞬心處：在絕對瞬心處： 兩相對運動構件的絕對速度相等且為零兩相對運動構件的絕對速度相等且為零兩相對運動構件的相對速度為零兩相對運動構件的相對速度為零11瞬心的位置瞬心的位置1）轉動副）轉動副 轉動副的瞬心就在轉動副的瞬心就在轉動副中心轉動副中心。2)移動副移動副 移動副的瞬心在移動副的瞬心在垂直于導路方向的無窮遠處垂直于導路方向的無窮遠處。12P122VBVAB3)3)平面高副平面高副滾動副滾動副滾滑副滾滑副1122純滾動副純滾動副122滾滑副

15、滾滑副V12nnPP PA純滾動副的瞬心就在其純滾動副的瞬心就在其接觸點接觸點上上滾滑副的瞬心在其滾滑副的瞬心在其過接觸點所作的公法線過接觸點所作的公法線上上 轉動副的瞬心就在轉動副的瞬心就在轉動副中心轉動副中心。移動副的瞬心在移動副的瞬心在垂直于導路方向的無窮遠處垂直于導路方向的無窮遠處。瞬心位置小結瞬心位置小結三心定理三心定理矢量方程圖解法的基本原理矢量方程圖解法的基本原理AB 同一構件上兩點間的運動關系同一構件上兩點間的運動關系BAABvvv tBAnBAABAABaaaaaa B（B1B2） 兩構件重合點間的運動方程兩構件重合點間的運動方程121212BBBBvvv kBBrBBBBa

16、aaa121212 121122BBkBBva 哥氏加速度哥氏加速度 1.哥氏加速度是由于動系的牽連運動含有轉動成哥氏加速度是由于動系的牽連運動含有轉動成分而引起的，所以，當動系所固結的構件作直線移動分而引起的，所以，當動系所固結的構件作直線移動時，牽連角速度為零，不含有哥氏加速度；而當動系時，牽連角速度為零，不含有哥氏加速度；而當動系所固結的構件作定軸轉動時，則必含有哥氏加速度。所固結的構件作定軸轉動時，則必含有哥氏加速度。 2.哥氏加速度的大小等于牽連角速度與動點對牽哥氏加速度的大小等于牽連角速度與動點對牽連運動點的相對速度乘積的二倍，方向是將相對速度連運動點的相對速度乘積的二倍，方向是將

17、相對速度的指向順著牽連角速度的轉向轉過的指向順著牽連角速度的轉向轉過90121122BBkBBva kBBrBBBBaaaa121212 關于哥氏加速度關于哥氏加速度23B2（= 3）VB3B2akB3B2 2(= 3 )桿塊共同轉動的角速度桿塊共同轉動的角速度方向判定：方向判定：將相對速度將相對速度vB3B2 沿牽沿牽連角速度連角速度 2的方向轉的方向轉90。特殊情況下：特殊情況下：哥氏加速度可能為零哥氏加速度可能為零Vr=0BB=0B矢量方程圖解法小結矢量方程圖解法小結1. 列矢量方程式列矢量方程式 第一步要判明機構的級別：適用二級機構第一步要判明機構的級別：適用二級機構 第二步分清基本原

18、理中的兩種類型。第二步分清基本原理中的兩種類型。 第三步矢量方程式圖解求解條件：只有兩個未知數(shù)第三步矢量方程式圖解求解條件：只有兩個未知數(shù)2. 做好速度多邊形和加速度多邊形做好速度多邊形和加速度多邊形 首先要分清絕對矢量和相對矢量的作法，并掌握判別指向首先要分清絕對矢量和相對矢量的作法，并掌握判別指向的規(guī)律。其次是比例尺的選取及單位。的規(guī)律。其次是比例尺的選取及單位。3. 注意速度影像法和加速度影像法的應用原則和方向注意速度影像法和加速度影像法的應用原則和方向4. 構件的角速度和角加速度的求法構件的角速度和角加速度的求法5. 科氏加速度存在條件、大小、方向的確定科氏加速度存在條件、大小、方向的

19、確定6. 最后說明機構運動簡圖、速度多邊形及加速度多邊形的最后說明機構運動簡圖、速度多邊形及加速度多邊形的作圖的準確性，與運動分析的結果的準確性密切相關。作圖的準確性，與運動分析的結果的準確性密切相關。MVMCB21344132例例3 求下列機構的所有瞬心求下列機構的所有瞬心P12234P14P23P3411、2、31、4、3P132、3、42、1、4P24nnP24P12P34P34P34P34P13P131P23P14P24四、圖示為機構簡圖和相應速度加速度圖四、圖示為機構簡圖和相應速度加速度圖(10) 在速度、加速度圖上標出各矢量所表示的相在速度、加速度圖上標出各矢量所表示的相應速度、加

