第16講鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的性質(zhì)

1、9.2 9.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì) 1.1.急回特性急回特性 : :搖桿的擺角搖桿的擺角， 極位夾角極位夾角。 為描述從動(dòng)搖桿的急為描述從動(dòng)搖桿的急回特性，在此引入行回特性，在此引入行程速比系數(shù)程速比系數(shù) K K，即：，即：K =K =180 + 180 + 180 - 180 - K K值的大小反映了急回運(yùn)動(dòng)特性的顯著程度。值的大小反映了急回運(yùn)動(dòng)特性的顯著程度。K K值的大值的大小取決于極位夾角小取決于極位夾角 ， 角越大，角越大，K K值越大，急回運(yùn)動(dòng)值越大，急回運(yùn)動(dòng)特性越明顯；反之，則愈不明顯。當(dāng)時(shí)特性越明顯；反之，則愈不明顯。當(dāng)時(shí) ，K=1 K=1 ，機(jī)構(gòu)無(wú)急

2、回特性。機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性。 0若在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)若在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)先給定先給定K K值，則值，則 :11180 KK在生產(chǎn)實(shí)際中，常利用機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)來(lái)縮短非生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)率，如牛頭刨床、往復(fù)式運(yùn)輸機(jī)等。 9.2 9.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì) 2.2.壓力角與傳動(dòng)角壓力角與傳動(dòng)角costFFsinnFF壓力角愈小，機(jī)構(gòu)的傳力效果愈好。所以，壓力角愈小，機(jī)構(gòu)的傳力效果愈好。所以，衡量機(jī)構(gòu)傳力性能，可用壓力角作為標(biāo)志。衡量機(jī)構(gòu)傳力性能，可用壓力角作為標(biāo)志。 CvtFnFF壓力角：從動(dòng)件壓力角：從動(dòng)件受力方向與受力受力方向與受力點(diǎn)線速度方向之點(diǎn)線速度方向之間所夾的銳角。間所夾的銳角

3、。 傳動(dòng)角傳動(dòng)角: :壓力角壓力角的余角即連桿與的余角即連桿與從動(dòng)件間所夾的從動(dòng)件間所夾的銳角。銳角。 在連桿機(jī)構(gòu)中，為度在連桿機(jī)構(gòu)中，為度量方便，常用壓力角量方便，常用壓力角的余角即連桿與從動(dòng)的余角即連桿與從動(dòng)件間所夾的銳角件間所夾的銳角( (傳傳動(dòng)角動(dòng)角) )檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的傳檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的傳力性能。力性能。 min傳動(dòng)角愈大，機(jī)構(gòu)的傳力性能愈好，反之則不利于機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角愈大，機(jī)構(gòu)的傳力性能愈好，反之則不利于機(jī)構(gòu)中力的傳遞。機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，傳動(dòng)角是變化的，機(jī)構(gòu)中力的傳遞。機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，傳動(dòng)角是變化的，機(jī)構(gòu)出現(xiàn)最小傳動(dòng)角的位置正好是傳力效果最差的位置，也出現(xiàn)最小傳動(dòng)角的位置正好是傳力效果最差的位置，也

4、是檢驗(yàn)其傳力性能的關(guān)鍵位置。是檢驗(yàn)其傳力性能的關(guān)鍵位置。 CvtFnFF設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，以曲柄為原動(dòng)件時(shí)，其曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，以曲柄為原動(dòng)件時(shí)，其最小傳動(dòng)角發(fā)生在曲柄與機(jī)架兩次共線最小傳動(dòng)角發(fā)生在曲柄與機(jī)架兩次共線位置之一。位置之一。 minABCD9.2 9.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì) 3.3.死點(diǎn)狀態(tài)死點(diǎn)狀態(tài) 0機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角 （即（即 ）的位置稱為）的位置稱為死點(diǎn)位置。死點(diǎn)位置。 90機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，從動(dòng)機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，從動(dòng)件會(huì)出現(xiàn)件會(huì)出現(xiàn)卡死卡死（機(jī)構(gòu)自鎖）（機(jī)構(gòu)自鎖）或或運(yùn)動(dòng)方向不確定運(yùn)動(dòng)方向不確定的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 措施和應(yīng)用措施和應(yīng)用9

5、.39.3平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)類型設(shè)計(jì)類型 ：1.1.實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：給定行程速給定行程速比系數(shù)以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的急回特性、實(shí)現(xiàn)比系數(shù)以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的急回特性、實(shí)現(xiàn)連桿的幾組給定位置等。連桿的幾組給定位置等。2.2.實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡：實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡：要求連桿上要求連桿上某點(diǎn)沿著給定軌跡運(yùn)動(dòng)等。某點(diǎn)沿著給定軌跡運(yùn)動(dòng)等。設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo) ：根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)條件，選定機(jī)構(gòu)的類根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)條件，選定機(jī)構(gòu)的類型，確定機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的尺寸參數(shù)。型，確定機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的尺寸參數(shù)。 設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法 ：圖解法圖解法、實(shí)驗(yàn)法和解析法等。、實(shí)驗(yàn)法和解析法等。 1.1.按給定連

6、桿兩個(gè)位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)按給定連桿兩個(gè)位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 有無(wú)窮多個(gè)解。實(shí)際上，還應(yīng)考慮幾何、動(dòng)力等輔助條有無(wú)窮多個(gè)解。實(shí)際上，還應(yīng)考慮幾何、動(dòng)力等輔助條件，例如各桿所允許的尺寸范圍、最小傳動(dòng)角或其他結(jié)件，例如各桿所允許的尺寸范圍、最小傳動(dòng)角或其他結(jié)構(gòu)上的要求，就可以合理選定構(gòu)上的要求，就可以合理選定A A、D D兩點(diǎn)的位置而得到確兩點(diǎn)的位置而得到確定的解。定的解。如果給定連桿三個(gè)、四個(gè)或五個(gè)位置呢？如果給定連桿三個(gè)、四個(gè)或五個(gè)位置呢？例：設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿例：設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)作為加熱爐爐門機(jī)構(gòu)作為加熱爐爐門的啟閉機(jī)構(gòu)。已知爐的啟閉機(jī)構(gòu)。已知爐門上兩活動(dòng)鉸鏈門上兩活動(dòng)鉸鏈B B、C C的中心

7、距為的中心距為5050。要求。要求爐門打開(kāi)后成水平位爐門打開(kāi)后成水平位置，且熱面朝下（如置，且熱面朝下（如虛線所示）。如果規(guī)虛線所示）。如果規(guī)定鉸鏈定鉸鏈A A、D D安裝在爐安裝在爐體的體的y-yy-y堅(jiān)直線上，堅(jiān)直線上，其相關(guān)尺寸如圖所示。其相關(guān)尺寸如圖所示。用圖解法求此鉸鏈四用圖解法求此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)其余三桿的尺桿機(jī)構(gòu)其余三桿的尺寸。寸。 2.2.按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)具有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)，關(guān)鍵是要抓住機(jī)構(gòu)處于極限位置時(shí)的幾何關(guān)系，必要時(shí)還應(yīng)考慮其他輔助條件。 例：已知搖桿長(zhǎng)度例：已知搖桿長(zhǎng)度L=100L=100，擺角，擺角 =50 =50 和行程速比和行程速比系數(shù)系數(shù)k=1.4k=1.4，試設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。，試設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 解：解： 由給定的行程速比系數(shù)求出極位夾角 :11180 KK= 30= 304lDC2C190-A以以A A為圓心，為圓心，ACAC1 1為為半徑作圓弧交半徑作圓弧交A A與與E E，平分，平分ECEC2 2得曲柄