曲柄搖桿機構四桿機構設計凸輪副本副本學習教案

1、會計學1曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構(jgu)四桿機構四桿機構(jgu)設計設計凸輪副本副本凸輪副本副本第一頁，共74頁。 平面平面(pngmin)連桿機構的缺點是：連桿機構的缺點是： 1 (1)運動鏈較長時機構的誤差積累較大；運動鏈較長時機構的誤差積累較大； 1 (2)運動副磨損后，運動副間隙難以補償；運動副磨損后，運動副間隙難以補償； 1 (3)連桿作平面連桿作平面(pngmin)復合運動，其慣性力（矩）復合運動，其慣性力（矩）不易平衡。不易平衡。 因此，連桿機構不能精因此，連桿機構不能精確實現(xiàn)預定的連續(xù)運動軌跡確實現(xiàn)預定的連續(xù)運動軌跡(guj)和運動規(guī)律，只能在一和運動規(guī)律，只能在一些離散點

2、上精確滿足設計要些離散點上精確滿足設計要求。此外，連桿機構常用于求。此外，連桿機構常用于速度不高的場合。速度不高的場合。第1頁/共74頁第二頁，共74頁。 最簡單最基本的平面連桿機構是由四個構件組成的，稱為最簡單最基本的平面連桿機構是由四個構件組成的，稱為平面四桿機構。平面四桿機構。 1 全部用轉動副相連的平面四桿機構稱為平面鉸鏈全部用轉動副相連的平面四桿機構稱為平面鉸鏈(jiolin)四桿機構，簡稱鉸鏈四桿機構，簡稱鉸鏈(jiolin)四桿機構。四桿機構。 鉸鏈鉸鏈(jiolin)四桿機構上的固定構件稱為機架，四桿機構上的固定構件稱為機架，與機架用轉與機架用轉2-1 鉸鏈鉸鏈(jiolin)

3、四桿機構的基本型式和特四桿機構的基本型式和特性性動副相連接的桿和桿稱為動副相連接的桿和桿稱為連連架桿架桿，不與機架直接連接的桿，不與機架直接連接的桿稱為稱為連桿連桿。連架桿或桿如。連架桿或桿如果能繞機架上的轉動副中心或果能繞機架上的轉動副中心或作整周轉動，則稱為作整周轉動，則稱為曲柄曲柄；若僅能；若僅能在小于在小于 360的某一角度內擺的某一角度內擺動，則稱為動，則稱為搖桿或擺桿搖桿或擺桿。第2頁/共74頁第三頁，共74頁。 鉸鏈四桿機構的機架和連桿總是存在的，因此，按照連鉸鏈四桿機構的機架和連桿總是存在的，因此，按照連架桿是曲柄架桿是曲柄(qbng)還是搖桿可把鉸鏈四桿機構分為：還是搖桿可把

4、鉸鏈四桿機構分為： 曲柄曲柄(qbng)搖桿機構、雙曲柄搖桿機構、雙曲柄(qbng)機構、機構、 雙搖桿機構。雙搖桿機構。第3頁/共74頁第四頁，共74頁。第4頁/共74頁第五頁，共74頁。 一、曲柄一、曲柄(qbng)搖桿機搖桿機構構 在鉸鏈四桿機構中，若兩個在鉸鏈四桿機構中，若兩個(lin )連架桿，一為曲柄，連架桿，一為曲柄，另一個為搖桿，則此鉸鏈四桿機構稱為曲柄搖桿機構。另一個為搖桿，則此鉸鏈四桿機構稱為曲柄搖桿機構。 通常曲柄為原動件，并作勻速轉動；而搖桿為通常曲柄為原動件，并作勻速轉動；而搖桿為從動件，作變速往復從動件，作變速往復(wngf)擺動。擺動。 曲柄搖桿機構的主要特性：曲

5、柄搖桿機構的主要特性：急回運動急回運動第5頁/共74頁第六頁，共74頁。 曲柄搖桿機構中，曲柄曲柄搖桿機構中，曲柄AB在轉動一周中，在在轉動一周中，在B1、B2兩次兩次與連桿與連桿BC共線，相應鉸鏈中心共線，相應鉸鏈中心(zhngxn) A與與C之間的距離之間的距離AC1和和AC2分別為最短和最長，搖桿分別為最短和最長，搖桿CD的位置的位置C1D和和C2D分別為其左右分別為其左右(zuyu)極限位置。搖桿在兩極限極限位置。搖桿在兩極限位置間的夾角位置間的夾角 ，稱為稱為(chn wi)搖桿搖桿的擺角。的擺角。 當曲柄由位置當曲柄由位置 AB1 順時針轉到位置順時針轉到位置AB2 時，曲柄轉角時

