《機械設(shè)計基礎(chǔ)A》PPT電子課件教案第二章 平面連桿機構(gòu)

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1、第二章第二章平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu) 內(nèi)容：內(nèi)容：1 1）機構(gòu)的組成）機構(gòu)的組成2 2）平面機構(gòu)運動簡圖）平面機構(gòu)運動簡圖3 3）機構(gòu)的自由度）機構(gòu)的自由度目的：目的：研究機構(gòu)在何種條件下可動，具研究機構(gòu)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(gòu)件：、構(gòu)件：組成：組成：2 2、構(gòu)件的自由度：、構(gòu)件的自由度：AxAyAzAXYZO S2-12-1平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)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(gòu)成。由單個或多個零件剛性構(gòu)成。構(gòu)件所具有的獨構(gòu)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(gòu)的組成一、機構(gòu)的組成3 3、約束：、約束： 4 4、運動副：、運動副：構(gòu)件的約束數(shù)構(gòu)件的約束數(shù)= =構(gòu)件失去的自由度構(gòu)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(gòu)件直接接觸，并能產(chǎn)生兩個構(gòu)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(gòu)具有的獨立運動數(shù)目大于，此機構(gòu)具有的獨立運動數(shù)目大于零，可動。零，可動。機構(gòu)可動的條件為：機構(gòu)可動的條件為：F0F0若若F=2F=2，則機構(gòu)獨立運動數(shù)目

3、為，則機構(gòu)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(gòu)件就具有確定運動。件帶動，其他構(gòu)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(gòu)件有確定運動。其他構(gòu)件有確定運動。機構(gòu)具有確定運動的條件為：機構(gòu)具有確定運動的條件為：3、平面機構(gòu)自由度的計算、平面機構(gòu)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(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項四、計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項1、復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈： 兩個以上的構(gòu)件在同一點鉸兩個以上的構(gòu)件在同一點鉸接接, , 所形成的轉(zhuǎn)動副稱為復(fù)所形成的轉(zhuǎn)動副稱為復(fù)合鉸鏈合鉸鏈. .AEDCBF12543687若有若有m m個構(gòu)件在同一點連接，則低副數(shù)為個構(gòu)件在同一點連接，則低副數(shù)為( (m-1)m-1)。注：注：“m m個構(gòu)件個構(gòu)件”中的構(gòu)件包括機架。中的構(gòu)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(gòu)的輸入輸出無影響的自由度。對整個機構(gòu)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(yīng)將其去若有局部自由度的地方，應(yīng)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(gòu)的運動不起作用的約束。對機構(gòu)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(gòu)件在多處接觸形成移動副）、若兩構(gòu)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(gòu)件在多處形成高副若兩構(gòu)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(gòu)運動不起作用的結(jié)構(gòu)對）、對機構(gòu)運動不起作用的結(jié)構(gòu)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(gòu)運動不起作用的結(jié)構(gòu)對）、對機構(gòu)運動不起作用的結(jié)構(gòu)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(gòu)的自由度。：計算下列機構(gòu)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(fù)復(fù)復(fù)復(fù)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(gòu)運動是否確定，：計算說明下列機構(gòu)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(gòu)不能運動。即：機構(gòu)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(shè)計復(fù)雜，不易精確實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律。設(shè)計復(fù)雜，不易精確實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律。構(gòu)件構(gòu)件1 1，3 -3 -構(gòu)件構(gòu)件 2 -2 -構(gòu)件構(gòu)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(gòu)件能整周相對組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)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(gòu)件不能整周組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)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(gòu)、曲柄搖桿機構(gòu)4 41 12 23 3雷達(dá)天線俯仰機構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機構(gòu)4 41 12 23 3縫紉機的腳踏板機構(gòu)縫紉機的腳踏板機構(gòu)2 2、雙曲柄機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)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(gòu)：平行四邊形機構(gòu)： 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(gòu)機車車輪的聯(lián)動機構(gòu)1 14 43 32 2反平行四邊形機構(gòu)：反平行四邊形機構(gòu)：車門開閉機構(gòu)。車門開閉機構(gòu)。E ED DC CB BA A等腰梯形機構(gòu)等腰梯形機構(gòu): :用于汽車，拖拉機用于汽車，拖拉機的轉(zhuǎn)向機構(gòu)。的轉(zhuǎn)向機構(gòu)。鑄造用的翻箱機構(gòu)鑄造用的翻箱機構(gòu)DABCC1C2B2B1當(dāng)搖桿處在左，右兩極端位置時當(dāng)搖桿處在左，右兩極端位置時，對應(yīng)整個機構(gòu)所處的位置，即，對應(yīng)整個機構(gòu)所處的位置，即 和和 稱為極位。稱為極位。AB C D11AB C D22當(dāng)機構(gòu)處在極位時對應(yīng)當(dāng)機構(gòu)處在極位時對應(yīng)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(fù)運動構(gòu)件的在有往復(fù)運動構(gòu)件的機構(gòu)中，從動件與連桿共線的位置即機構(gòu)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(dāng)當(dāng) 時時Lcd的曲率的曲率4 41 12 23 3A AD DC CB BLcd 當(dāng)當(dāng) 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(gòu)滑塊機構(gòu)偏心曲柄偏心曲柄滑塊機構(gòu)滑塊機構(gòu)C C4 41 12 2A AB B3 3當(dāng)當(dāng)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(gòu)件為機架構(gòu)件為機架: : 當(dāng)當(dāng) 時，稱為時，稱為 擺動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。 當(dāng)當(dāng) 時，稱為時，稱為 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)。LL12LL121 14 4C C2 2A AB B3 3擺動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)B B取取2 2構(gòu)件為機架構(gòu)件為機架: : 稱為稱為搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu) 或或翻斗車機構(gòu)。翻斗車機構(gòu)。 4 41 12 2A A3 3C C1 14 4C C2 2A AB B3 3取取3 3構(gòu)件為機架構(gòu)件為機架: : 稱為稱為壓水井機構(gòu)壓水井機構(gòu) 或或定塊機構(gòu)。定塊機構(gòu)。 B B2 23 3C C4 41 1A A1 14 4C C2 2A AB B3 3B1B2C1C2B1B2C1C2b12Ac12D12B B12C CB1C1C2B2ADb b1212c c1212B1B2B3C1C2C3B1B2B3C1C2C3b12b23Ac12c23D