1、第五章,常用機(jī)構(gòu),緒論 一、本章研究的對(duì)象及內(nèi)容 1研究對(duì)象 機(jī)械應(yīng)用實(shí)例：內(nèi)燃機(jī) 機(jī)械 是機(jī)構(gòu)和機(jī)器的總稱(chēng)。 機(jī)構(gòu) 是指一種用來(lái) 傳遞與變換運(yùn)動(dòng)和力的 可動(dòng)裝置。 機(jī)器 是指一種執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置， 可用來(lái)變換和傳遞能量、物料和信息,（1）機(jī)構(gòu)指一種用來(lái)傳遞與變換運(yùn)動(dòng)和力的可動(dòng)裝置。如常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)有帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等等 （2）機(jī)器是指一種執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置，可用來(lái)變換和傳遞能量、物料和信息。 由實(shí)例可看出，各種機(jī)器的主要組成部分都是各種機(jī)構(gòu)。所以可以說(shuō)，機(jī)器乃是一種可用來(lái)變換或傳遞能量、物料與信息的機(jī)構(gòu)組合體。 （3）機(jī)器的結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)的機(jī)器由如下三個(gè)部

2、分組成： 原動(dòng)件傳動(dòng)部分執(zhí)行部分 現(xiàn)代機(jī)器一般由如下四個(gè)部分組成 原動(dòng)件傳動(dòng)部分執(zhí)行部分控制部分,2研究?jī)?nèi)容 1） 機(jī)構(gòu)的組成及其自由度的計(jì)算 2） 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 3）機(jī)構(gòu)的力分析和機(jī)器動(dòng)力學(xué)分析 4）常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì) 5）機(jī)構(gòu)的選型與組合* 3學(xué)習(xí)的目的 為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)打好基礎(chǔ) 為畢業(yè)設(shè)計(jì)提供機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí) 其最顯著的特點(diǎn)是基礎(chǔ)理論與工程實(shí)際的結(jié)合。,二、械設(shè)計(jì)基本要求和一般程序 1.機(jī)器應(yīng)該滿(mǎn)足的基本要求 (1)使用性要求 實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能的要求（功能性要求） (2)經(jīng)濟(jì)性要求 這是一個(gè)綜合性指標(biāo)，表現(xiàn)在設(shè)計(jì)制造和使用兩個(gè)方面。提高設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性的途徑

3、有三條：1）使產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化；2）運(yùn)用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)制造方法；3）科學(xué)管理。提高使用經(jīng)濟(jì)性的途徑有四條：1）提高機(jī)械化、自動(dòng)化水平；2）提高機(jī)械效率；3）延長(zhǎng)使用壽命；4）防止無(wú)意義的損耗。 (3)安全性要求 有三個(gè)含義：1）設(shè)備本身不因過(guò)載、失電以及其它偶然因素而損壞；2）切實(shí)保障操作者的人身安全（勞動(dòng)保護(hù)性）；3）不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。,(4)工藝性要求 這包含兩個(gè)方面1）裝配工藝形2）零件加工工藝性。 (5)可靠性要求 要求機(jī)械系統(tǒng)在預(yù)定的環(huán)境條件下和壽命期限內(nèi)，具有保持正常工作狀態(tài)的性能，這就稱(chēng)為可靠性。 2.機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則及一般步驟 (1)根據(jù)零件的使用要求（如功率、轉(zhuǎn)

4、速等），選擇零件的類(lèi)型及結(jié)構(gòu)型式，并擬定計(jì)算簡(jiǎn)圖。 (2)分析作用在零件上的載荷（拉力、壓力，剪切力）。 (3)根據(jù)零件的工作條件，按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，確定許用應(yīng)力。,(4)分析零件的主要失效形式，按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，確定零件的基本尺寸。 (5)按照結(jié)構(gòu)工藝性、標(biāo)準(zhǔn)化的要求，設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)及其尺寸。 (6)繪制零件的工作圖，擬定必要的技術(shù)條件，編寫(xiě)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。,第一節(jié)平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度,1-1 平面機(jī)構(gòu)的組成 1.構(gòu)件 從運(yùn)動(dòng)角度來(lái)看，任何機(jī)器（或機(jī)構(gòu)）都是由許多獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元體組合而成的，這些獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元體稱(chēng)為構(gòu)件。 從加工制造角度來(lái)看，任何機(jī)器（或機(jī)構(gòu)）都是由許多獨(dú)立制造單元體組合而成