6、，曲柄轉角 180，1第6頁/共74頁第七頁，共74頁。 這時搖桿由左極限位置這時搖桿由左極限位置C1D 擺到位置右極限位置擺到位置右極限位置C2D，擺桿角度為擺桿角度為；而當曲柄；而當曲柄(qbng)順時針再轉過角度順時針再轉過角度 180時，搖桿由位置時，搖桿由位置 C2D 擺回至位置擺回至位置C1D，其擺角仍然是其擺角仍然是 。2雖然搖桿來回雖然搖桿來回(lihu)擺動的擺角相同，但擺動的擺角相同，但對應的曲柄轉角不等對應的曲柄轉角不等( )；當曲柄勻；當曲柄勻速轉動時，對應的時速轉動時，對應的時間也不等間也不等 （t 1 t 2）。）。21第7頁/共74頁第八頁，共74頁。 令搖桿自令

7、搖桿自ClD擺至擺至C2D為工作行程為工作行程(xngchng)，這時，這時鉸鏈的平均速度是鉸鏈的平均速度是 v1=C1C2 tl 。 搖桿自搖桿自C2D擺回至擺回至C1D是其空回行程是其空回行程(xngchng)，這時點的平均速度是，這時點的平均速度是v2=C1C2 t2，顯然，顯然v1 v2 ，它表明搖桿具有急它表明搖桿具有急回運動的特性。牛回運動的特性。牛頭刨床、往復式輸頭刨床、往復式輸送機等機械就利用送機等機械就利用這種急回特性來縮這種急回特性來縮短短(sudun)非生產非生產時間，提高生產率。時間，提高生產率。第8頁/共74頁第九頁，共74頁。第9頁/共74頁第十頁，共74頁。1)-

8、(2 180180tttCCtCCvvK212112122112 急回運動特性可用行程速度變化系數(shù)急回運動特性可用行程速度變化系數(shù)(xsh)（也稱行（也稱行程速比系數(shù)程速比系數(shù)(xsh)）K 表示。表示。 搖桿處于兩極限搖桿處于兩極限位置時，對應位置時，對應(duyng)的曲柄的曲柄所夾的銳角，稱所夾的銳角，稱為極位夾角。為極位夾角。 K 值越大，急值越大，急回特性愈明顯。一回特性愈明顯。一般般(ybn)機械中，機械中，1K2。第10頁/共74頁第十一頁，共74頁。將式（將式（2-1）整理）整理(zhngl)，可得極位夾角計算公，可得極位夾角計算公式式2. 壓力壓力(yl)角和傳角和傳動角動角

9、擦和構件的慣性力擦和構件的慣性力(矩矩)及重力，則通過二力及重力，則通過二力桿桿BC 作用于從動件作用于從動件CD上的力沿上的力沿BC 方方向，把力分解向，把力分解(fnji)為沿為沿C 點速度點速度vC 方向方向的分力的分力F和垂直于和垂直于vC 的分力的分力F 原動件受到驅動力矩原動件受到驅動力矩Md作用，若不計運動副的摩作用，若不計運動副的摩2)-(2 1K1K180第11頁/共74頁第十二頁，共74頁。它們的大小與角度它們的大小與角度(jiod) 或或 有關，即有關，即有效有效(yuxio)分力分力 FFcosFsin，有害分力有害分力 FFsinFcos 。 因此，因此， F越小越好

10、，即角度越小越好，即角度越?。ɑ蛟叫。ɑ蛟酱螅┰酱螅C構對機構(jgu)的工作越有利。的工作越有利。 稱為壓力角，稱為壓力角，稱為傳動角，二者互稱為傳動角，二者互為余角，為余角，90 。第12頁/共74頁第十三頁，共74頁。1 為保證為保證(bozhng)機構的傳力性能良機構的傳力性能良好，應使最小傳動角好，應使最小傳動角min 。 壓力角壓力角的定義是：不計摩擦、重力與慣性力時，的定義是：不計摩擦、重力與慣性力時，輸出構件所受主動力輸出構件所受主動力F 的方向的方向(fngxing)與輸出構件在與輸出構件在受力點處的速度方向受力點處的速度方向(fngxing)之間所夾的銳角。之間所夾的銳角

11、。 由于平面連桿機構中傳動角由于平面連桿機構中傳動角在簡圖中非常直觀，所在簡圖中非常直觀，所以平面連桿機構習慣于用傳動角以平面連桿機構習慣于用傳動角來表示來表示(biosh)機構的機構的傳動性能。機構工作時，其傳動角是作周期變化的。傳動性能。機構工作時，其傳動角是作周期變化的。 一般許用值一般許用值=4050。 重載大功率時取大值。重載大功率時取大值。 第13頁/共74頁第十四頁，共74頁。 曲柄搖桿機構中，最小傳動(chundng)角min 總是發(fā)生于曲柄與機架共線和重疊共線的兩位置之一，如圖所示。 (具體證明見P30頁)3. 死點位置死點位置(wi zhi) 曲柄曲柄(qbng)搖桿搖桿機

