項目二：四桿機構(gòu)基本特性

1、四桿機構(gòu)的基本特性及圖解法設計四桿機構(gòu)的基本特性及圖解法設計 教學目標教學目標：1 1、鉸鏈四桿機構(gòu)中急回特性和極位夾角分析；、鉸鏈四桿機構(gòu)中急回特性和極位夾角分析； 2 2、鉸鏈四桿機構(gòu)中壓力角和傳動角分析；、鉸鏈四桿機構(gòu)中壓力角和傳動角分析； 3 3、平面四桿機構(gòu)的圖解法設計。、平面四桿機構(gòu)的圖解法設計。 教學重點教學重點：1 1、四桿機構(gòu)傳動特性分析；、四桿機構(gòu)傳動特性分析；2 2、四桿機構(gòu)在圖解法設計；、四桿機構(gòu)在圖解法設計； 教學難點教學難點：四桿機構(gòu)的圖解法設計。：四桿機構(gòu)的圖解法設計。 一一. 急回特性急回特性 (1) 極位夾角：極位夾角： 圖圖4-3-1所示的曲柄搖桿機所示的曲

2、柄搖桿機構(gòu)中構(gòu)中, 在主動件曲柄在主動件曲柄AB回轉(zhuǎn)一周的過程中回轉(zhuǎn)一周的過程中, 有兩有兩次與連桿次與連桿BC共線共線, 做往復變速擺動的從動件搖做往復變速擺動的從動件搖桿桿CD分別處于左右兩個極限位置分別處于左右兩個極限位置C1D、 C2D, 其搖桿擺角為其搖桿擺角為。 搖桿在兩極限位置時搖桿在兩極限位置時, 曲柄的曲柄的兩個對應位置所夾的銳角兩個對應位置所夾的銳角稱為極位夾角。稱為極位夾角。 四桿機構(gòu)的基本特性四桿機構(gòu)的基本特性極位夾角極位夾角急回特性急回特性機構(gòu)工作件返回行程速度大于工作行程的特性。機構(gòu)工作件返回行程速度大于工作行程的特性。工作行程時：工作行程時：V1 1= =C1 1

3、C2 2/ /t1 1 返回行程時：返回行程時：V2 2= =C1 1C2 2/ /t2 2行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K為了表示工作件往復運動時的急回程度，用為了表示工作件往復運動時的急回程度，用V2 2和和V1 1的比值的比值K來描述。來描述。由上式可得：由上式可得：111800kk00212112121212180180/tttcctccVVk急回特性的作用急回特性的作用四桿機構(gòu)的急回特性可以節(jié)省空間，提高生產(chǎn)率。四桿機構(gòu)的急回特性可以節(jié)省空間，提高生產(chǎn)率。上式表明上式表明, , 在曲柄搖桿機構(gòu)中在曲柄搖桿機構(gòu)中, , 有無急回特有無急回特性取決于極位夾角性取決于極位夾角, , 值越大值越大

4、, K, K值越大值越大, ,急回特性越明顯。急回特性越明顯。 圖圖4-3-2a)4-3-2a)、 (b)(b)分別表示偏置曲柄滑塊機分別表示偏置曲柄滑塊機構(gòu)和擺動導桿機構(gòu)的極位夾角構(gòu)和擺動導桿機構(gòu)的極位夾角。 當曲柄當曲柄為原動件并等速回轉(zhuǎn)時為原動件并等速回轉(zhuǎn)時, , 滑塊和導桿具有急滑塊和導桿具有急回特性。回特性。 有急回特性的機構(gòu)有急回特性的機構(gòu) 慣性篩.swf曲柄滑塊機構(gòu)-1.swf（討論）擺動導桿.swf二、平面四桿機構(gòu)傳力特性二、平面四桿機構(gòu)傳力特性1.1.壓力角壓力角a a壓力角：從動件所受的力壓力角：從動件所受的力F與與受力點速度受力點速度Vc所夾的銳角所夾的銳角a a。有效分

5、力有效分力：Ft=Fcosa a有害分力有害分力：Fr=Fsina aa a愈小，機構(gòu)傳動性能愈好。愈小，機構(gòu)傳動性能愈好。A AB BC CD DvcvcF FF1F1F2F22.2.傳動角傳動角g g傳動角：傳動角： 連桿與從動件所連桿與從動件所夾的銳角夾的銳角g g。 g g=900-a ag g越大，機構(gòu)的傳動性能越好，設計時越大，機構(gòu)的傳動性能越好，設計時一般應使一般應使g gmin400,對于高速大功率機對于高速大功率機械應使械應使g gmin500。3.3.最小傳動角的位置最小傳動角的位置鉸鏈四桿機構(gòu)在曲柄與機架共線的兩位置出現(xiàn)最小傳動角。鉸鏈四桿機構(gòu)在曲柄與機架共線的兩位置出現(xiàn)

