機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 第2版(機(jī)械工業(yè)出版社)【專用課件】

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)1內(nèi)容詳盡第二章平面連桿機(jī)構(gòu)2內(nèi)容詳盡第二章平面連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化第二節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特性第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計3內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化一、平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類平面連桿機(jī)構(gòu)的類型很多，按機(jī)構(gòu)中所含低副的類型不同，可分為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)和滑塊四桿機(jī)構(gòu)兩大類。圖2-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)4內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)(1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)具有一個曲柄和一個搖桿的四桿機(jī)構(gòu)，稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。圖2-2液體攪拌器5內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化圖2-3縫紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)6內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化(2)雙曲柄機(jī)構(gòu)兩連架桿均為曲柄的四桿機(jī)構(gòu)，稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。圖2-4雙曲柄機(jī)構(gòu)a)慣性篩機(jī)構(gòu)b)平行雙曲柄機(jī)構(gòu)c)反向雙曲柄機(jī)構(gòu)圖2-5平行雙曲柄機(jī)構(gòu)7內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化(3)雙搖桿機(jī)構(gòu)兩連架桿均為搖桿的四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)，其主要功用是實(shí)現(xiàn)擺動與擺動的互相轉(zhuǎn)換。圖2-6鶴式起重機(jī)8內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化圖2-7電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)9內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化圖2-8滑塊四桿機(jī)構(gòu)2.滑塊四桿機(jī)構(gòu)10內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化圖2-9曲柄滑塊機(jī)構(gòu)a)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)b)偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)圖(1)單滑塊機(jī)構(gòu)的基本形式1)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。2)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。11內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化圖2-10轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)若l1l2(見圖2-10)，則桿2、4都能作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動，此時該機(jī)構(gòu)稱為轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，常用于刨床和插床中。12內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化圖2-11所示為小型牛頭刨床主機(jī)構(gòu)，其中構(gòu)件1、2、3、4組成轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，可使滑塊5上的刨刀6產(chǎn)生急回作用。若l1l2，如圖2-12a所示，則導(dǎo)桿4只能在一定范圍內(nèi)擺動，這種機(jī)構(gòu)稱為擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。圖2-12b為另一種刨床驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其中構(gòu)件1、2、3、4組成擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，并通過構(gòu)件5帶動刨刀6作往復(fù)直線運(yùn)動，進(jìn)行刨削。圖2-11小型牛頭刨床主機(jī)構(gòu)13內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化3)定塊機(jī)構(gòu)(移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu))。圖2-12擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)14內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化圖2-13定塊機(jī)構(gòu)(移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu))15內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化圖2-14搖塊機(jī)構(gòu)4)搖塊機(jī)構(gòu)。16內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化圖2-15偏心圓盤機(jī)構(gòu)(2)雙滑塊四桿機(jī)構(gòu)的基本形式1)正弦機(jī)構(gòu)。2)正切機(jī)構(gòu)。3)橢圓儀機(jī)構(gòu)圖2-18為雙滑塊機(jī)構(gòu)。5)偏心圓盤機(jī)構(gòu)。17內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化圖2-16正弦機(jī)構(gòu)18內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化圖2-17正切機(jī)構(gòu)19內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化4)十字滑塊聯(lián)軸器(雙轉(zhuǎn)塊)機(jī)構(gòu)。圖2-18橢圓儀(雙滑塊)機(jī)構(gòu)20內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化圖2-19十字滑塊聯(lián)軸器(雙轉(zhuǎn)塊)機(jī)構(gòu)21內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化二、平面連桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)1)由于平面連桿機(jī)構(gòu)是低副機(jī)構(gòu)，運(yùn)動副元素之間為面接觸，壓強(qiáng)小，而且由于低副的構(gòu)造便于潤滑，故磨損小，壽命較長，利于承受較大的載荷。2)運(yùn)動副元素均為平面或圓柱、圓孔，制造方便，易于獲得較高的精度。3)由于構(gòu)件的運(yùn)動形式比較多樣，如轉(zhuǎn)動、移動、擺動、平面運(yùn)動等，故能夠?qū)崿F(xiàn)多種機(jī)械運(yùn)動形式的轉(zhuǎn)換；能在原動件等速運(yùn)動的條件下，使從動件實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動規(guī)律，如等速、不等速，連續(xù)、不連續(xù)等。4)構(gòu)件間的相互接觸是靠運(yùn)動副元素間的幾何形狀來保證的，無需其他鎖合裝置。