20、速度矢量應速度、加速度矢量 速度加速度矢量為已知條件，寫出速度加速度矢量為已知條件，寫出D點的速點的速度加速度方程式度加速度方程式第四章作用在機械上的力作用在機械上的力驅動力驅動力阻抗力阻抗力有效阻力有效阻力有害阻力有害阻力驅動力驅動力驅使機械運動驅使機械運動的力。驅動力與其作用點的速度的力。驅動力與其作用點的速度 方向相同或成銳角方向相同或成銳角，其所作的功為，其所作的功為正功正功。阻抗力阻抗力阻止機械運動的力。阻抗力與其作用點的速度阻止機械運動的力。阻抗力與其作用點的速度方向方向相反或成鈍角相反或成鈍角，其所作的功為，其所作的功為負功負功。驅動力驅動力阻抗力阻抗力12F21V1290V12

21、90F21例例 一滑塊置于升角為一滑塊置于升角為的斜面的斜面2上，上，G 為作用在滑塊為作用在滑塊 1 上的鉛錘上的鉛錘 載荷。求使滑塊載荷。求使滑塊 1 沿斜面沿斜面 2 等速上升（正行程）時所需的水等速上升（正行程）時所需的水 平驅動力平驅動力 F ；求使滑塊求使滑塊 1 沿斜面沿斜面 2 等速下滑時的力等速下滑時的力F.GFnnV12解：解：1 分析受力（正行程）分析受力（正行程）已知力已知力:G未知力：未知力：F、FR21FR212 取力比例尺作圖求解取力比例尺作圖求解）圖示力大?。ǎ┱鎸嵙Υ笮。╩mPN滑塊勻速上滑時力平衡條件：滑塊勻速上滑時力平衡條件： 所受三力匯交于一點，且三力所

22、受三力匯交于一點，且三力力矢為首尾相交的封閉圖形。力矢為首尾相交的封閉圖形。b021RFFGcaG21RFFPbcF)tan(GF21nnV12F，3 分析滑塊反行程受力分析滑塊反行程受力FR21，已知力：已知力： G（驅動力）（驅動力）FR21，F(xiàn)，未知力：未知力：、4 作圖求解作圖求解baG21RFF)tan(GFGcPacF 例例4 41 1 如圖所示為一四桿機構。曲柄如圖所示為一四桿機構。曲柄1 1為主動件，為主動件， 在力矩在力矩M M1 1的作用下沿的作用下沿1 1方向轉動，試求轉動副方向轉動，試求轉動副 B B、C C中作用力方向線中作用力方向線的位置，若的位置，若M M1 1為

23、已知，求構件為已知，求構件3 3上作用的力矩上作用的力矩M M3 3。 圖中圖中虛線小虛線小圓為摩擦圓圓為摩擦圓，解題時不考慮構件的自重及慣性力。，解題時不考慮構件的自重及慣性力。解：解：考慮摩擦時，各轉動副處的考慮摩擦時，各轉動副處的反力作用線應切于摩擦圓反力作用線應切于摩擦圓，但切點位置應根據(jù)構件間的相對轉動關系來確定。但切點位置應根據(jù)構件間的相對轉動關系來確定。1. 作機構的作機構的第二位置圖第二位置圖以確定各構件間的相對轉動關系（圖以確定各構件間的相對轉動關系（圖b所所示）。示）。ABCD1234M313M112123ABCD1234（b）（c）2. 先取先取二力桿二力桿BC桿桿分析受

24、力。分析受力。MABCD123413M1BC2FR12FR322123課后作業(yè)：課后作業(yè)：4-11、4-13、4-14由圖可知，由圖可知，BCBC桿受拉力桿受拉力作用，其作用，其拉力拉力F FR12R12、 F FR32R32應分別應分別切于切于B B、C C處的摩擦圓處的摩擦圓，且，且F FR12R12對對B B點所取的力矩點所取的力矩應與應與2121轉向相反，轉向相反， F FR32R32對對C C點所取的力矩應與點所取的力矩應與2323轉向相反（圖轉向相反（圖c c）所示。）所示。lABCD1234FR12FR32M1AB1FR21FR41由圖可知，由圖可知，AB桿桿在在B點點受受FR2

25、1作用，與作用，與FR12為一對作用力（等值、為一對作用力（等值、反向、共點），在反向、共點），在A點受點受FR41作用作用， FR41對對 A點點所取的力矩應與所取的力矩應與1轉向相反，轉向相反， FR21 、 FR41分別切于分別切于A、B處的處的摩擦圓摩擦圓.1021lFMRlMFR1213. 取取AB桿桿分析受力。分析受力。M11FR23FR43求得求得:4323RRFF （e）ABCD123432M3CD33423l FR12FR324. 取構件取構件3作受力分析。作受力分析。 構件構件3在在C點點所受的力所受的力FR23與與FR32符合作用力反作用力的關系，符合作用力反作用力的關系