12、構中，若搖桿為主動機構中，若搖桿為主動件，當從動件與連桿共件，當從動件與連桿共線時，機構的傳動角線時，機構的傳動角 為零，此時不論驅動力為零，此時不論驅動力F有多大有多大, 其有效分其有效分力力 ,0 0F F第14頁/共74頁第十五頁，共74頁。機構機構(jgu)的這種位置稱為機構的這種位置稱為機構(jgu)的死點位置。的死點位置。 死點位置對傳動不利，但對夾緊和防松有利。如圖死點位置對傳動不利，但對夾緊和防松有利。如圖鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構(jgu)，當工件，當工件5 被夾緊時，鉸鏈中心被夾緊時，鉸鏈中心B、 C、D共線，工件加在桿上的反作用力共線，工件加在桿上的反作用力Fn無論多大，也

13、無論多大，也不能使桿不能使桿3轉動。這就保證在去掉外力轉動。這就保證在去掉外力F 之后之后, 仍能可靠地夾緊仍能可靠地夾緊(ji jn)工件。當需要取出工件工件。當需要取出工件時，只需向上扳動手柄，時，只需向上扳動手柄，即能松開夾具。即能松開夾具。第15頁/共74頁第十六頁，共74頁。第16頁/共74頁第十七頁，共74頁。第17頁/共74頁第十八頁，共74頁。二、雙曲柄(qbng)機構 兩連架桿均為曲柄兩連架桿均為曲柄(qbng)的鉸鏈四桿機的鉸鏈四桿機構稱為雙曲柄構稱為雙曲柄(qbng)機構。機構。雙曲柄機構雙曲柄機構(jgu)功能：功能： 原動曲柄轉動（勻速）原動曲柄轉動（勻速）從動曲柄轉

14、動（非勻速或從動曲柄轉動（非勻速或勻速）勻速） 雙曲柄機構中，最常用雙曲柄機構中，最常用的是平行四邊形機構，或稱的是平行四邊形機構，或稱平行雙曲柄機構。平行雙曲柄機構。第18頁/共74頁第十九頁，共74頁。 三、雙搖桿機構三、雙搖桿機構(jgu) 兩連架桿均為搖桿的鉸鏈兩連架桿均為搖桿的鉸鏈(jiolin)四桿機構稱為四桿機構稱為雙搖桿機構。雙搖桿機構。原動搖原動搖(dngyo)桿擺動桿擺動 從動搖從動搖(dngyo)桿擺動桿擺動第19頁/共74頁第二十頁，共74頁。2-2 鉸鏈鉸鏈(jiolin)四桿機構有整轉副的條四桿機構有整轉副的條件件 整轉副定義整轉副定義(dngy):(dngy):兩

15、構件的轉動副能相對轉兩構件的轉動副能相對轉動動36003600。鉸鏈四桿機構中曲柄具有整轉副。鉸鏈四桿機構中曲柄具有整轉副。 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構(jgu)(jgu)在什麼條件在什麼條件具有整轉副具有整轉副? ?已知：桿曲柄，桿連桿，已知：桿曲柄，桿連桿， 桿桿搖桿，桿機架。搖桿，桿機架。 各桿各桿長度為長度為l1 1、l2 2、l3 3、l4 4。 曲柄與桿的夾角曲柄與桿的夾角 的變化范圍：的變化范圍： o360o o0 0第20頁/共74頁第二十一頁，共74頁。 當搖桿處于左右極限位置時，曲柄與連桿兩次共線。當搖桿處于左右極限位置時，曲柄與連桿兩次共線。此時此時(c sh)(c sh)

16、桿與桿的夾角桿與桿的夾角的變化范圍也是的變化范圍也是 0 0o o3603600 0 NoImage 桿為搖桿，它與相鄰兩桿的夾角桿為搖桿，它與相鄰兩桿的夾角(ji jio) (ji jio) 、 的變化范圍小于的變化范圍小于360360。 顯然顯然(xinrn)(xinrn)，、為整，、為整轉副，、不是整轉副。轉副，、不是整轉副。 為了實現(xiàn)曲柄為了實現(xiàn)曲柄整周回轉，整周回轉，AB桿必桿必須順利通過與連桿須順利通過與連桿共線的兩個位置共線的兩個位置AB和和AB。第21頁/共74頁第二十二頁，共74頁。 當桿處于當桿處于AB AB 位置時，形成三角形位置時，形成三角形 。根據(jù)。根據(jù)三角形任意兩邊