5、零件，這些獨(dú)立制造單元體稱(chēng)為零件。 構(gòu)件可以是一個(gè)零件；也可以是由一個(gè)以上的零件組成。圖示內(nèi)燃機(jī)中的連桿就是由單獨(dú)加工的連桿體、連桿頭、軸瓦、螺桿、螺母、軸套等零件組成的。這些零件分別加工制造，但是當(dāng)它們裝配成連桿后則作為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)，相互之間不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。,2.運(yùn)動(dòng)副 1）運(yùn)動(dòng)副定義 機(jī)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件之間必須有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，構(gòu)件的連接既要使兩個(gè)構(gòu)件直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種直接接觸的活動(dòng)連接稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)副。 2） 運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi) （1）按兩個(gè)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)關(guān)系分為：平面運(yùn)動(dòng)副和空間運(yùn)動(dòng)副 （2）按其接觸形式分：高副點(diǎn)線(xiàn)接觸的運(yùn)動(dòng)副和低副面接觸的運(yùn)動(dòng)副。 （3）按其相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分：轉(zhuǎn)動(dòng)

6、副（回轉(zhuǎn)副或鉸鏈）、移動(dòng)副、螺旋副、球面副。,低副：兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副。（約束了兩個(gè)自由度，保留了一個(gè)自由度） 有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副兩種。 高副：兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線(xiàn)接觸組成的運(yùn)動(dòng)副。（約束了一個(gè)自由度，保留了兩個(gè)自由度）,低副 (1) 轉(zhuǎn)動(dòng)副: 組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能在一個(gè)平面內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 約束了2個(gè)移動(dòng)，保留了1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。,(2) 移功副 :組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件只能沿某個(gè)軸線(xiàn)相對(duì)移動(dòng) 約束了1個(gè)移動(dòng)，保留了1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。,2、高副：兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線(xiàn)接觸組成的運(yùn)動(dòng)副,3運(yùn)動(dòng)鏈 由兩個(gè)或兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副連接構(gòu)成的系統(tǒng)稱(chēng)為 運(yùn)動(dòng)鏈 4.機(jī)構(gòu) 具有固定構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)鏈稱(chēng)為機(jī)構(gòu)。 機(jī) 架：機(jī)構(gòu)中的固

7、定構(gòu)件；一般機(jī)架相對(duì)地面固定不動(dòng)； 原動(dòng)件：按給定已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件； 從動(dòng)件：機(jī)構(gòu)中其余活動(dòng)構(gòu)件。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律決定于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的尺寸。 機(jī)構(gòu)常分為平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)兩類(lèi)，其中平面機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛,1-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 一、用規(guī)定的符號(hào)和線(xiàn)條按一定的比例表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，并能完全反映機(jī)構(gòu)特征的簡(jiǎn)圖。 二、繪制： 1、運(yùn)動(dòng)副的符號(hào),2、構(gòu)件符號(hào)：,表1-2,3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制（模型：鄂式破碎機(jī)） 1）分析機(jī)構(gòu)，觀(guān)察相對(duì)運(yùn)動(dòng)； 2）找出所有的構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副； 3）選擇合理的位置，即能充分反映機(jī)構(gòu)的特性； 4）確定比例尺； 5）用規(guī)定的符號(hào)和線(xiàn)條繪制成間

8、圖。（從原動(dòng)件開(kāi)始畫(huà)） 【例】如圖5-7所示為以顎式碎礦機(jī)。當(dāng)曲軸2繞其軸心O連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)顎板3作往復(fù)擺動(dòng)，從而將處于動(dòng)顎板3和固定顎板6之間的礦石7軋碎。試?yán)L制此碎礦機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。,解：（1）運(yùn)動(dòng)分析 右圖所示 此碎礦機(jī)由原動(dòng)件曲軸2 （構(gòu)件1為固裝于曲軸2 上的飛輪）、動(dòng)顎板3、 擺桿4、機(jī)架5等4個(gè)構(gòu)件 組成，固定顎板6是固定 安裝在機(jī)架上的。,圖5-7 鄂式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu),曲軸2于機(jī)架5在O點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副（即飛輪的回轉(zhuǎn)中心）；曲軸2與動(dòng)顎板3也構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，其軸心在A點(diǎn)（即動(dòng)顎板繞曲軸的回轉(zhuǎn)幾何中心）；擺桿4分別與動(dòng)顎板3和機(jī)架5在B、C兩點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。 其運(yùn)動(dòng)傳遞為：電機(jī) 皮帶 曲