26、，其方向和作用位置如圖（其方向和作用位置如圖（e）所示）所示;構件構件3在在D點點受到的機架反力受到的機架反力FR43對對D點點之矩與之矩與3轉向相反（圖轉向相反（圖e所示）。所示）。lRlFM 233M334lRlF 121221RRFF 例例4 44 4 如圖所示為一曲柄滑塊機構。設已知各構件的尺寸如圖所示為一曲柄滑塊機構。設已知各構件的尺寸（包括（包括轉動副的半徑轉動副的半徑r r），各運動副中的），各運動副中的摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)f f，作用在，作用在滑塊上的滑塊上的水平阻力水平阻力為為F Fr r，試對該機構在圖示位置進行力分析，試對該機構在圖示位置進行力分析（各構件的重力及慣性力均略而

27、不計），并確定加于點（各構件的重力及慣性力均略而不計），并確定加于點B B與與曲曲柄柄ABAB垂直的垂直的平衡力平衡力F Fb b的大小。的大小。解解： 1. 根據(jù)已知條件作出各根據(jù)已知條件作出各轉動副處的轉動副處的摩擦圓摩擦圓（a圖中虛圖中虛線小圓）。線小圓）。 2. 作第二位置圖作第二位置圖,以判斷構件以判斷構件3相對于構件相對于構件2、4的的相對轉向關相對轉向關系系（圖（圖（b）所示）。）所示）。（a）（b），1234ABC ，32FbFr234ABC1234 V414. 滑快滑快4受三個匯交力作用，受三個匯交力作用，三力構成封閉力矢多邊形三力構成封閉力矢多邊形3. 二力桿二力桿BC 桿

28、桿兩端受壓，兩端受壓， FR23對對B點點所取力矩應與所取力矩應與32相相反，反，F(xiàn)R43對對C點點所取力矩應與所取力矩應與34相反。相反。34323BC3234C4FR34FR43FR23FR14FR14234ABC1Fr課后作業(yè)：課后作業(yè)：4 -1、4 -3 4-6、4-11、4-13、4-14FR32FR34Frb最后求得最后求得:PbadFV414FR34FR14FR43FR23234ACFbC2ABFbFR32FraFR14FR12FR12FbBdcFr2第五章機械的效率和自鎖第五章機械的效率和自鎖5-1 機械的效率機械的效率關于機械系統(tǒng)中，關于機械系統(tǒng)中，輸入功輸入功、輸出功輸出功

29、、損失功損失功的解釋：的解釋：輸入功輸入功在一個機械系統(tǒng)中，驅動力（或驅動力矩）所作的功在一個機械系統(tǒng)中，驅動力（或驅動力矩）所作的功 稱為輸入功，用稱為輸入功，用Wd 表示表示;輸出功輸出功在一個機械系統(tǒng)中，克服工作阻力（或驅動力矩）所在一個機械系統(tǒng)中，克服工作阻力（或驅動力矩）所 作的功，稱為輸出功，用作的功，稱為輸出功，用Wr 表示表示;損失功損失功在一個機械系統(tǒng)中，克服有害阻力（如摩擦阻力、空）在一個機械系統(tǒng)中，克服有害阻力（如摩擦阻力、空） 氣阻力等）所作的功，稱為損失功，用氣阻力等）所作的功，稱為損失功，用Wf表示表示; 機械在穩(wěn)定運轉時期，機械在穩(wěn)定運轉時期，輸入功輸入功等于等于

30、輸出功輸出功與與損耗功損耗功之和，即：之和，即：frdWWW以功率的形式表示，則有：以功率的形式表示，則有：frdNNNdfdrddNNNNNN將上式等號兩邊同除以輸入功率將上式等號兩邊同除以輸入功率Nd ,得：得：dfdrNNNN1令式中令式中:drNN得到機械效率的表達式為：得到機械效率的表達式為：dfNN1令：令：dfdfWWNN機械損失系數(shù)機械損失系數(shù)1由于機械摩擦不可避免，故必有：由于機械摩擦不可避免，故必有：, 01效率恒小于一效率恒小于一小結：小結：用驅動力或驅動力矩表示的效率公式為：用驅動力或驅動力矩表示的效率公式為：用工作阻力或工作阻力矩表示的效率公式為：用工作阻力或工作阻力

31、矩表示的效率公式為：MMFF0000MMGGM00、F理想驅動力、理想驅動力矩；理想驅動力、理想驅動力矩；MF、實際驅動力、實際驅動力矩；實際驅動力、實際驅動力矩；M00、G理想工作阻力、理想工作阻力矩；理想工作阻力、理想工作阻力矩；MG、實際工作阻力、實際工作阻力矩；實際工作阻力、實際工作阻力矩；3. 自鎖自鎖（1）移動副的自鎖條件）移動副的自鎖條件（2）轉動副的自鎖條件）轉動副的自鎖條件a（3）用效率描述自鎖）用效率描述自鎖（4）從工作阻力描述自鎖）從工作阻力描述自鎖00 Q本章作業(yè)：本章作業(yè)：5-2，5-5 5-8，5-10。8 83 3 平面四桿機構的基本知識平面四桿機構的基本知識 曲