17、之和必大于三角形任意兩邊之和必大于( (極限極限(jxin)(jxin)情況下等于情況下等于) )第第三邊的定理可得三邊的定理可得l4 4(l2 2 l1 1) )l3 3 l3 3(l2 2 l1 1) )l4 4 即即 l1 1l4 4l2 2l3 3 （2-42-4） l1 1l3 3l2 2l4 4 （2-52-5） 當桿處于當桿處于AB AB 位置位置(wi zhi)(wi zhi)時，形成三角時，形成三角形形 ?？傻?。可得l1 1 l2 2 l4 4 l3 3 （2-62-6）DCA DCA 第22頁/共74頁第二十三頁，共74頁。 將式將式(2-4)(2-4)、(2-5)(2-5

18、)、(2-6)(2-6)兩兩相加兩兩相加即桿最短。即桿最短。l1 1l4 4l2 2l3 3 （2-42-4）l1 1l3 3l2 2l4 4 （2-52-5）l1 1l2 2l4 4l3 3 （2-62-6）l1 1 l2 2l1 l3l1 l4 由此可得由此可得鉸鏈鉸鏈(jiolin)四桿機四桿機構構有整有整轉轉副的副的條條件是：件是： (1) (1) 整轉副是由最短桿與其整轉副是由最短桿與其(yq)(yq)鄰邊鄰邊組成的組成的; ;第23頁/共74頁第二十四頁，共74頁。 (2) (2) 最短桿與最長桿長度最短桿與最長桿長度(chngd)(chngd)之和，應之和，應小于或等于其余兩桿長

19、度小于或等于其余兩桿長度(chngd)(chngd)之和。否則之和。否則如下圖如下圖 這兩個條件必須同時滿足，否則機構中不存在整轉副，這兩個條件必須同時滿足，否則機構中不存在整轉副，無論無論(wln)取哪個構件作機架都只能得到雙搖桿機構。取哪個構件作機架都只能得到雙搖桿機構。(1) (1) 整轉副是由最短桿與其整轉副是由最短桿與其(yq)(yq)鄰邊組成的鄰邊組成的; ;第24頁/共74頁第二十五頁，共74頁。 另外另外(ln wi)(ln wi)，具有整轉副的鉸鏈四桿機，具有整轉副的鉸鏈四桿機構是否存在曲柄，還應根據(jù)選擇何桿為機架來判構是否存在曲柄，還應根據(jù)選擇何桿為機架來判斷。斷。 (1)

20、 (1) 取最短桿為機架時，機架上有兩個整轉副，故得雙曲取最短桿為機架時，機架上有兩個整轉副，故得雙曲柄柄(qbng)(qbng)機構。機構。 第25頁/共74頁第二十六頁，共74頁。 (2) (2) 取最短桿的鄰邊為機架時，機架上只有取最短桿的鄰邊為機架時，機架上只有(zhyu)(zhyu)一個整轉副，故得曲柄搖桿機構。一個整轉副，故得曲柄搖桿機構。 (3) (3) 取最短桿的對邊為機架時，機架上沒有取最短桿的對邊為機架時，機架上沒有(mi yu)(mi yu)整轉副，故得雙搖桿機構。整轉副，故得雙搖桿機構。第26頁/共74頁第二十七頁，共74頁。 曲柄搖桿機構，鉸鏈中心的軌跡是以為圓心，以

21、曲柄搖桿機構，鉸鏈中心的軌跡是以為圓心，以l3為半徑為半徑的圓弧的圓弧mn。若。若l3增至無窮大增至無窮大, 則如圖則如圖b所示，所示，C點軌跡變成直線。于點軌跡變成直線。于是搖桿演化為直線運動的滑塊，轉動是搖桿演化為直線運動的滑塊，轉動(zhun dng)副演化為移副演化為移動副，機構演化為如圖所示的曲柄滑塊機構。動副，機構演化為如圖所示的曲柄滑塊機構。 2-3 鉸鏈鉸鏈(jiolin)四桿機構的演化四桿機構的演化一、曲柄一、曲柄(qbng)滑滑塊機構塊機構第27頁/共74頁第二十八頁，共74頁。二、導桿機構二、導桿機構(jgu) 導桿機構是改變曲柄導桿機構是改變曲柄(qbng)滑塊機構中的

22、固定構滑塊機構中的固定構件而演化來的。如圖a 所示的曲柄滑塊機構，若改取桿1為固定構件(gujin)，即得圖b 所示導桿機構。桿4 稱為導桿?；瑝K相對導桿滑動并一起繞點轉動。通常取桿為原動件。第28頁/共74頁第二十九頁，共74頁。 傳動角始終等于傳動角始終等于90。具有很好的傳。具有很好的傳力性能，故常用于牛力性能，故常用于牛頭刨床頭刨床(ni tu po chun)、插床和回轉、插床和回轉式油泵之中。式油泵之中。導桿機構導桿機構(jgu)的的的的特點：特點：第29頁/共74頁第三十頁，共74頁。第30頁/共74頁第三十一頁，共74頁。若桿為固定構件，可得圖若桿為固定構件，可得圖c所示擺動所

