第二章機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析

第一節(jié)平面機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化第四節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性第五節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)教學(xué)重點(diǎn)：一、運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件二、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算三、機(jī)械傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)四、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的基本功能教學(xué)難點(diǎn)：一、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制二、自由度計(jì)算應(yīng)注意的特殊情況第二章機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析

第一節(jié)平面機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖三、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一、運(yùn)動(dòng)副二、運(yùn)動(dòng)鏈與機(jī)構(gòu)一、運(yùn)動(dòng)副平面機(jī)構(gòu)——所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。

運(yùn)動(dòng)副——兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。

1．低副——兩構(gòu)件以面接觸構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。一、運(yùn)動(dòng)副（1）轉(zhuǎn)動(dòng)副鉸鏈——由圓柱銷(xiāo)和銷(xiāo)孔構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副。

構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能繞某一軸線作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。軸與軸承

圓柱銷(xiāo)與銷(xiāo)孔

構(gòu)成移動(dòng)副的兩構(gòu)件只能沿一個(gè)方向作相對(duì)移動(dòng)?；钊c氣缸滑板與導(dǎo)軌

1．低副——兩構(gòu)件以面接觸構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。（2）移動(dòng)副

一、運(yùn)動(dòng)副

——兩構(gòu)件以點(diǎn)或線接觸構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。

2．高副組成平面高副的兩構(gòu)件可沿接觸處切線tt方向的相對(duì)移動(dòng)和繞接觸點(diǎn)A（或接觸線）的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

2．高副車(chē)輪與鋼軌凸輪與頂桿兩輪齒嚙合

1．運(yùn)動(dòng)鏈閉式運(yùn)動(dòng)鏈——各構(gòu)件構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)。二、運(yùn)動(dòng)鏈與機(jī)構(gòu)開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈——各構(gòu)件未構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)。

——兩個(gè)或兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而成的系統(tǒng)。在運(yùn)動(dòng)鏈中，固定某一構(gòu)件，并讓另一個(gè)（或幾個(gè)）構(gòu)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)于固定構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，其余構(gòu)件能隨之作確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即形成機(jī)構(gòu)。

2．機(jī)構(gòu)

機(jī)構(gòu)是由機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件組成的傳遞機(jī)械運(yùn)動(dòng)和力的構(gòu)件系統(tǒng)。

——用簡(jiǎn)單的線條和符號(hào)來(lái)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定比例確定各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，以表示機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)化圖形。三、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖12

1

2在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中，運(yùn)動(dòng)副的表示方法見(jiàn)表2-1；一般構(gòu)件的表示方法見(jiàn)表2-2。機(jī)構(gòu)示意圖——只反映機(jī)構(gòu)組成情況及其運(yùn)動(dòng)的傳遞方式，不要求嚴(yán)格地按比例繪制的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

工程實(shí)例：?jiǎn)胃姿臎_程內(nèi)燃機(jī)常見(jiàn)機(jī)構(gòu)示意圖符號(hào)見(jiàn)表2-3。機(jī)構(gòu)示意圖——只反映機(jī)構(gòu)組成情況及其運(yùn)動(dòng)的傳遞方式，不要求嚴(yán)格地按比例繪制的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。常見(jiàn)機(jī)構(gòu)示意圖符號(hào)見(jiàn)表2-3。

工程實(shí)例：?jiǎn)胃芩臎_程內(nèi)燃機(jī)、小型壓力機(jī)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的一般步驟為：①分析機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)原理。確定機(jī)構(gòu)的機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件，及原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向。②從原動(dòng)件開(kāi)始，沿運(yùn)動(dòng)傳遞路線，確定運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目。③選擇繪制簡(jiǎn)圖的視圖平面；測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副相對(duì)位置的實(shí)際尺寸。④選擇合適的比例尺，按比例定出各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置；用規(guī)定符號(hào)繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；并以箭頭表示原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向。常用的比例尺為：