9、軸 動(dòng)顎板 擺桿 所以，其機(jī)構(gòu)原動(dòng)件為曲軸，從動(dòng)件為擺桿、構(gòu)件3、機(jī)架5共同構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 （2）按圖量取尺寸，選取合適的比例尺，確定O、A、B、C四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的位置，即可繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。最后標(biāo)出原動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 由圖可以看出，O、C在同一垂直線(xiàn)上。量取OA=3mm，AB=25mm，BC=14mm，OC=22mm.,1-3 平面機(jī)構(gòu)的自由度 機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所能有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。 一、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度（設(shè)n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，PL個(gè)低副，PH個(gè)高副） F=3n-2PL-PH 二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 （原動(dòng)件數(shù)F，機(jī)構(gòu)破壞） 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) F=3*3-2*4-0=1 原動(dòng)

10、件數(shù)=機(jī)構(gòu)自由度 鉸鏈五桿機(jī)構(gòu),a,b,F=3*4-2*5-0=2 原動(dòng)件數(shù)機(jī)構(gòu)自由度 原動(dòng)件數(shù)機(jī)構(gòu)自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定（任意亂動(dòng)）,機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)等于機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)，既機(jī)構(gòu)有多少個(gè)自由度，就應(yīng)該給機(jī)構(gòu)多少個(gè)原動(dòng)件。 三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 1復(fù)合鉸鏈 三個(gè)或三個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成共軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)副的鉸鏈，我們稱(chēng)為復(fù)合鉸鏈（如圖所示）。 若有m個(gè)構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈，則 復(fù)合鉸鏈處的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)應(yīng)為（m-1）個(gè)。,復(fù)合鉸鏈,2局部自由度 機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件具有局部的、不影響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度，同時(shí)與輸出運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度我們稱(chēng)為局部自由度。對(duì)于含有局部自由度的機(jī)構(gòu)在計(jì)算

11、自由度時(shí)，不考慮局部自由度。 如圖凸輪機(jī)構(gòu)： 如認(rèn)為：F=3x3-2x3-1=2 是錯(cuò)誤的。 n=2，Pl=2，Ph1， 由公式得：F=3x2-2x2-1=1。,（3）虛約束： 在特殊的幾何條件下，有 些約束所起的限制作用是 重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限 制作用的約束稱(chēng)為虛約束。,虛約束1,虛約束2,虛約束2,虛約束1,習(xí)題：1.求圖示機(jī)構(gòu)的自由度。,2.計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并判定其是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。,第二節(jié) 平面連桿機(jī)構(gòu) 一、定義： 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 的機(jī)構(gòu)稱(chēng)作連桿機(jī)構(gòu)。 連桿機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面 運(yùn)動(dòng)還是空間運(yùn)動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)又可以分為 平面連桿機(jī)構(gòu)和空 間

12、連桿機(jī)構(gòu)。 平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件用平面低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng) 副）聯(lián)接而成的平面機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞、變換和傳 送動(dòng)力。, 2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用 在此機(jī)構(gòu)中，AD固定不動(dòng)， 稱(chēng)為機(jī)架；AB、CD兩構(gòu)件 與機(jī)架組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，稱(chēng)為 連架桿；BC稱(chēng)為連桿。在 連架桿中，能作整周回轉(zhuǎn)的 構(gòu)件稱(chēng)為曲柄，而只能在一 定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)的構(gòu)件稱(chēng)為 搖桿。 一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類(lèi)型,根據(jù)機(jī)構(gòu)中有無(wú)曲柄和有幾個(gè)曲柄，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)又有三種基本形式： 1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：兩連架桿中一個(gè)為曲柄而另一個(gè)為搖桿的機(jī)構(gòu)。 雷達(dá)調(diào)整機(jī)構(gòu) 縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu) 當(dāng)曲柄為原動(dòng)件時(shí)，可將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)，如圖中