23、示擺動(bidng)滑塊機構，或稱搖塊機構。滑塊機構，或稱搖塊機構。三、搖塊機構三、搖塊機構(jgu)和定塊機和定塊機構構(jgu)第31頁/共74頁第三十二頁，共74頁。 如圖，當油缸中的壓力油推動活塞桿運動如圖，當油缸中的壓力油推動活塞桿運動時，車廂便繞回轉副中心傾轉，當達到一定角時，車廂便繞回轉副中心傾轉，當達到一定角度時，物料度時，物料(w lio)就自動卸下。就自動卸下。 例如自卸卡車的車廂例如自卸卡車的車廂(chxing)自動翻轉卸自動翻轉卸料機構就是一個搖塊機構。料機構就是一個搖塊機構。第32頁/共74頁第三十三頁，共74頁。在圖在圖a所示曲柄所示曲柄(qbng)滑塊機構中，若取

24、滑塊機構中，若取桿桿3為固定件，即可得圖為固定件，即可得圖d 所示固定滑塊機構所示固定滑塊機構或稱定塊機構。這種機構常用于抽水唧筒（圖或稱定塊機構。這種機構常用于抽水唧筒（圖2-18）和抽油泵中。）和抽油泵中。第33頁/共74頁第三十四頁，共74頁。四、偏心輪機構四、偏心輪機構(jgu) 桿為圓盤，其幾何中桿為圓盤，其幾何中心為，因運動心為，因運動(yndng)時該圓盤繞偏心轉動，故時該圓盤繞偏心轉動，故稱偏心輪。、之間的距稱偏心輪。、之間的距離稱為偏心距。離稱為偏心距。 按照相對運動關系，按照相對運動關系，畫出該機構畫出該機構(jgu)的運動簡的運動簡圖，偏心輪是回轉副擴圖，偏心輪是回轉副擴

25、大到包括回轉副而形成大到包括回轉副而形成的，偏心距即是曲柄的的，偏心距即是曲柄的長度。長度。第34頁/共74頁第三十五頁，共74頁。- 平面平面(pngmin)四桿機構的設計四桿機構的設計一、平面一、平面(pngmin)四桿機構設計的基本四桿機構設計的基本問題問題 平面四桿機構的設計是根據(jù)工作要求（如運動要平面四桿機構的設計是根據(jù)工作要求（如運動要求、傳力要求、空間尺寸等）和給定的條件，選定合求、傳力要求、空間尺寸等）和給定的條件，選定合適的機構型式和確定機構各構件的尺寸。一般適的機構型式和確定機構各構件的尺寸。一般(ybn)，四桿機構的設計中常常碰到下面兩類基本，四桿機構的設計中常常碰到下面

26、兩類基本問題：問題： （1）給定從動件的運動規(guī)律（位置）給定從動件的運動規(guī)律（位置(wi zhi)、速度、加速度）設、速度、加速度）設計四桿機構。計四桿機構。（2）給定點的運動軌跡設計四桿機構。）給定點的運動軌跡設計四桿機構。 四桿機構設計的方法有解析法、四桿機構設計的方法有解析法、幾何作圖法幾何作圖法和實驗和實驗法。作圖法直觀，解析法精確，實驗法簡便。法。作圖法直觀，解析法精確，實驗法簡便。第35頁/共74頁第三十六頁，共74頁。 二、給定行程速度二、給定行程速度(sd)變化系數(shù)設計四桿機構變化系數(shù)設計四桿機構 曲柄曲柄(qbng)搖桿搖桿機構機構 已知條件：搖桿長度已知條件：搖桿長度l3，

27、擺角，擺角，行程，行程(xngchng)速度速度變化系數(shù)。變化系數(shù)。 設計的實質是確設計的實質是確定鉸鏈中心點的位定鉸鏈中心點的位置和其他三桿的尺寸置和其他三桿的尺寸 l1 1、 l2 2 和和 l4 4 。設計步驟：設計步驟：(1) 按公式按公式 計算出極位夾角計算出極位夾角。1K1K180第36頁/共74頁第三十七頁，共74頁。(2) 任選固定鉸鏈任選固定鉸鏈(jiolin)中心中心D的位置，由搖桿長度的位置，由搖桿長度 l和擺和擺角角，作出搖桿兩個極限位置，作出搖桿兩個極限位置C1D和和C2D。第37頁/共74頁第三十八頁，共74頁。(3) 連接連接(linji)C和和C，并作，并作CM