32、柄與機架重疊共線位置曲柄與機架重疊共線位置1 .1 .平面四桿有曲柄的條件平面四桿有曲柄的條件在四桿機構中有在四桿機構中有整轉副整轉副的條件是的條件是曲柄曲柄能占據(jù)能占據(jù)整周回轉整周回轉中中的任何位置，其中的任何位置，其中兩個重要位置兩個重要位置為：為： 曲柄與機架拉直共線位置曲柄與機架拉直共線位置 abab，acac，adad三式聯(lián)立得：三式聯(lián)立得：CADdab cDCB 在在中：中：cbda acbdcDCABdba在在 中：中：DCB )(adcb dcba )(adbc dbca acdbcbda在在 中：中：DCB 1 1）最長桿與最短桿的長度之和應最長桿與最短桿的長度之和應其他兩桿

33、長度之和其他兩桿長度之和a+d b+ca+d b+ca+b c+da+b c+da+c b+da+c b+d由公式：由公式：得出以下結論：得出以下結論：2 2）曲柄為最短桿曲柄為最短桿（最短桿為連架桿之一或機架）（最短桿為連架桿之一或機架）B BA AC CD Dabab，acac，adad由公式：由公式：得出以下結論：得出以下結論：曲柄搖桿機構（曲柄為連架桿）曲柄搖桿機構（曲柄為連架桿）雙曲柄機構（曲柄為機架）雙曲柄機構（曲柄為機架）C CD DB BA A 討論討論1 1 （1 1）當已判明四桿機構有曲柄存在時當已判明四桿機構有曲柄存在時, ,取不同構件為取不同構件為 機架會得到不同的機構

34、：機架會得到不同的機構： 討論討論2 2 （2 2）當已判明四桿機構無曲柄存在時當已判明四桿機構無曲柄存在時, ,取任何構件為取任何構件為機架只能得到機架只能得到雙搖桿機構雙搖桿機構 取與最短桿相鄰的構件為機架則為取與最短桿相鄰的構件為機架則為曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構 取與最短桿相對的構件為機架則為取與最短桿相對的構件為機架則為雙搖桿機構雙搖桿機構取最短桿為機架則為取最短桿為機架則為雙曲柄機構雙曲柄機構 極位夾角：極位夾角：當機構處在兩極位時，原動件曲柄所在的當機構處在兩極位時，原動件曲柄所在的 兩個特殊位置（與連桿的共線位置）之間所夾的銳角兩個特殊位置（與連桿的共線位置）之間所夾的銳角稱為稱

35、為極位夾角極位夾角。 極位：極位： 在曲柄搖桿機構中，當曲柄與連桿兩次共線時，在曲柄搖桿機構中，當曲柄與連桿兩次共線時， 搖桿處在兩個極限位置，簡稱搖桿處在兩個極限位置，簡稱極位極位。 2 2 急回運動和行程速比系數(shù)急回運動和行程速比系數(shù)1 1）急回運動運動特性）急回運動運動特性ADC2B2B1C1搖桿的最大擺角：搖桿的最大擺角： 注意注意：急位夾角為曲柄急位夾角為曲柄兩特殊位置間所夾銳角兩特殊位置間所夾銳角CB 1ADCBBCCBCBCB關于行程速比系數(shù)的討論關于行程速比系數(shù)的討論180180K11180KK（1 1）曲柄搖桿機構具有急回特征的條件：）曲柄搖桿機構具有急回特征的條件：, 1K

36、0（2 2） K急回特征越顯著急回特征越顯著（3 3） 與與 的關系：的關系：（4 4） 機構急回特性用于非工作行程可以節(jié)省時間機構急回特性用于非工作行程可以節(jié)省時間本節(jié)課后作業(yè)：本節(jié)課后作業(yè)：8-18-3，8-58-9 K ; 時時 , K11 13 32 21 13 32 21 12 23 31 12 23 312lH 1 13 32 21 13 32 21 13 32 21 12 23 33 31 12 22 21 13 3H00曲柄滑塊機構急回特征的判斷曲柄滑塊機構急回特征的判斷結論：結論：1. 1.對心式曲柄滑塊機構對心式曲柄滑塊機構 沒有急回特性；沒有急回特性； 2. 2.偏心式曲