13、的雷達(dá)天線(xiàn)機(jī)構(gòu)； 反之，當(dāng)搖桿為原動(dòng)件時(shí)，可 將搖桿的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍?整周轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示的縫紉機(jī)踏板。,雷達(dá)調(diào)整機(jī)構(gòu),縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu),2雙曲柄機(jī)構(gòu)：兩連架桿均為曲柄的四桿機(jī)構(gòu)。 可將原動(dòng)曲柄的等速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)曲柄的等速或變速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示的慣性篩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)； 構(gòu)的相對(duì)兩桿平行且相等時(shí)， 則成為平行四邊形機(jī)構(gòu)， 如圖所示。 注意：平行四邊形機(jī)構(gòu) 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)兩曲 柄與機(jī)架共線(xiàn)時(shí)，在原 動(dòng)件轉(zhuǎn)向不變、轉(zhuǎn)速恒 定的條件下，從動(dòng)曲柄會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象?？梢栽跈C(jī)構(gòu)中添加飛輪或使用兩組相同機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列。,3雙搖桿機(jī)構(gòu)：兩連架桿都是 搖桿的機(jī)構(gòu)，如圖所示的鶴式 起重機(jī)構(gòu)，保證貨物水平移動(dòng)。,二、

14、機(jī)構(gòu)的演化 機(jī)構(gòu)的演化方法有三種：1）通過(guò)改變構(gòu)件的形狀和相對(duì)尺寸進(jìn)行演化，如圖28的演化；2）通過(guò)改變運(yùn)動(dòng)副尺寸進(jìn)行演化；3）通過(guò)選用不同構(gòu)件作為機(jī)架進(jìn)行演化。 1滑塊機(jī)構(gòu) 如圖所示，當(dāng)構(gòu)件1能整周回轉(zhuǎn)成為曲柄時(shí)，該機(jī)構(gòu)稱(chēng)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；否則該機(jī)構(gòu)稱(chēng)為擺桿滑塊機(jī)構(gòu)。,曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu),2導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 在圖a所示的對(duì)心曲 柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若改取 構(gòu)件1為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)演 化為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。圖 b。 3曲柄搖塊與曲柄轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu) 在圖a中若改取構(gòu)件2為機(jī)架， 當(dāng)l1 l2時(shí)，則滑塊3可作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，我們稱(chēng)為曲柄轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)。 4移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 在圖 a中，如取滑塊3為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)演化成移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),2.2四

15、桿機(jī)構(gòu)特性 一、四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本型式的區(qū)別在于它的連架桿是否為曲柄。而且一般原動(dòng)件為曲柄 。而在四桿機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄，取決于機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對(duì)尺寸關(guān)系。 設(shè)ad，若AB桿能繞A整周 回轉(zhuǎn)，則AB桿應(yīng)能夠占據(jù)與AD 共線(xiàn)的兩個(gè)位置AB和AB”。 由圖可見(jiàn)，為使AB桿能轉(zhuǎn)至 位置AB，各桿長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足：,a+d b+c 而為使AB桿能轉(zhuǎn)至AB”，各桿長(zhǎng)度關(guān)系應(yīng)滿(mǎn)足 b (d-a)+c c (d-a)+b 可得： a+b d+c a+c d+b 由可以得出鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件為： 1）連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿； 2）最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其它兩桿長(zhǎng)