28、垂直于垂直于CC。(4) 作作C1C2N90， C2N與與C1M相交相交(xingjio)于點，由圖可見，于點，由圖可見，C1PC2第38頁/共74頁第三十九頁，共74頁。(5) 作作PC1C2的外的外接圓，在此圓周上接圓，在此圓周上（C1C2圓弧和圓弧和EF圓圓弧除外）弧除外） 任取一點任取一點作為作為(zuwi)曲柄曲柄的固定鉸鏈中心。的固定鉸鏈中心。A第39頁/共74頁第四十頁，共74頁。(5) 作作PC1C2的的外接圓，在此圓周外接圓，在此圓周(yunzhu)上上（C1C2圓弧和圓弧和EF圓弧除外）圓弧除外） 任取一任取一點作為曲柄的固點作為曲柄的固定鉸鏈中心。連定鉸鏈中心。連AC和和

29、AC，因，因同一圓弧的圓周同一圓弧的圓周(yunzhu)角相等，角相等，所以所以 CAC CPC 。第40頁/共74頁第四十一頁，共74頁。(6) 因極限位置處曲柄與連桿因極限位置處曲柄與連桿(lin n)共線，共線，故故 AC1 l2 l1、 AC2l2 l1， 從而從而(cng r)得曲柄長得曲柄長度：度： l1=(AC2 AC1)2。 再以為圓心再以為圓心(yunxn)以以l為半徑為半徑作圓，交作圓，交C1A的延線的延線于于B，交，交C 2A于于B，第41頁/共74頁第四十二頁，共74頁。即得即得 B1C1= B2C2= l 及及 AD= l4 。 由于點是由于點是 C1PC2 外接圓上

30、任選的點，所以外接圓上任選的點，所以僅按行程僅按行程(xngchng)速度速度變化系數(shù)設計，可得無變化系數(shù)設計，可得無窮多的解。窮多的解。 由于點位置不同，機由于點位置不同，機構傳動角的大小也不同。因構傳動角的大小也不同。因此此(ync)設計時應按照最小設計時應按照最小傳動角最優(yōu)或其他輔助條件傳動角最優(yōu)或其他輔助條件來確定點的位置。來確定點的位置。第42頁/共74頁第四十三頁，共74頁。三、按給定三、按給定(i dn)連桿位置設計四連桿位置設計四桿機構桿機構 翻臺振實式造型機的翻轉機構，用一個鉸鏈四桿機構翻臺振實式造型機的翻轉機構，用一個鉸鏈四桿機構來實現(xiàn)翻臺的來實現(xiàn)翻臺的、兩個工作位置。位置

31、兩個工作位置。位置，砂箱，砂箱7與翻臺與翻臺8固聯(lián)，在振實臺固聯(lián)，在振實臺9上振實造型。然后壓力油推動上振實造型。然后壓力油推動(tu dng)活塞活塞6，通過連桿，通過連桿5使搖桿使搖桿4擺動，將翻臺與砂箱翻轉到位擺動，將翻臺與砂箱翻轉到位置置。托臺。托臺10上升接觸砂上升接觸砂箱，解除砂箱與翻臺間的箱，解除砂箱與翻臺間的緊固緊固(jn )聯(lián)接并起模。聯(lián)接并起模。 給定了連桿給定了連桿3的長度的長度 l3 3=BC 及其兩個位置及其兩個位置 Bl lCl l 和和B2 2C2 2， 確定連架桿與機架組成確定連架桿與機架組成的固定鉸鏈中心的固定鉸鏈中心A和和D的位的位置，并求出其余三桿的長置，

32、并求出其余三桿的長度度 l1、l2 和和 l4 。第43頁/共74頁第四十四頁，共74頁。第44頁/共74頁第四十五頁，共74頁。 由于連桿上由于連桿上B、C兩點的軌跡分別為以、兩點的軌跡分別為以、D 為圓心為圓心的圓弧，所以、的圓弧，所以、D必分別位于必分別位于B1B2和和ClC2的垂直平分線的垂直平分線上。具體設計上。具體設計(shj)步驟：步驟：(1) 根據(jù)根據(jù)(gnj)給定條件，繪出連桿的兩個位置給定條件，繪出連桿的兩個位置B1C1和和B2C2。 (3) 由于由于A和和D兩點可在兩點可在 b12和和 c12兩直線上任意選兩直線上任意選取，有無窮多解。實際設取，有無窮多解。實際設計時應考

33、慮其他輔助條件計時應考慮其他輔助條件(tiojin)，例如最小傳動，例如最小傳動角、各桿尺寸所允許的范角、各桿尺寸所允許的范圍或其他結構上的要求。圍或其他結構上的要求。 (2) 分別連接分別連接B1和和B2、C1和和 C2，并作，并作B1B2、ClC2的垂直平分線的垂直平分線 b12、c12。第45頁/共74頁第四十六頁，共74頁。 本機構要求本機構要求(yoqi)A、D兩點在同一水平線上，且兩點在同一水平線上，且ADBC。根據(jù)這一附加條件，即可唯一地確定、的位置，并作出所求根據(jù)這一附加條件，即可唯一地確定、的位置，并作出所求的四桿機構的四桿機構AB1C1D。第46頁/共74頁第四十七頁，共7