6、最小傳動角。A AB BC CD DvcvcF FF1F1F2F2 在連桿設計中，為度量方便，習慣在連桿設計中，為度量方便，習慣用傳動角用傳動角來判斷機構(gòu)傳力性能。來判斷機構(gòu)傳力性能。 aa F1 ，機構(gòu)傳力性能越好，反之，機構(gòu)傳力性能越好，反之，機構(gòu)傳力越費勁，傳動效率越低。機構(gòu)傳力越費勁，傳動效率越低。4 4、 死點位置：死點位置： 如圖所示的曲柄搖桿機構(gòu)如圖所示的曲柄搖桿機構(gòu), , 當當CDCD為原為原動件而曲柄動件而曲柄ABAB為從動件時為從動件時, , 在曲柄與連桿共在曲柄與連桿共線的位置出現(xiàn)傳動角線的位置出現(xiàn)傳動角等于等于0 0的情況的情況, , 這這時連桿作用于從動曲柄的力通過曲

7、柄的傳動時連桿作用于從動曲柄的力通過曲柄的傳動中心中心A, A, 此力對此力對A A點不產(chǎn)生力矩點不產(chǎn)生力矩, , 因此因此, , 無論無論連桿連桿BCBC對曲柄對曲柄ABAB的作用力有多大的作用力有多大, , 都不能使都不能使曲柄轉(zhuǎn)動。曲柄轉(zhuǎn)動。 死點位置死點位置:機構(gòu)處于死點位置，從動機構(gòu)處于死點位置，從動件會出現(xiàn)件會出現(xiàn)卡死卡死（機構(gòu)自鎖）（機構(gòu)自鎖）或運動方向不確定的現(xiàn)象?；蜻\動方向不確定的現(xiàn)象。 曲柄搖桿機構(gòu)死點位置曲柄搖桿機構(gòu)死點位置 四桿機構(gòu)演示.swfABCD 機構(gòu)的這種位置稱為死點位置機構(gòu)的這種位置稱為死點位置( (圖中虛線所示圖中虛線所示位置位置) )。 四桿機構(gòu)中有無死點

8、位置四桿機構(gòu)中有無死點位置, , 取決于從動件取決于從動件是否與連桿共線。是否與連桿共線。 對曲柄搖桿機構(gòu)而言對曲柄搖桿機構(gòu)而言, , 當曲柄當曲柄為原動件時為原動件時, , 始終存在驅(qū)動力矩始終存在驅(qū)動力矩, , 不出現(xiàn)死點。不出現(xiàn)死點。 對于傳動機構(gòu)對于傳動機構(gòu), , 設計時必須考慮機構(gòu)順利通過死點設計時必須考慮機構(gòu)順利通過死點位置的問題位置的問題. .工程上有時也利用死點位置提高機構(gòu)工作的工程上有時也利用死點位置提高機構(gòu)工作的可靠性?？煽啃浴?例如圖例如圖4-3-64-3-6所示的飛機起落架所示的飛機起落架, , 當機輪著陸時當機輪著陸時, BC, BC桿和桿和CDCD桿共線桿共線, ,

9、 機構(gòu)處于機構(gòu)處于死點位置死點位置, , 即使輪子上受到很大的力即使輪子上受到很大的力, , 構(gòu)件構(gòu)件BCBC也不會使也不會使CDCD桿轉(zhuǎn)動桿轉(zhuǎn)動( (起落架不會折回起落架不會折回), ), 使使飛機著陸可靠。飛機著陸可靠。 又如圖又如圖4-3-74-3-7所示的鉆床工所示的鉆床工件夾緊裝置件夾緊裝置, , 當工件被夾緊后當工件被夾緊后, BCD, BCD成一條成一條直線直線, , 機構(gòu)處于死點位置機構(gòu)處于死點位置, , 無論工件的反力無論工件的反力多大多大, , 夾具也不會自行松脫。夾具也不會自行松脫。 ACDB飛機起落架死點飛機起落架死點飛機起落架.swf鉆床夾具的死點鉆床夾具的死點 夾緊

10、機構(gòu).AVI討論夾緊機構(gòu)-1.swf 對傳動機構(gòu)來說，有死點是不利的，應采取措施對傳動機構(gòu)來說，有死點是不利的，應采取措施使其順利通過。若以夾緊、增力等為目的，則機構(gòu)的使其順利通過。若以夾緊、增力等為目的，則機構(gòu)的死點位置可以加以利用。死點位置可以加以利用?？朔傈c的方法：克服死點的方法： 措施：措施： 加裝飛輪，增大慣性，使之闖過死點；加裝飛輪，增大慣性，使之闖過死點； 安裝輔助連桿；安裝輔助連桿； 幾組機構(gòu)錯位安裝。幾組機構(gòu)錯位安裝。縫紉機踏板機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu) 縫紉機.avi縫紉機分解.easm平面四桿機構(gòu)的設計平面四桿機構(gòu)的設計一一、連桿機構(gòu)設計的基本問題、連桿機構(gòu)設計的基本問題 根據(jù)