16、度之和。（稱(chēng)為桿長(zhǎng)條件） 上述兩個(gè)條件必須同時(shí)滿(mǎn)足，否則機(jī)構(gòu)不存在曲柄。 二、急回特性和行程速比系數(shù) 1） 當(dāng)主動(dòng)件曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件搖桿擺回的平均速度大于擺出的平均速度，搖桿的這種運(yùn)動(dòng)特性稱(chēng)為急回特性,2）行程速比系數(shù)K 當(dāng)機(jī)構(gòu)存在極位夾角 時(shí)，機(jī)構(gòu)便具有急回運(yùn)動(dòng)特性。且角越大，K值越大，機(jī)構(gòu)的急回性質(zhì)也越顯著 例 牛頭刨床機(jī)構(gòu),三、壓力角與傳動(dòng)角 連桿BC與從動(dòng)件CD之間所夾的銳角 稱(chēng)為四桿機(jī)構(gòu)在此位置的傳動(dòng)角。 顯然越大，有效分力Pt越大，Pn越小， 對(duì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)就越有利。所以，在連桿 機(jī)構(gòu)中也常用傳動(dòng)角的大小及變化情況 來(lái)描述機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能的優(yōu)劣。為了保證 機(jī)構(gòu)傳力性能良好，應(yīng)使mi

17、n40 50 最小傳動(dòng)角的確定： 對(duì)于 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)， min出現(xiàn)在主動(dòng) 件曲柄與機(jī)架共線(xiàn)的兩位置之一。,三、死點(diǎn) 如圖：當(dāng)以搖桿CD為主動(dòng)件， 則當(dāng)連桿與從動(dòng)件曲柄共線(xiàn)時(shí)， 機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角0，這時(shí)主 動(dòng)件CD通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件 AB上的力恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心， 出現(xiàn)了不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動(dòng)的 “頂死”現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)的這種位置稱(chēng)為“死點(diǎn)” 在工程上，為了使機(jī)構(gòu)能夠順利通過(guò)死點(diǎn)而正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須采用 適當(dāng)?shù)拇胧绨l(fā)動(dòng)機(jī)上安裝飛輪加大慣性力，或利用機(jī)構(gòu)的組合 錯(cuò)開(kāi)死點(diǎn)位置，例如機(jī)車(chē)車(chē)輪的聯(lián)動(dòng)裝置。,但是，也應(yīng)注意到，在工程上也長(zhǎng)有利用死點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)一定工作要求的，例如飛機(jī)起落架、各類(lèi)夾具中，如下圖,飛機(jī)起落架,

18、2.3四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有：作圖法、實(shí)驗(yàn)法及解析法。圖解法和實(shí)驗(yàn)法比較直觀(guān)易懂，但設(shè)計(jì)精度要低。解析法精度高，但計(jì)算要復(fù)雜，有時(shí)利用手工幾乎無(wú)法完成。 一、按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),二、按給行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 如圖2-21所示，已知搖桿CD長(zhǎng)度及擺角， 行程速比系數(shù)K。要求設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī) 構(gòu)。步驟如下： 1）由公式，求出極位夾角 。 2）任選固定鉸D的位置，并作出搖桿 兩極限位置C1D和C2D，夾角為。 3）連接C1C2，作C1C2O =C2C1O = 90- ，得交點(diǎn)O，以O(shè)為圓心，OC1為半徑作圓。 4）在圓上任取一點(diǎn)A為固定鉸。 5）連接AC1、AC2，則AC1、

19、AC2分別為曲柄與連桿重迭拉直共線(xiàn)位置，即：AC1=BC-AB AC2=BC+AB 可分別求得AB與BC,第三節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu),3.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi) 一凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架以及附屬裝置組成的一種 高副機(jī)構(gòu)。其中凸輪是一個(gè)具有曲線(xiàn)輪廓的構(gòu)件，通常作連續(xù)的等 速轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)或移動(dòng)。從動(dòng)件在凸輪輪廓的控制下，按預(yù)定的運(yùn)動(dòng) 規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。 如圖所示為以?xún)?nèi)燃機(jī)的配氣凸輪機(jī)構(gòu)， 凸輪1作等速回轉(zhuǎn)，其輪廓將迫使推桿2作往 復(fù)擺動(dòng)，從而使氣門(mén)3開(kāi)啟和關(guān)閉， 以控制可燃物質(zhì)進(jìn)入氣缸或 廢氣的排出。 由上述例子可以看出，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 是由凸輪輪廓曲線(xiàn)決定的。,二、凸輪分類(lèi)