【例2-1】繪制偏心泵的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

解：

（1

）分析機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)原理。

（2

）依次確定運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型。

（3

）選擇視圖平面，繪制機(jī)構(gòu)草圖，并測(cè)量確定各運(yùn)動(dòng)副相對(duì)位置的實(shí)際尺寸。

（4）確定長(zhǎng)度比例尺μl=amm/mm，并繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，用箭頭表示偏心輪1的運(yùn)動(dòng)方向。

【例2-2】繪制顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)示意圖。

解：

（1

）分析機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)原理。

（2

）依次確定運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型。

（3

）選擇視圖平面后，目測(cè)各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，按大致比例繪圖。箭頭表示原動(dòng)件1的運(yùn)動(dòng)方向。1－偏心輪2－

連桿3－

前推力板4－后推力板5－動(dòng)顎板6-固定件返回第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件一、構(gòu)件的自由度二、運(yùn)動(dòng)副對(duì)構(gòu)件的約束三、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算一、構(gòu)件的自由度一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件S

可有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。構(gòu)件的自由度——構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目。可見(jiàn)，一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有三個(gè)自由度。約束——對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的限制。二、運(yùn)動(dòng)副對(duì)構(gòu)件的約束三、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算在一個(gè)平面機(jī)構(gòu)中，設(shè)：

n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，PL個(gè)低副，PH個(gè)高副。

則平面機(jī)構(gòu)自由度F為：F=3n－2PL－PH

【例2-4】計(jì)算圖示偏心泵機(jī)構(gòu)的自由度。

解：n＝3

PL＝4（A、B、C、D、E）

PH＝0＝3×3－2×4－0＝1F＝3n－2PL－PH根據(jù)

【例2-5】計(jì)算圖示顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)的自由度。

解：n＝5

PL＝4（A、B、C、D）

PH＝0＝3×5－2×7－0＝1F＝3n－2PL－PH根據(jù)

運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)時(shí)必定可動(dòng)，并具有運(yùn)動(dòng)的確定性，其條件與機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目即自由度有關(guān)。四、運(yùn)動(dòng)鏈的可動(dòng)性及運(yùn)動(dòng)確定性的條件運(yùn)動(dòng)鏈可動(dòng)性的必要條件：自由度F＞0四、運(yùn)動(dòng)鏈的可動(dòng)性及運(yùn)動(dòng)確定性的條件否則，構(gòu)件系統(tǒng)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的可能性。運(yùn)動(dòng)鏈的自由度F=0，該運(yùn)動(dòng)鏈不可動(dòng)。運(yùn)動(dòng)鏈的自由度F=－1，該運(yùn)動(dòng)鏈也不可動(dòng)。工程實(shí)例：桁架工程實(shí)例：超靜定桁架機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：自由度F＞0，

且F＝原動(dòng)件數(shù)。四、運(yùn)動(dòng)鏈的可動(dòng)性及運(yùn)動(dòng)確定性的條件工程實(shí)例：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)A123BCD五、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

1．復(fù)合鉸鏈

K個(gè)構(gòu)件匯集而成復(fù)合鉸鏈，應(yīng)有(K－1)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。處理方法：計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)識(shí)別復(fù)合鉸鏈，并確定所包含的轉(zhuǎn)動(dòng)副個(gè)數(shù)?！纠?-6】計(jì)算慣性篩機(jī)構(gòu)的自由度，并判定其原動(dòng)件數(shù)是否合適。解：n=5，PL＝7，PH＝0。因該機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件1為原動(dòng)件，故原動(dòng)件數(shù)等于自由度，合適。F＝3n－2PL－PH＝3×5－2×7＝1根據(jù)

2．局部自由度——機(jī)構(gòu)中與輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度。例如：凸輪機(jī)構(gòu)

n＝3

PL＝3（A、B、C）

PH＝1（a）F＝3n－2PL－PH＝3×3－2×3－1＝2根據(jù)？處理方法：在計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)預(yù)先排除局部自由度。