37、柄滑塊機構偏心式曲柄滑塊機構 具有急回特性，且偏心具有急回特性，且偏心 距越大，急回特征越明顯。距越大，急回特征越明顯。eA1 12 23 3C12 21 13 3C2B2C1B11 12 23 3C2擺動導桿機構急位夾角的判斷擺動導桿機構急位夾角的判斷擺動導桿機構擺動導桿機構m mn nD D22A Aa問題：問題：擺動導桿機構的演化原型擺動導桿機構的演化原型？滑塊的原型滑塊的原型導桿的原型導桿的原型d d本節(jié)課后作業(yè)：本節(jié)課后作業(yè)：8-18-3，8-5 8-9B1B23. 3. 四桿機構的壓力角四桿機構的壓力角、傳動角傳動角和和死點死點 F傳動角傳動角 ：與壓力角互余的角。與壓力角互余的角

38、。壓力角壓力角從動桿從動桿( (運動輸出件運動輸出件) )活動鉸鏈點上活動鉸鏈點上力作用線力作用線 ( (不考慮摩擦不考慮摩擦) )與該點與該點絕對速度方位線絕對速度方位線所夾的所夾的銳角銳角. . 當當9090時時, ,是是的的對頂角對頂角；為連桿與搖桿之間所夾的位置角為連桿與搖桿之間所夾的位置角本節(jié)課后作業(yè)：本節(jié)課后作業(yè)：8-18-3，8-5 8-9CABDDBACF當當 90 90時，時，與與互補互補傳動角傳動角比壓力角比壓力角更更直觀，故一般用傳動角直觀，故一般用傳動角來描述機構的傳力性能。來描述機構的傳力性能。本節(jié)課后作業(yè)：本節(jié)課后作業(yè)：8-18-3，8-5 8-9ntt設計時要求設

39、計時要求: :minmin5050切向分力切向分力: :法向分力法向分力: :切向分力切向分力F 越大，機構的越大，機構的傳力性能越傳力性能越好好，法向分力，法向分力 FF越大，機構的傳力性能越越大，機構的傳力性能越差差結論：結論：為保證機構的傳力為保證機構的傳力性能，壓力角性能，壓力角不能不能過大過大，傳動角，傳動角不能不能過小過小。FF壓力角壓力角 、傳動角、傳動角對傳動性能的影響對傳動性能的影響B(tài)DCA F FF TcosFF cosFF sinF minmin出現(xiàn)的位置出現(xiàn)的位置：即此位置一定是：即此位置一定是：主動件主動件與與機架機架共線兩位置之一共線兩位置之一。ABDCABDC曲柄

40、與機架拉直共線曲柄與機架拉直共線曲柄與機架重疊共線曲柄與機架重疊共線 與與 相比較，相比較，其較小者為機構的其較小者為機構的最小傳動角最小傳動角。minmin 當當 最小或最大時，都有可能出現(xiàn)最小或最大時，都有可能出現(xiàn)minmaxminminmin 死點死點4ABCD231機構出現(xiàn)死點位置的條件機構出現(xiàn)死點位置的條件當曲柄搖桿機構中的搖桿為主當曲柄搖桿機構中的搖桿為主 動構件，曲柄為從動構件時；動構件，曲柄為從動構件時；死點出現(xiàn)的位置死點出現(xiàn)的位置曲柄與連桿的兩次共線位置；曲柄與連桿的兩次共線位置；死點出現(xiàn)的原因死點出現(xiàn)的原因曲柄所曲柄所受力的力線恰好通過曲受力的力線恰好通過曲柄的回轉中心，此

41、時傳柄的回轉中心，此時傳動角動角=0=032R12RBC21221RR 21RB1Ah一般位置討論一般位置討論M41R死點出現(xiàn)的位置死點出現(xiàn)的位置曲柄與連桿的兩次共線位置；曲柄與連桿的兩次共線位置；死點出現(xiàn)的原因死點出現(xiàn)的原因曲柄所曲柄所受力的力線恰好通過曲受力的力線恰好通過曲柄的回轉中心，此時柄的回轉中心，此時=90=90傳動角傳動角=0=0 90由切向分力公式由切向分力公式: :死點位置討論死點位置討論得：得：AC1B1D1234FFFB2C2D23A1F 90cosFF sinF cosFF 90cosFsinF 0sinF 0 0 F0 FA例例1 求下列曲柄滑塊機構該位置的壓力角求下

42、列曲柄滑塊機構該位置的壓力角、傳動角、傳動角， 最小傳動角位置，沖程最小傳動角位置，沖程H、極位夾角、極位夾角。設曲柄主動。設曲柄主動。minmin minmin 1 12 2BC3BCVFA1 13 32 2（a）BCFCVH0例例 求下列曲柄滑塊機構的沖程求下列曲柄滑塊機構的沖程H、極位夾角、極位夾角，正、反行程。正、反行程。1 13 32 2CABe求沖程求沖程H、極位夾角、極位夾角。1 13 32 2BCB21 12 23 3C21 12 23 3C1B1AB2C22工作行程工作行程空回行程空回行程3 3B11 12 2C1 1本節(jié)課后作業(yè)：本節(jié)課后作業(yè)：8-18-3，8-5 8-9H