20、1按凸輪的形狀分類(lèi) （1）盤(pán)形凸輪：如上圖所示，這種凸輪是一個(gè)具有變化向徑盤(pán)形構(gòu)件，當(dāng)他繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可推動(dòng)從動(dòng)件在垂直與凸輪軸的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。 （2）移動(dòng)凸輪：當(dāng)盤(pán)狀凸輪的徑向尺寸為無(wú)窮大時(shí)，則凸輪相當(dāng)于作直線(xiàn)移動(dòng)，稱(chēng)作移動(dòng)凸輪。 （3）圓柱凸輪：這種凸輪是在圓柱端面上作出曲線(xiàn)輪廓或在圓柱面上開(kāi)出曲線(xiàn)凹槽。當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可使從動(dòng)件在與圓柱凸輪軸線(xiàn)平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。,2按從動(dòng)件的形狀分類(lèi)可分為三類(lèi)： （1）尖頂從動(dòng)件：這種從動(dòng)件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尖頂易于磨損（接觸應(yīng)力很高），故只適用于傳力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)中。 （2）滾子從動(dòng)件：由于滾子與凸輪間為滾動(dòng)摩擦，所以不易磨損，可以實(shí)現(xiàn)較大動(dòng)力的傳遞，應(yīng)用最

21、為廣泛。 （3）平底從動(dòng)件：這種從動(dòng)件與凸輪間的作用力方向不變，受力平穩(wěn)。而且在高速情況下，凸輪與平底間易形成油膜而減小摩擦與磨損。其缺點(diǎn)是：不能與具有內(nèi)凹輪廓的凸輪配對(duì)使用；而且，也不能與移動(dòng)凸輪和圓柱凸輪配對(duì)使用。,此外，按維持高副接觸分（鎖合）； 1）力鎖合彈簧力、重力 2）幾何鎖合：等徑凸輪；等寬凸輪 三、凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便，可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件任意預(yù)期運(yùn) 動(dòng)，因此在機(jī)床、紡織機(jī)械、輕工機(jī)械、印刷機(jī)械、機(jī)電 一體化裝配中大量應(yīng)用。 缺點(diǎn)：1）點(diǎn)、線(xiàn)接觸易磨損； 2）凸輪輪廓加工困難； 3）行程不大。,3.2 凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪的輪廓形狀取決于從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)

22、律 基圓凸輪理論輪廓曲線(xiàn)最小矢徑 所作的圓。 行程從動(dòng)件由最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的 位移h（式擺角） 推程運(yùn)動(dòng)角從動(dòng)件由最低運(yùn)行到 最高位置，凸輪所轉(zhuǎn)過(guò)的角。 回程運(yùn)動(dòng)角高低凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的 轉(zhuǎn)角。 遠(yuǎn)休止角從動(dòng)件到達(dá)最高位置停 留過(guò)程中凸輪所轉(zhuǎn)過(guò)的角。 近休止角從動(dòng)件在最低位置停留過(guò)程中所轉(zhuǎn)過(guò)的角。,從動(dòng)件位移線(xiàn)圖從動(dòng)件位移S與凸輪轉(zhuǎn)角（或時(shí)間t）之間的對(duì) 應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn) 一、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件開(kāi)始和最大行程加速度有 突變則有很大的沖擊。這種沖擊稱(chēng) 剛性沖擊。實(shí)質(zhì)材料有彈性變形不 可能達(dá)到，但仍然有強(qiáng)烈的沖擊。 只適用于低速輕載。,二、等加速度、等減速度 加速度有有限突變，柔性沖擊， 適用于中等速度輕載 三

23、、余弦加速,當(dāng)推桿作停、升、停型運(yùn)動(dòng)時(shí)，推桿在O、A兩點(diǎn)位置加速度有突變也有柔性沖擊產(chǎn)生。但對(duì)降、升、降型運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則無(wú)沖擊出現(xiàn)。,3.3 凸輪輪廓曲線(xiàn)設(shè)計(jì) 設(shè)想給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共角速度，使其繞凸 輪軸心o轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，我們知道凸輪與推桿 間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并不發(fā)生改變，但此時(shí)凸輪將靜止不 動(dòng)，而推桿則一方面和機(jī)架一起以角速度繞凸輪軸心O轉(zhuǎn) 動(dòng)，同時(shí)又在其導(dǎo)軌內(nèi)按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)?？梢?jiàn)， 推桿在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中，其尖頂?shù)?軌跡就是凸輪廓線(xiàn)。利用 這種方法進(jìn)行凸輪設(shè)計(jì)的 稱(chēng)為反轉(zhuǎn)法，,一、利用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓 1對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) （1）選取適當(dāng)?shù)谋壤?，取為半徑作圓； （