2．局部自由度——機(jī)構(gòu)中與輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度。此時(shí)：

n＝2，

PL＝2(A、B)，

PH＝1(a)。結(jié)果：計(jì)算結(jié)果與實(shí)際一致。即當(dāng)凸輪為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)確定。＝3×2－2×2－1＝1F＝3n－2PL－PH例如：凸輪機(jī)構(gòu)

3．虛約束

處理方法：在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)當(dāng)除去虛約束。

常見(jiàn)虛約束的引入情況見(jiàn)表2-3

。

——對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用的約束，即與其它約束的作用重復(fù)。解：n＝3，PL＝4，PH＝0

。

＝3×3－2×4＝1弧線箭頭表明：構(gòu)件1是原動(dòng)件。即：原動(dòng)構(gòu)件數(shù)與機(jī)構(gòu)自由度相等，故原動(dòng)件數(shù)恰當(dāng)。

【例2-7】試計(jì)算沖壓機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷原動(dòng)件數(shù)目是否恰當(dāng)。

F＝3n－2PL－PH根據(jù)返回第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化一、平面連桿機(jī)構(gòu)二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化用以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞、變換和傳送動(dòng)力。

例如：內(nèi)燃機(jī)、牛頭刨、鋼窗啟閉機(jī)構(gòu)、自行車(chē)手閘機(jī)構(gòu)等等。

平面連桿機(jī)構(gòu)——若干構(gòu)件通過(guò)低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）聯(lián)接所組成的平面機(jī)構(gòu)。

優(yōu)點(diǎn)：②兩構(gòu)件的接觸面為平面或回轉(zhuǎn)面，易于制造和獲得較高

的精度。①兩構(gòu)件間均為面接觸，故承載能力強(qiáng)、耐磨損；一、

平面連桿機(jī)構(gòu)③一般只能近似地實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)要求。②當(dāng)構(gòu)件數(shù)目較多時(shí)，會(huì)引起較大的累積運(yùn)動(dòng)誤差，影響運(yùn)動(dòng)精度；①低副內(nèi)存在間隙，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)誤差；缺點(diǎn)：用以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞、變換和傳送動(dòng)力。

平面連桿機(jī)構(gòu)——若干構(gòu)件通過(guò)低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）聯(lián)接所組成的平面機(jī)構(gòu)。

例如：內(nèi)燃機(jī)、牛頭刨、鋼窗啟閉機(jī)構(gòu)、自行車(chē)手閘機(jī)構(gòu)等等。一、

平面連桿機(jī)構(gòu)二、

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式1．鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式機(jī)架連桿連架桿曲柄——能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿。搖桿——只能在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)的連架桿。（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

①曲柄為原動(dòng)件：

將曲柄的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)→搖桿的變速擺動(dòng)。工程實(shí)例：雷達(dá)天線俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)

按機(jī)構(gòu)中有無(wú)曲柄且有幾個(gè)曲柄，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本型式：②搖桿為原動(dòng)件：將搖桿的往復(fù)擺動(dòng)→曲柄的整周轉(zhuǎn)動(dòng)。工程實(shí)例：縫紉機(jī)腳踏驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)——兩連架桿分別為曲柄和搖桿。（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)——兩連架桿均為曲柄。

功用：原動(dòng)曲柄的等速轉(zhuǎn)動(dòng)→從動(dòng)曲柄的變速或等速轉(zhuǎn)動(dòng)。工程實(shí)例：慣性篩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)若其相對(duì)兩桿平行且相等，則成為平行四邊形機(jī)構(gòu)。（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)工程實(shí)例：天平（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)工程實(shí)例：攝影車(chē)坐斗升降機(jī)構(gòu)

采用了兩組平行四邊形機(jī)構(gòu)，利用連桿的平動(dòng)特性，使坐斗任意平移。（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)ABDC

運(yùn)動(dòng)不確定性——各構(gòu)件共線時(shí)，機(jī)構(gòu)處于運(yùn)動(dòng)不確定狀態(tài)。（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)