34、4頁。 若給定連桿三個位置，四桿機構的設計過程與上述基若給定連桿三個位置，四桿機構的設計過程與上述基本相同。如圖本相同。如圖 ，由于，由于(yuy)B1、B2、B3三點位于以三點位于以A 為為圓心的同一圓弧上，故運用已知三點求圓心的方法，作圓心的同一圓弧上，故運用已知三點求圓心的方法，作Bl B2和和B2B3的垂直平分線，的垂直平分線，其交點就是固定其交點就是固定鉸鏈中心鉸鏈中心(zhngxn)A。同。同樣，作樣，作C1C2和和C2C3的垂直平的垂直平分線，其交點便分線，其交點便是另一固定鉸鏈是另一固定鉸鏈中心中心(zhngxn)。ABlClD即為即為所求四桿機構。所求四桿機構。第47頁/共7

35、4頁第四十八頁，共74頁。第第3章章 凸輪凸輪(tln)機構機構3-1 凸輪機構的工作凸輪機構的工作(gngzu)原理和原理和組成組成第48頁/共74頁第四十九頁，共74頁。第第3章章 凸輪凸輪(tln)機構機構3-1 凸輪機構的工作凸輪機構的工作(gngzu)原理原理和組成和組成 內燃機配氣凸輪機構：凸輪內燃機配氣凸輪機構：凸輪1以等角速度回轉，它的輪以等角速度回轉，它的輪廓驅使廓驅使(qsh)從動件從動件2（閥桿）按預期的運動規(guī)律啟閉閥門。（閥桿）按預期的運動規(guī)律啟閉閥門。 凸輪機構的基本構件是凸輪機構的基本構件是凸輪凸輪、從動件從動件和和機機架架。 優(yōu)點：適當設計凸優(yōu)點：適當設計凸輪輪廓

36、曲線輪輪廓曲線, 可使可使從動件實現(xiàn)各種從動件實現(xiàn)各種預期的運動規(guī)律預期的運動規(guī)律,且機構簡單緊湊。且機構簡單緊湊。 缺點缺點: 凸輪輪廓與凸輪輪廓與從動件之間為點、線從動件之間為點、線接觸，易磨損，所以接觸，易磨損，所以凸輪機構常用于運動凸輪機構常用于運動復雜而載荷不大的場復雜而載荷不大的場合。合。第49頁/共74頁第五十頁，共74頁。3-2 從動件的常用運動從動件的常用運動(yndng)規(guī)律規(guī)律 凸輪凸輪(tln)機構的從動件的運機構的從動件的運動規(guī)律與凸輪動規(guī)律與凸輪(tln)廓線之間有著廓線之間有著相互關系。相互關系。 設計凸輪機構時，是先根據(jù)工作要求設計凸輪機構時，是先根據(jù)工作要求(

37、yoqi)確定從確定從動件的運動規(guī)律，再按這一運動規(guī)律設計凸輪輪廓線。動件的運動規(guī)律，再按這一運動規(guī)律設計凸輪輪廓線。一、凸輪的基本概念一、凸輪的基本概念1. 基圓基圓rmin （ ro ）: 以凸輪輪廓的最小以凸輪輪廓的最小半徑半徑rmin 為半徑所畫的圓。為半徑所畫的圓。 rmin稱為基圓半徑稱為基圓半徑。第50頁/共74頁第五十一頁，共74頁。 . 推程：推程： 凸輪以凸輪以1等角速順時針方向回轉等角速順時針方向回轉t時，從動件尖頂被凸輪輪時，從動件尖頂被凸輪輪廓推動廓推動(tu dng)，以一定運動規(guī)律由離回轉中心最近位置，以一定運動規(guī)律由離回轉中心最近位置A到達最遠位到達最遠位置置B

38、，這個過程稱為推程。，這個過程稱為推程。 3. 升程：推程中從動件升程：推程中從動件走過的距離走過的距離(jl)稱為稱為從動件的升程。從動件的升程。4. 推程運動推程運動(yndng)角角: 與推程對應的凸輪轉與推程對應的凸輪轉角角 。第51頁/共74頁第五十二頁，共74頁。5. 遠休止遠休止(xizh)角角 s ： 當凸輪繼續(xù)回轉當凸輪繼續(xù)回轉 s時。以點為中心時。以點為中心(zhngxn)的圓弧的圓弧BC與尖頂相作用，從動件與尖頂相作用，從動件在最遠位置停留在最遠位置停留(tngli)不不動，動， s 稱為遠休止角。稱為遠休止角。第52頁/共74頁第五十三頁，共74頁。5. 遠休止遠休止(