22內(nèi)容詳盡第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和演化5)平面連桿機(jī)構(gòu)中，連桿作平面一般運(yùn)動，其上諸點(diǎn)的運(yùn)動軌跡各不相同，軌跡曲線形狀隨著各構(gòu)件相對長度的改變而改變，這樣，就可以利用這些曲線滿足不同軌跡要求。1)由于運(yùn)動副都有相對滑動，消耗功率較大。2)平面連桿機(jī)構(gòu)只能近似地滿足對運(yùn)動規(guī)律和運(yùn)動軌跡的要求，只能在一些離散點(diǎn)上精確滿足設(shè)計要求。3)由于機(jī)構(gòu)運(yùn)動鏈較長，運(yùn)動副的制造誤差可能會引起機(jī)構(gòu)較大的誤差積累，特別是當(dāng)運(yùn)動副磨損后，運(yùn)動副間隙難以補(bǔ)償。4)機(jī)構(gòu)中作平面運(yùn)動和移動的構(gòu)件所產(chǎn)生的慣性力難以平衡，故在高速時將引起較大的振動和動載荷，因此，平面連桿機(jī)構(gòu)常用在速度較低的場合。23內(nèi)容詳盡第二節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特性一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件由上述可知，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動形式的不同，主要在于機(jī)構(gòu)中是否有曲柄存在。而機(jī)構(gòu)在什么條件下存在曲柄，則與各構(gòu)件相對尺寸的大小以及取哪個構(gòu)件為機(jī)架有關(guān)。下面首先來分析各桿的相對尺寸與曲柄存在的關(guān)系。圖2-20鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件24內(nèi)容詳盡第二節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特性1)最長桿與最短桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。2)最短桿或其相鄰桿為機(jī)架。二、急回特性圖2-21曲柄搖機(jī)構(gòu)的急回特性25內(nèi)容詳盡第二節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特性三、壓力角和傳動角圖2-22壓力角和傳動角26內(nèi)容詳盡第二節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特性圖2-23曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的最小傳動角27內(nèi)容詳盡第二節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特性圖2-24導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳動角28內(nèi)容詳盡第二節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特性圖2-25死點(diǎn)的位置四、死點(diǎn)29內(nèi)容詳盡第二節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特性圖2-26機(jī)構(gòu)錯位排列30內(nèi)容詳盡第二節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特性圖2-27夾具機(jī)構(gòu)31內(nèi)容詳盡第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計1)按給定的從動件的位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)，稱為位置設(shè)計。2)按一定的軌跡要求設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)稱為軌跡設(shè)計。圖2-28給定連桿的三個位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)32內(nèi)容詳盡第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(1)按連桿預(yù)定的位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)如圖2-28所示，已知連桿的長度和它依次占據(jù)的三個預(yù)定位置B1C1、B2C2、B3C3，要求設(shè)計此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。1)根據(jù)實(shí)際尺寸選擇適當(dāng)?shù)拈L度比例尺，畫出給定的連桿位置。2)作線段的中垂線b12，則圓弧KB的圓心應(yīng)在直線b12上；再作線段的中垂線b23，而圓弧KB的圓心又應(yīng)在直線b23上，所以b12和b23的交點(diǎn)必為圓弧KB的圓心。3)以點(diǎn)A和點(diǎn)D作為兩連架桿與機(jī)架的鉸鏈中心，連接AB1和DC1并連AD作機(jī)架，即得各構(gòu)件的實(shí)際長度33內(nèi)容詳盡第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計圖2-29爐門開閉機(jī)構(gòu)34內(nèi)容詳盡第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計解該機(jī)構(gòu)設(shè)計步驟如下：1)選取比例尺l=0.003m/mm，畫出爐門的鉸鏈中心B和C在位置和時的位置B1C1和B2C2，如圖2-29b所示。2)連接B1、B2和C1、C2，分別作線段B1B2和C1C2的垂直平分線b12和c12。3)按比例畫出距爐門口距離為x=15mm，并與爐口平行的直線nn。4)連AB1C1D，即得所求機(jī)構(gòu)。5)各構(gòu)件實(shí)長應(yīng)分別為(2)按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)已知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的行程速度變化系數(shù)Kv，搖桿的長度lCD及擺角，試設(shè)計此四桿機(jī)構(gòu)。35內(nèi)容詳盡第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計圖2-30按K設(shè)計曲柄搖桿機(jī)構(gòu)1)由公式=-1/+1180計算出極位夾角。36內(nèi)容詳盡第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計1)由公式=-1/+1180計算出極位夾角。2)選定轉(zhuǎn)動副D的位置，選擇比例尺l，按給定的搖桿長度及擺角，繪出搖桿的兩個極限位置C1D和C2D。3)由C1、C2作C1C2O=C2C1O=90-，得交點(diǎn)O。4)以O(shè)點(diǎn)為圓心、OC1為半徑作圓m，則弧所對的圓周角為。5)連接C1A和C2A，則C1A和C2A分別為曲柄與連桿共線的兩個位置，故AC1=B1C1-AB1=lBC-lAB，AC2=B2C2+AB2=lBC+lAB。圖2-3137內(nèi)容詳盡第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計圖2-32(1)若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB桿為曲柄，求lAB的最大值。(2)若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求lAB的最小值。(3)若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求lAB的范圍。(1)用圖解法求滑塊的行程長度。38內(nèi)容詳盡第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(2)曲柄作為原動件時的最大壓力角。(3)滑塊作為原動件時機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。圖2-3339內(nèi)容詳盡第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計圖2-34(1)機(jī)構(gòu)的極限位置。(2)最大壓力角(或最小傳動角)位置。(3)死點(diǎn)位置。40內(nèi)容詳盡第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計圖2-3541內(nèi)容詳盡第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計圖2-3642內(nèi)容詳盡第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計圖2-3743內(nèi)容詳盡