反平行四邊形機(jī)構(gòu)：主動(dòng)曲柄與從動(dòng)曲柄反向轉(zhuǎn)動(dòng)的平行四邊形機(jī)構(gòu)。（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)工程實(shí)例：機(jī)車(chē)驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)工程上常采取一些措施來(lái)克服運(yùn)動(dòng)不確定性。（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)工程實(shí)例：車(chē)門(mén)的啟閉機(jī)構(gòu)

是反平行四邊形機(jī)構(gòu)的實(shí)例，實(shí)現(xiàn)兩扇門(mén)反向開(kāi)啟和關(guān)閉。（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)（3）雙搖桿機(jī)構(gòu)——兩連架桿均為搖桿。

將原動(dòng)搖桿的擺動(dòng)→從動(dòng)搖桿的擺動(dòng)。一般情況下兩搖桿的擺角不相等。工程實(shí)例：造型機(jī)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)利用其連桿（BC）可在平面內(nèi)作360°轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)砂箱震實(shí)和起模相對(duì)翻轉(zhuǎn)180°的I、II兩個(gè)位置。ABDCE工程實(shí)例：汽車(chē)前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)ABCDABDCEABDCE當(dāng)汽車(chē)走直道時(shí)，ABCD呈等腰梯形；

當(dāng)汽車(chē)走彎道時(shí)，AB、DC兩搖桿擺不同的角度，使兩前輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸線匯交于后輪軸線上的P點(diǎn)，保證四個(gè)輪子繞P點(diǎn)作純滾動(dòng)。（3）雙搖桿機(jī)構(gòu)

吊鉤可使連桿機(jī)構(gòu)中連桿BC上點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)軌跡按近似水平的直線運(yùn)動(dòng)，可以保證以最小的能量消耗將已起吊到一定高度的貨物水平移動(dòng)。工程實(shí)例：鶴式起重機(jī)（3）雙搖桿機(jī)構(gòu)三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化（1）改變構(gòu)件的形狀和長(zhǎng)度

改變構(gòu)件的形狀和長(zhǎng)度、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副以及取不同構(gòu)件為機(jī)架等方法，將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化成其它型式的平面四桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化（1）改變構(gòu)件的形狀和長(zhǎng)度

改變構(gòu)件的形狀和長(zhǎng)度、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副以及取不同構(gòu)件為機(jī)架等方法，將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化成其它型式的平面四桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)和沖床等各種機(jī)械中。（1）改變構(gòu)件的形狀和長(zhǎng)度曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：e=0偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：e≠0（2）取不同構(gòu)件為機(jī)架

選取不同構(gòu)件作機(jī)架，可得不同型式的機(jī)構(gòu)，這種演化方式稱(chēng)為倒置。

例如，雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)可視為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)經(jīng)倒置演化而成。其它機(jī)構(gòu)的倒置：

工程實(shí)例：搓絲機(jī)

①

含有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)以構(gòu)件4為機(jī)架（2）取不同構(gòu)件為機(jī)架

對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工程實(shí)例：六缸回轉(zhuǎn)式油泵以構(gòu)件1為機(jī)架（2）取不同構(gòu)件為機(jī)架①

含有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)其它機(jī)構(gòu)的倒置：轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)工程實(shí)例:自動(dòng)卸料卡車(chē)以構(gòu)件2為機(jī)架

（2）取不同構(gòu)件為機(jī)架①

含有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)其它機(jī)構(gòu)的倒置：搖塊機(jī)構(gòu)以構(gòu)件3為機(jī)架

工程實(shí)例：手動(dòng)唧筒

（2）取不同構(gòu)件為機(jī)架①

含有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)其它機(jī)構(gòu)的倒置：

定塊機(jī)構(gòu)

以構(gòu)件4為機(jī)架工程實(shí)例：橢圓儀②

含有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)（2）取不同構(gòu)件為機(jī)架其它機(jī)構(gòu)的倒置：雙滑塊機(jī)構(gòu)以構(gòu)件1為機(jī)架工程實(shí)例：縫紉機(jī)下針機(jī)構(gòu)（2）取不同構(gòu)件為機(jī)架移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