24、2）先作相應(yīng)于推程的一段凸輪廓線(xiàn)。 為此，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，將凸輪機(jī)構(gòu) 按進(jìn)行反轉(zhuǎn)，此時(shí)凸輪靜止不動(dòng)，而 推桿繞凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。按順時(shí)針?lè)?向先量出推程運(yùn)動(dòng)角，再按一定的分 度值（凸輪精度要求高時(shí)，分度值取 小些，反之可以取小些）將此運(yùn)動(dòng)角 分成若干等份，并依據(jù)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī) 律算出各分點(diǎn)時(shí)推桿的位移值S。,（3）確定推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中所占據(jù)的每個(gè)位置。為此，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，從A點(diǎn)開(kāi)始，將運(yùn)動(dòng)角按順時(shí)針?lè)较虬匆粋€(gè)分點(diǎn)進(jìn)行等份，則各等份徑向線(xiàn)01，02，08即為推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中所依次占據(jù)的位置。 （4）確定出推桿在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中其尖頂所占據(jù)的一系列位置。根據(jù)表中所示數(shù)值s，沿徑向等分線(xiàn)由基圓向外量取，得到

25、點(diǎn)，即為推桿在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中其尖頂所占據(jù)的一系列位置。 （5）用光滑曲線(xiàn)連接，即得推桿升程時(shí)凸輪的一段廓線(xiàn)。 （6）凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，由于推桿停在最高位置不動(dòng)，故該段廓線(xiàn)為一圓弧。以O(shè)為圓心，以為半徑畫(huà)一段圓弧。,2對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 對(duì)于這種類(lèi)型的凸輪機(jī)構(gòu)，由于凸輪轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)滾子（滾子半徑）與凸輪的相切點(diǎn)不一定 在推桿的位置線(xiàn)上，但滾子中心位置始終處 在該線(xiàn)，推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與滾子中心一致， 所以其廓線(xiàn)的設(shè)計(jì)需要分兩步進(jìn)行。 （1）將滾子中心看作尖頂推桿的尖頂， 按前述方法設(shè)計(jì)出廓線(xiàn)，這一廓線(xiàn)稱(chēng)為 理論廓線(xiàn)。 （2）以理論廓線(xiàn)上的各點(diǎn)為圓心、以滾子 半徑為半徑作一系列的圓，這些圓的內(nèi)包絡(luò)線(xiàn) 即

26、為所求凸輪的實(shí)際廓線(xiàn)，如圖所示。,3.4 凸輪機(jī)構(gòu)輪廓校核 一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖 有用力 有害力 壓力角凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件速度方向與該點(diǎn)受力方向的夾角稱(chēng)為壓力角 ，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)不利。 ，則機(jī)構(gòu)自鎖，所謂自鎖即無(wú)論凸輪施加多大的力都無(wú)法使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象必須避免。為之必須規(guī)定一個(gè)許用的 對(duì)直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)=3038 擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)=4050 工作行程 =7080 回程,二、滾子半徑的選擇： 滾子從動(dòng)件凸輪的實(shí)際輪廓曲線(xiàn)，是以理論輪廓上各點(diǎn)為圓心作一 系列滾子圓的包絡(luò)線(xiàn)而形成，滾子選擇不當(dāng)，則無(wú)法滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 對(duì)于圖b中的外凸輪， ，則實(shí)際輪廓 的曲率半徑為零實(shí)際輪廓上將出現(xiàn)尖 點(diǎn)。當(dāng)時(shí) ，這時(shí)實(shí)際的輪廓出 現(xiàn)交叉，從動(dòng)輪將不能按照預(yù)期的運(yùn) 動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“失真” 因此，對(duì)于外凸的凸輪，應(yīng)使?jié)L子 的半徑小于理論輪廓的最小曲率半徑。 另一方面，要考慮強(qiáng)