11、給定的運動要求選定機構(gòu)的型式根據(jù)給定的運動要求選定機構(gòu)的型式（型綜合）（型綜合）； 根據(jù)機構(gòu)所要完成的功能運動而提出的設計條件根據(jù)機構(gòu)所要完成的功能運動而提出的設計條件 （運動條件、幾何條件和傳力條件等），確定機構(gòu)（運動條件、幾何條件和傳力條件等），確定機構(gòu) 各構(gòu)件的尺度參數(shù)各構(gòu)件的尺度參數(shù)（尺度綜合）（尺度綜合）； 畫出機構(gòu)運動簡圖。畫出機構(gòu)運動簡圖。連桿機構(gòu)設計的基本問題：連桿機構(gòu)設計的基本問題：4）特殊的運動要求，如要求機構(gòu)輸出件有急回特性；）特殊的運動要求，如要求機構(gòu)輸出件有急回特性；5）足夠的運動空間等。）足夠的運動空間等。 為了使機構(gòu)設計得合理、可靠，設計中應滿足的為了使機構(gòu)設計得

12、合理、可靠，設計中應滿足的 ggmin1）要求某連架桿為曲柄；）要求某連架桿為曲柄；2）要求機構(gòu)的運動具有連續(xù)性；）要求機構(gòu)的運動具有連續(xù)性；3）要求最小傳動角在許用傳動角范圍內(nèi)，即）要求最小傳動角在許用傳動角范圍內(nèi)，即附加條件：附加條件： 根據(jù)機械的用途和性能要求等的不同，對連桿根據(jù)機械的用途和性能要求等的不同，對連桿機構(gòu)設計的要求是多種多樣的，但這些設計要求，機構(gòu)設計的要求是多種多樣的，但這些設計要求，一般可歸納為以下兩類問題：一般可歸納為以下兩類問題：設計方法設計方法實驗法；實驗法；幾何法（作圖法）；幾何法（作圖法）； 解析法；解析法；實現(xiàn)給定運動規(guī)律實現(xiàn)給定運動規(guī)律實現(xiàn)給定運動軌跡；實

13、現(xiàn)給定運動軌跡； 二、用作圖法設計四桿機構(gòu)二、用作圖法設計四桿機構(gòu) 1、按連桿預定的位置設計四桿機構(gòu)、按連桿預定的位置設計四桿機構(gòu)(已知活動鉸鏈，求固定鉸鏈。已知活動鉸鏈，求固定鉸鏈。 即求活動鉸鏈軌跡圓的圓心）。即求活動鉸鏈軌跡圓的圓心）。垂直平分線法垂直平分線法該機構(gòu)設計的主要問題是確定兩固定鉸鏈該機構(gòu)設計的主要問題是確定兩固定鉸鏈A和和D點的位置。點的位置。由于由于B、C兩點的運動軌跡是圓，該圓的中心就是固定鉸鏈兩點的運動軌跡是圓，該圓的中心就是固定鉸鏈的位置，因此的位置，因此A、D的位置應分別位于的位置應分別位于B1B2和和C1C2的垂直平的垂直平分線分線b12和和c12上上 分析分析

14、：步驟：步驟：注注：若給定連桿三：若給定連桿三個位置，有唯一的個位置，有唯一的解，若給定兩個位解，若給定兩個位置有無窮多個解。置有無窮多個解。（2）分別作）分別作B1B2、B2B3的垂直平分線，其交點即的垂直平分線，其交點即 為固定鉸鏈點為固定鉸鏈點A。（3）同理作出）同理作出D點；點；（4）連接）連接A、B、C、D即為所求。即為所求。A AD DB1B2B3C1C2C3（1）選比例尺，作出連桿的已知位置；）選比例尺，作出連桿的已知位置； 2、按給定行程速度變化系數(shù)、按給定行程速度變化系數(shù)K設計四桿機構(gòu)設計四桿機構(gòu) （已知行程（已知行程速比系數(shù)速比系數(shù)K、搖桿長度、搖桿長度L及擺角及擺角 ）設計具有急回特性的四桿機構(gòu)，關(guān)鍵是要抓住機構(gòu)處于極限位置時的幾何關(guān)系，必要時還應考慮其他輔助條件。 鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu) 設已知搖桿的長度設已知搖桿的長度CD、擺角擺角及行程速比系數(shù)及行程速比系數(shù)K，設計此曲柄搖桿機構(gòu)。設計此曲柄搖桿機構(gòu)。1）計算）計算1800（K-1） /(K+1）；）；步驟步驟：2）選比例尺，作出已知位置；）選比例尺，作出已知位置；3）作）作 Rt C1C2P， 使使C1C2P=900， C2C1P=900- ， 則則C1P C2= 。AD DC1C2BO90900- P4）作）作