②

含有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)其它機(jī)構(gòu)的倒置：工程實(shí)例：十字滑塊聯(lián)軸器以構(gòu)件2為機(jī)架（2）取不同構(gòu)件為機(jī)架雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)

②

含有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)其它機(jī)構(gòu)的倒置：工程實(shí)例：壓縮機(jī)以構(gòu)件3為機(jī)架（2）取不同構(gòu)件為機(jī)架移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

②

含有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)其它機(jī)構(gòu)的倒置：

多用于曲柄承受較大沖擊載荷，或曲柄長(zhǎng)度較短的機(jī)器中，如沖床、剪床及顎式破碎機(jī)等。（3）擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副

偏心輪機(jī)構(gòu)返回第四節(jié)平面機(jī)構(gòu)的基本特性一、運(yùn)動(dòng)特性二、傳力特性一、運(yùn)動(dòng)特性1．曲柄存在的條件設(shè)有曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD。a+d≤b+c(a)在△B1C1D中：a+b≤c+d(b)

將以上三式兩兩相加，化簡(jiǎn)得:a≤b(d)

a

≤c(e)

a

≤d(f)abdcC1B1AD在△B2C2D中：a+c≤b+d(c)

根據(jù)三角形兩邊和大于第三邊的性質(zhì)，可導(dǎo)出：B2C2

實(shí)際上，只要滿足條件②，最短桿就可以相對(duì)于相鄰兩桿整周轉(zhuǎn)動(dòng)由以上式可得在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄存在的必要條件：①曲柄是最短桿；②最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。abdcC1B1ADB2C2a≤b(d)

a

≤c(e)

a

≤d(f)

將以上三式兩兩相加，化簡(jiǎn)得:若取與最短桿相鄰的任一構(gòu)件為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)只有一個(gè)曲柄曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)若取最短桿為機(jī)架，該機(jī)構(gòu)有兩個(gè)曲柄若取最短桿對(duì)邊構(gòu)件為機(jī)架，該機(jī)構(gòu)無(wú)曲柄

如果不能滿足條件②，則四個(gè)構(gòu)件均相對(duì)擺動(dòng)：無(wú)論取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架均無(wú)曲柄，都是雙搖桿機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)——平面四桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作往復(fù)擺動(dòng)（或移動(dòng)）的從動(dòng)件工作行程速度較慢，而回程速度較快，這種性質(zhì)稱(chēng)為急回特性。

2．急回特性刨削工件時(shí)速度較慢，而退刀時(shí)速度較快以縮短非生產(chǎn)時(shí)間，減小原動(dòng)機(jī)功率，提高生產(chǎn)率。工程實(shí)例：牛頭刨床工程實(shí)例：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)擺角為ψ——搖桿兩極限位置DC1和DC2間的夾角。以曲柄AB為主動(dòng)件，搖桿DC為從動(dòng)件。極位夾角θ——曲柄在重疊共線位置AB1和拉直共線位置AB2之間所夾的銳角。同理，搖桿回程平均角速度ωR為:可見(jiàn)ωR＞ωw，表明搖桿具有急回特性。主動(dòng)件等速轉(zhuǎn)動(dòng)，工作行程中，搖桿由DC1擺到DC2，所對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角1=180?+θ，所需時(shí)間為tw，則搖桿的平均角速度ωw為:曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K為:上式表明：若θ>0，有急回運(yùn)動(dòng)特性，而且θ角越大，K值就越大，機(jī)構(gòu)的急回特性就越顯著；若θ＝0，則K＝1，此時(shí)ωR=ωw，無(wú)急回特性。急回程度用行程速度變化系數(shù)（或稱(chēng)行程速比系數(shù)）K來(lái)衡量，即：試分析：對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的有無(wú)急回特性偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：有急回特性。擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：θ180°＋θ180°-θ有急回特性，且θ＝ψ。在設(shè)計(jì)具有急回特性的平面四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，常根據(jù)工作要求預(yù)先選定K值，求出θ值，即:ψ切向力Ft——沿C點(diǎn)速度υc方向。1．壓力角與傳動(dòng)角在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄1經(jīng)過(guò)連桿2傳遞到搖桿3上C點(diǎn)的力F將沿連桿BC方向，將力F分解為