43、例例2 設鉸鏈四桿機構各桿件長度設鉸鏈四桿機構各桿件長度 ,240mma mmb600,400mmc .500mmd 試回答下列問題試回答下列問題:1.當取桿當取桿4為機架時，是否有曲柄存在？若有曲柄存在，桿為機架時，是否有曲柄存在？若有曲柄存在，桿（ ）為曲柄？此時該機構為（）為曲柄？此時該機構為（ ）機構？）機構？2.要使機構成為雙曲柄機構，則應取桿（要使機構成為雙曲柄機構，則應取桿（ ）為機架？）為機架？ 3.要使機構成為雙搖桿機構，則應取桿（要使機構成為雙搖桿機構，則應取桿（ ）為機架？）為機架？ 且其且其 長度的允許變動范圍為（長度的允許變動范圍為（ ）4.如將桿如將桿4的長度改為的

44、長度改為d=400mm， 其它各桿長度不變，則分別以其它各桿長度不變，則分別以1、 2、3桿為機架時，所獲得的機桿為機架時，所獲得的機 構為（構為（ ）機構？）機構？ ABCDabcd12341.當取桿當取桿4為機架時，是否有曲柄存在？若有曲柄存在，桿（為機架時，是否有曲柄存在？若有曲柄存在，桿（ ） 為曲柄？此時該機構為（為曲柄？此時該機構為（ ）機構？）機構？ABCDabcd1234解：解：根據(jù)桿長條件根據(jù)桿長條件:mma240 mmb600 mmc400 .500mmd ba dcdcba 曲柄搖桿曲柄搖桿2.要使機構成為雙曲柄機構，則應取桿（要使機構成為雙曲柄機構，則應取桿（ ）為機架

45、？）為機架？ 11840600240 900500400 該機構有曲柄存在。該機構有曲柄存在。例例5 假設圖示導桿機構各部尺寸為已知，假設圖示導桿機構各部尺寸為已知，求：求： 1 . 該機構曲柄存在的條件；該機構曲柄存在的條件； 2 . 圖示位置機構的壓力角和傳動角；圖示位置機構的壓力角和傳動角； 3. 擺動導桿的最大擺角擺動導桿的最大擺角和極位夾角和極位夾角； 4. 最小傳動角位置。最小傳動角位置。DDBDCDll CDBDlblaba 解：解：1.2. 滑塊為二力桿滑塊為二力桿nnABCab312VB3F090 3. 擺動導桿的最大擺角擺動導桿的最大擺角和極位夾角和極位夾角 ； 4. 最小

46、傳動角位置和最小傳動角值。最小傳動角位置和最小傳動角值。CABACACB1一般位置的傳動角一般位置的傳動角 90 90 90B2FVB3FVB3結論結論？FVB3FVB31234B1234BADab例例6 在圖示的導桿機構中，已知在圖示的導桿機構中，已知LAB=30mm，試問：，試問：（1）若機構成為擺動導桿機構時，）若機構成為擺動導桿機構時，LAD 的最小值為多少？的最小值為多少？（2）若）若LAD=60mm，LAB的最大值為多少？的最大值為多少？（3）如果如果LAB=60mm,若使該機構成為若使該機構成為轉動導桿機構的條件？轉動導桿機構的條件？（4）該機構的極位夾角）該機構的極位夾角。(在

47、在b圖上畫圖上畫) 解解（1）分析：分析：該機構的原型為該機構的原型為曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構ABl曲柄曲柄滑塊滑塊原連桿原連桿ADl機架機架原搖桿原搖桿擺動導桿擺動導桿BADab（1）若機構成為擺動導桿機構時，若機構成為擺動導桿機構時，LAD的最小值為多少？的最小值為多少？該機構的原型為該機構的原型為曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構CC該機構存在曲柄的條件為該機構存在曲柄的條件為ABBCADCDllllABCDADBCllll或者或者由于由于CBCDllABADll所以有所以有即：即：ADl的最小值為的最小值為30mm（2）若）若LAD=60mm，LAB的最大值為多少？的最大值為多少？由由ABADl

48、l知：知：max60ABlmmBADab（3）如果如果LAB=60mm,若使該機構成為若使該機構成為轉動導桿機構的條件？轉動導桿機構的條件？機架為最短桿，并且滿足機架為最短桿，并且滿足 曲柄存在條件曲柄存在條件0ADABll即：即：060ADlmm（4）該機構的極位夾角該機構的極位夾角。 ADBB ABCDabcd3.要使機構成為雙搖桿機構，則應取桿（要使機構成為雙搖桿機構，則應取桿（ ）為機架？）為機架？ 且其且其 長度的允許變動范圍為（長度的允許變動范圍為（ ）3解：解：1 mma240 mmb600 ,400mmc .500mmd dbca adbc 240500600 mm860 滿足