39、xizh)角角s ： 當凸輪繼續(xù)回轉當凸輪繼續(xù)回轉s時。以點為中心的圓弧時。以點為中心的圓弧BC與與尖頂尖頂(jindng)相作用，從動件相作用，從動件在最遠位置停留在最遠位置停留(tngli)不不動，動， s稱為遠休止角。稱為遠休止角。6. 回程：回程： 凸輪繼續(xù)回轉凸輪繼續(xù)回轉 時，從動件在彈簧力時，從動件在彈簧力或重力作用下，以一或重力作用下，以一定運動規(guī)律回到起始定運動規(guī)律回到起始位置，這個過程稱為位置，這個過程稱為回程?；爻獭５?3頁/共74頁第五十四頁，共74頁。7. 回程回程(huchng)運動角運動角 ：與回程：與回程(huchng)對應的凸輪轉角對應的凸輪轉角 。8. 近休止

40、近休止(xizh)角角 : 凸輪繼續(xù)回凸輪繼續(xù)回轉轉 時，以時，以O點點為中心的圓弧為中心的圓弧DA與尖頂與尖頂(jindng)相作用，從動件相作用，從動件在最近位置停留在最近位置停留不動，稱為近休不動，稱為近休止角。止角。ss第54頁/共74頁第五十五頁，共74頁。 當凸輪當凸輪(tln)連續(xù)回轉時，從動件重復作往復連續(xù)回轉時，從動件重復作往復運運9. 從動件位移從動件位移(wiy)線圖線圖運動。在直角坐標運動。在直角坐標系中表示從動件位系中表示從動件位移移(wiy) s2 和凸輪和凸輪轉角轉角1 （或時間（或時間t）之間的函數(shù)關系和之間的函數(shù)關系和曲線圖。這個關系曲線圖。這個關系曲線稱為從

41、動件位曲線稱為從動件位移移(wiy)線圖。線圖。第55頁/共74頁第五十六頁，共74頁。 二、從動件常用運動二、從動件常用運動(yndng)規(guī)律規(guī)律 從動件的位移從動件的位移線圖取決于凸輪輪線圖取決于凸輪輪廓曲線的形狀廓曲線的形狀(xngzhun)，即從，即從動件不同的運動規(guī)動件不同的運動規(guī)律要求凸輪具有不律要求凸輪具有不同的輪廓曲線。從同的輪廓曲線。從動件常用運動規(guī)律動件常用運動規(guī)律有：有： 等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律(gul)、等加速等減速運動規(guī)律、等加速等減速運動規(guī)律(gul)、簡諧運動規(guī)律、簡諧運動規(guī)律(gul)、擺線運動規(guī)律、擺線運動規(guī)律(gul)。第56頁/共74頁第五十七頁，共74

42、頁。1. 等速運動等速運動(dn s yn dn)規(guī)律規(guī)律。 從動件的加速度從動件的加速度; ; 從動件位移從動件位移 ; ; 從動件作等速運動從動件作等速運動: :在推程里在推程里 0dtdvaTthtvsThvv220202第57頁/共74頁第五十八頁，共74頁。 由于由于(yuy)凸輪凸輪勻速轉動時勻速轉動時, l 為常數(shù)，為常數(shù)， 故故1 1 t 推程里推程里:t 1。 將這些關系代入上式便可得出以凸輪轉角(zhunjio)1和轉速 1表示的從動件運動方程：第58頁/共74頁第五十九頁，共74頁。1)-(3 0ahvhs21t21t22)-(3 0ahv1hs21h2h12 同理，回程

43、同理，回程(huchng)時可時可得從動件運動方程得從動件運動方程:第59頁/共74頁第六十頁，共74頁。 等速運動等速運動(dn s yn dn)的缺點：的缺點：運動(yndng)開始時v = 0v0(突變)，故a2 ；運動(yndng)終止時v = v00(突變)， a2 慣性力會引起剛性沖擊。因此、這種運動規(guī)律不宜單獨使用。在運動開始和終止段需用其他運動規(guī)律過渡。第60頁/共74頁第六十一頁，共74頁。2. 等加速等減速運動等加速等減速運動(jin s yn dn)規(guī)律規(guī)律 運動的前半行程運動的前半行程(xngchng)作等加速運作等加速運動，后半行程動，后半行程(xngchng)作等減速運作等減速運動。動。 已知前半行程作等已知前半行程作等加速運動，經過的運動加速運動，經過的運動時間是時間是T2，對應的凸，對應的凸輪轉角是輪轉角是t /2。將這些參。將這些參數(shù)數(shù)(cnsh)代入位移方程代入位移方程第61頁/共74頁第六十二頁，共74頁。 a212h2T20故故 對上式作兩次積分，并對上式作兩次積分，并令令10時，時，v2 0，s2 0，可得到可得到(d do)前半行程的前半行程的運動方程：運動方程：t14h4haaT2202可得：可得：20221tas 第62頁/共74頁第六十三頁，共74頁。2t21212t12212t24ha4hv2hs（推程等加速（推程等加速