:αFFt

FnγABCD法向力Fn——沿?fù)u桿CD方向的有害分力。有效分力的大小為：Ft＝Fcosα=Fsinγ式中：壓力角α——作用力F的方向與搖桿受力點(diǎn)C處速度υc方向所夾的銳角。

二、傳力特性切向力Ft——沿C點(diǎn)速度υc方向。1．壓力角與傳動(dòng)角在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄1經(jīng)過(guò)連桿2傳遞到搖桿3上C點(diǎn)的力F將沿連桿BC方向，將力F分解為

:αFFt

FnγABCD法向力Fn——沿?fù)u桿CD方向的有害分力。有效分力的大小為：Ft＝Fcosα=Fsinγ

傳動(dòng)角γ——連桿2與搖桿3所夾銳角。是壓力角的余角，即γ=90?-α

。二、傳力特性1．壓力角與傳動(dòng)角

若F不變，α值愈小，F(xiàn)t愈大，機(jī)構(gòu)傳力性越好，故α的大小可判定機(jī)構(gòu)傳力性能的優(yōu)劣。αFFt

FnγABCD［α］：壓力角許用值。對(duì)應(yīng)于曲柄的不同位置，壓力角α是變化的，其中有一個(gè)最大壓力角αmax。為了保證機(jī)構(gòu)傳力性能良好，應(yīng)使：αmax≤［α］二、傳力特性對(duì)于只傳遞運(yùn)動(dòng)，受力較小的機(jī)構(gòu)，允許傳動(dòng)角?。ɡ缭谝恍﹥x表中）。為保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳力性能，應(yīng)限制γmin

。重載情況下，應(yīng)取γmin≥50?。為保證機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)輕便、高效，通常取

γmin≥40?；αFFt

FnγABCDδCDBAFδγ當(dāng)δ≤90?時(shí)，γ＝δ。當(dāng)δ＞90?時(shí)，γ＝180?-δ?？梢宰C明，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架兩次共線位置AB′、AB″之一。對(duì)于只傳遞運(yùn)動(dòng)，受力較小的機(jī)構(gòu)，允許傳動(dòng)角?。ɡ缭谝恍﹥x表中）。重載情況下，應(yīng)取γmin≥50?。為保證機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)輕便、高效，通常取

γmin≥40?；為保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳力性能，應(yīng)限制γmin

。2．死點(diǎn)在有些機(jī)構(gòu)中，運(yùn)動(dòng)中會(huì)出現(xiàn)γ=0o的情況，這時(shí)，無(wú)論在原動(dòng)件上施加多大的力都不能使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，這種位置稱(chēng)為死點(diǎn)。

AB1C1DPAB2C2DP工程實(shí)例：縫紉機(jī)腳踏驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

工程實(shí)例：內(nèi)燃機(jī)2．死點(diǎn)A’E’D’G’B’F’C’ABEFDCG

工程實(shí)例：機(jī)車(chē)車(chē)輪的聯(lián)動(dòng)裝置2．死點(diǎn)工程實(shí)例：電氣開(kāi)關(guān)分合閘機(jī)構(gòu)2．死點(diǎn)在工程上也常利用死點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)工作要求。工程實(shí)例：分級(jí)起落架機(jī)構(gòu)在工程上也常利用死點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)工作要求。2．死點(diǎn)返回第五節(jié)平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)一、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、按給定行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)一、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

[例2-8]圖示為鑄造車(chē)間震實(shí)造型機(jī)工作臺(tái)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。當(dāng)翻臺(tái)8在震實(shí)臺(tái)上震實(shí)造型時(shí)，連桿處于B1C1實(shí)線位置；需要起模時(shí)，要求翻臺(tái)8能翻轉(zhuǎn)180°，以便托臺(tái)10上升接觸砂箱起模，此時(shí)連桿處于B2C2虛線位置。若已知連桿BC的長(zhǎng)度lB