49、曲柄存在條件滿足曲柄存在條件（1）a桿為最短桿，桿為最短桿，C桿為最長桿時桿為最長桿時（2）a 桿為最短桿，桿為最短桿，C桿為一般桿時桿為一般桿時dcba dbac 500600240 mm340 mmc860 mmc340 340mmc 860mm問題：問題：能否設能否設c 為最短桿為最短桿?3.要使機構成為雙搖桿機構，則應取桿（要使機構成為雙搖桿機構，則應取桿（ ）為機架？）為機架？ 且其且其 長度的允許變動范圍為（長度的允許變動范圍為（ ）3（3）假設假設C桿為最長桿，桿為最長桿，則有：則有：cdba 500600240 mm340 dbacdbca mmc340 mma240 mmb6

50、00 ,400mmc .500mmd （2）假設假設C桿為一般桿，桿為一般桿，則有：則有：2.不滿足曲柄存在條件不滿足曲柄存在條件 （1）假設假設C桿為最短桿，桿為最短桿，則有：則有：dacb bdac 600500240 mm140 adbc 240500600 mm860 mmc860 mmc140 340mmc 860mm140mm c 340mm, 860mm c 1340mm dbaCmmc1340 mm1340 500600240140mm a = ( A C2A C1)/ 2 作作C1C2P=90, ,交于交于P;, , A C2= b+a,9090-PB2以以A為圓心，為圓心，

51、A C1為半徑作弧交于為半徑作弧交于E, ,2 按給定的行程速比系數(shù)按給定的行程速比系數(shù) K 設計四桿機構設計四桿機構b b = BC = ( A C1 +A C2)/ 2得得: :C1C2DAEo= =( A C2A C1)/ 2 , ,C C2 2E E2 2AB=a腰長為腰長為CD，擺角為，擺角為;B1注意：注意： 1.1.曲柄的軸心曲柄的軸心 A 盡量不選在盡量不選在 FG 劣弧上，否則機構劣弧上，否則機構將不滿足將不滿足 運動連續(xù)性要求運動連續(xù)性要求，既，既DC1，DC2將分別將分別 處在兩個不連通的可行域內(nèi)；處在兩個不連通的可行域內(nèi)；2.2.曲柄的軸心曲柄的軸心 A 盡量遠離盡量遠

52、離F、G 兩點，否則機構的兩點，否則機構的最小傳動角最小傳動角 將減小。將減小。C2DAC1B2B1FG2 2） 曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構已知已知K，滑塊沖程，滑塊沖程H，偏距，偏距 e， 要求設計此機構要求設計此機構 。 求極位夾角求極位夾角 180(K-1)/(K+1);作作C2 C1 H作射線作射線C1M 使使C2C1M=90以以A為為圓心，圓心，AC2為半徑作弧交于為半徑作弧交于E , , 得：得：作偏距線作偏距線e，交圓弧于，交圓弧于A，即為所求。，即為所求。b = (AC1AC2)/2a = (AC1AC2) / 2H He9090-A AB B1 1B B2 2M MN N909

53、0-C C1 1C C2 2 C C1 1M M與與C C2 2N N 交得交得O點，以為點，以為O點點 為圓心，為圓心，C1O為半徑作圓。為半徑作圓。2 作射線作射線C2N 使使C1C2N=90oEDAB3)3)導桿機構導桿機構分析：分析： 由于由于與導桿擺角與導桿擺角相等，相等， 設計此設計此 機構時，僅需要確定機構時，僅需要確定 曲柄長度曲柄長度 a。已知：已知：機架長度機架長度d，行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K， 設計此機構。設計此機構。問題：問題：該機構如何成為轉動導桿機構該機構如何成為轉動導桿機構？ad dm mn nD D2計算計算 180(K-1)/(K+1); 分別作分別作Dm、

54、Dn線線由由A分別向分別向mD、nD 作垂線作垂線得：得： 作垂線，在垂線上任選作垂線，在垂線上任選D， 取取A點，點， 使得：使得： DA=d2A A2sinda adADm 、 ADn/2 2） 已知連桿活動鉸鏈中心三位置設計已知連桿活動鉸鏈中心三位置設計B1C1B2C2C3ADAB1C1D 為所求四桿機構的結果為所求四桿機構的結果B3 有唯一解有唯一解第九章習題習題9-1 何謂凸輪機構的剛性沖擊和柔性沖擊？補全圖何謂凸輪機構的剛性沖擊和柔性沖擊？補全圖9.11所示各所示各 段的段的S, , 曲線，并指出那些地方有剛性沖擊，曲線，并指出那些地方有剛性沖擊， 哪些地方有柔性沖擊。哪些地方有柔

55、性沖擊。h/22ACDEOSB2OABCDE2OABCDE在在O、A、D、E處有柔性沖擊。處有柔性沖擊。tot0lim解：解：在在B點：點：在在C點：點：taot0limtot0lim0maF在在B、C 處有剛性沖擊。處有剛性沖擊。tt000lima 例例5 5 用圖解法求圖示凸輪機構的：用圖解法求圖示凸輪機構的：1. 理論廓線和基圓；理論廓線和基圓； 2. 圖示位置時的壓力角圖示位置時的壓力角 ； 3. 凸輪從圖示位置轉過凸輪從圖示位置轉過90時的位移時的位移S。eoArminVFFF0 3. 凸輪從圖示位置轉過凸輪從圖示位置轉過90時的位移時的位移S。eoAeSS第十章本節(jié)小結：本節(jié)小結：

56、 漸開線的漸開線的 5個個 特性特性漸開線方程漸開線方程:inv K = tg K - - K .rb = rK cosaK基圓內(nèi)公切線基圓內(nèi)公切線公法線公法線嚙合線嚙合線壓力線壓力線 漸開線齒廓傳動具有可分性漸開線齒廓傳動具有可分性漸開線標準齒輪的五大漸開線標準齒輪的五大基本參數(shù)基本參數(shù)Z Z、m、h ha a* * 、C C* *N1 N漸開線齒輪的理論漸開線齒輪的理論嚙合線嚙合線: N1 N22）具有標準齒頂高具有標準齒頂高ha ；3）具有標準齒根高具有標準齒根高hf ；1）具有標準模數(shù)具有標準模數(shù)m和標準壓力角和標準壓力角； 4）具有標準齒厚具有標準齒厚s與齒間與齒間e，且，且s=e=

57、m/2 。 漸開線齒輪的幾何尺寸漸開線齒輪的幾何尺寸漸開線標準齒輪具有以下幾何尺寸特征漸開線標準齒輪具有以下幾何尺寸特征:漸開線齒輪的任意圓齒厚漸開線齒輪的任意圓齒厚si 2 ()iiiiSSrr invinvr2)2)在分度線及其平行線上齒距處處相等。即：在分度線及其平行線上齒距處處相等。即：Pb= Pn =Pcos齒條幾何特點：齒條幾何特點：Pi = P = m 1)1)齒廓上各點壓力角處處相等且等于齒形角；齒廓上各點壓力角處處相等且等于齒形角；一對漸開線齒輪正確嚙合條件一對漸開線齒輪正確嚙合條件mmm2121 正確安裝條件下漸開線齒輪的中心距正確安裝條件下漸開線齒輪的中心距正確安裝條件下

58、正確安裝條件下齒輪的分度圓和節(jié)圓的關系齒輪的分度圓和節(jié)圓的關系正確安裝條件下正確安裝條件下齒輪的齒輪的分度圓壓力角分度圓壓力角、節(jié)圓壓力角節(jié)圓壓力角、嚙合角嚙合角的關系的關系coscosaacosppb小結：小結：漸開線齒輪傳動應掌握的常用公式：漸開線齒輪傳動應掌握的常用公式：2122122111bbrrrirrr1.2.cosbKKrrarccosbKKrrtanKKKKinv3.bnPP12()2maZZcoscosaacosbPP4.2 ()iiiirSSr invinvr11221(tantan)(tantan)2aaZZ5.標準中心距標準中心距6. 標準中心距與實際中心距關系標準中心

59、距與實際中心距關系7.任意圓齒厚任意圓齒厚8.重合度系數(shù)重合度系數(shù)9. 尺寸公式尺寸公式*()fahhCm（正常齒制）（正常齒制）2.25afhhhm11dmZ22dmZ*aahh m*CC m*1112(2)aaaddhm Zh*2222(2)aaaddhm Zh*1112(22)ffaddhm ZhC*2222(22)ffaddhm ZhC11cosbdd22cosbddpm2mSeorb1K1K2K2KrK1rK2任意圓壓力角的標注任意圓壓力角的標注1N2N本節(jié)概念要點、難點：本節(jié)概念要點、難點：1）漸開線齒輪傳動的可分性；漸開線齒輪傳動的可分性；2）漸開線齒輪正確嚙合條件；漸開線齒輪正

60、確嚙合條件；3）漸開線齒輪連續(xù)嚙合條件；漸開線齒輪連續(xù)嚙合條件；6）理論嚙合線、實際嚙合線及其關系；理論嚙合線、實際嚙合線及其關系；4）標準中心距和實際中心距及其關系；標準中心距和實際中心距及其關系；5）分度圓壓力角、節(jié)圓壓力角、嚙合角及其關系；分度圓壓力角、節(jié)圓壓力角、嚙合角及其關系；7）實際嚙合線起始點、終止點對應主從動輪共軛點；實際嚙合線起始點、終止點對應主從動輪共軛點；8）單雙齒嚙合區(qū)的確定。單雙齒嚙合區(qū)的確定。10106 6 漸開線齒輪的變位修正漸開線齒輪的變位修正一、一、 標準齒輪的缺點標準齒輪的缺點1 1）小齒輪的強度較低；）小齒輪的強度較低；2 2）不適用于）不適用于a a a