機(jī)械基礎(chǔ)第三版 連桿

機(jī)械基礎(chǔ)

第十章常用機(jī)構(gòu)復(fù)習(xí)

機(jī)構(gòu)的組成原理運(yùn)動(dòng)副、高副、低副、自由度動(dòng)力機(jī)器：內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等工作機(jī)器：電風(fēng)扇、洗衣機(jī)等挖土機(jī)、攪拌機(jī)等切削機(jī)床、織布機(jī)、包裝機(jī)美女模特機(jī)器人的面部裝有8個(gè)馬達(dá)，能作出許多表情，仿真度極高?，F(xiàn)代機(jī)器：機(jī)器人連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)：構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面運(yùn)動(dòng)。連桿機(jī)構(gòu)分類5.1平面連桿機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)平面多桿機(jī)構(gòu)：五個(gè)或五個(gè)以上的構(gòu)件組成的連桿機(jī)構(gòu)。最簡(jiǎn)單的平面連桿機(jī)構(gòu)由四個(gè)構(gòu)件組成，簡(jiǎn)稱平面四桿機(jī)構(gòu)。四桿機(jī)構(gòu)是具有轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)功能而構(gòu)件數(shù)目最少的平面連桿機(jī)構(gòu)。一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)——全部由轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的平面四桿機(jī)構(gòu)，它是平面四桿機(jī)構(gòu)最基本的形態(tài)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCDAD：機(jī)架AB、CD：連架桿BC：連桿連架桿：定軸轉(zhuǎn)動(dòng)連桿：平面運(yùn)動(dòng)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄——能繞機(jī)架上的轉(zhuǎn)動(dòng)副作整周回轉(zhuǎn)的連架桿。搖桿——只能在某一角度范圍

(小于360°)內(nèi)擺動(dòng)的連架桿。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是：既能將曲柄的整周轉(zhuǎn)動(dòng)變換為搖桿的往復(fù)擺動(dòng)，又能將搖桿的往復(fù)擺動(dòng)變換為曲柄的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)—汽車前窗刮雨器飛剪攪拌器曲柄搖桿機(jī)構(gòu)—抽油機(jī)電影放映機(jī)拉片機(jī)構(gòu)2、雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄——能繞機(jī)架上的轉(zhuǎn)動(dòng)副作整周回轉(zhuǎn)的連架桿。雙曲柄機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是：能將等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹芷谛缘淖兘撬俣绒D(zhuǎn)動(dòng)。

平行雙曲柄機(jī)構(gòu):當(dāng)兩曲柄長(zhǎng)度相等且平行時(shí)，稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu).反向雙曲柄機(jī)構(gòu):雙曲柄機(jī)構(gòu)對(duì)邊都相等但互不平行.雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用慣性篩的四桿機(jī)構(gòu)ABCD便是雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的兩曲柄的旋轉(zhuǎn)方向相同，角速度也相等

。反向雙曲柄的旋轉(zhuǎn)方向相反，且角速度也不相等。車門啟閉機(jī)構(gòu)中，當(dāng)主動(dòng)曲柄AB轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)連桿BC使從動(dòng)曲柄CD朝反向轉(zhuǎn)過(guò)，從而保證兩扇車門能同時(shí)開啟和關(guān)閉。雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用3、雙搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿均為搖桿。雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用起重機(jī)在雙搖桿機(jī)構(gòu)中，若兩搖桿長(zhǎng)度相等，則形成等腰梯形機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的工作特性1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件藍(lán)色三角形成立紅色三角形成立a最短abcd該機(jī)構(gòu)中構(gòu)件a最短，構(gòu)件a能否整周回轉(zhuǎn)？最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于等于其它兩桿長(zhǎng)度之和以最短桿1為機(jī)架以最短桿1相鄰構(gòu)件2為機(jī)架以最短桿1相鄰構(gòu)件4為機(jī)架以最短桿1對(duì)面構(gòu)件3為機(jī)架雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)◆最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于等于其它兩桿長(zhǎng)度之和◆最短桿是連架桿或機(jī)架曲柄存在條件：雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)類型判斷：◆先判斷是否滿足桿長(zhǎng)條件，若不，則為雙搖桿機(jī)構(gòu)◆若滿足桿長(zhǎng)條件，再看機(jī)架的位置。例題：如圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知lBC=50mm,lCD=35mm,lAD=30mm,AD為機(jī)架。若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB為曲柄，求lAB的最大值；若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求lAB的最小值；若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求lAB的數(shù)值；ABCD例題：如圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知lBC=50mm,lCD=35mm,lAD=30mm,AD為機(jī)架。若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求lAB的數(shù)值；ABCD分析：有兩種方式可以獲得雙搖桿機(jī)構(gòu)。第一種方式：滿足桿長(zhǎng)條件，以最短桿的對(duì)桿為機(jī)架；第二種方式：不滿足桿長(zhǎng)條件?，F(xiàn)機(jī)架已定，但BC桿不是最短桿，因此只能通過(guò)第二種方式即不滿足桿長(zhǎng)條件來(lái)獲得雙搖桿機(jī)構(gòu)AB桿可能是最短桿，可能是最長(zhǎng)桿，還可能為中間桿（AD為最短桿，BC為最長(zhǎng)桿）解：①若AB桿是最短桿ABCD503530lAB+lBC>lAD+

lCDlAB>30+35

–50=15（mm）lAB>lAD+

lCD–lBC四邊形中：lAB<lAD+

lCD+lBC=30+35+50=115（mm）②若AB桿是最長(zhǎng)桿，則有l(wèi)AD+lAB>

lBC

+lCDlAB>lBC+

lCD–lAD=50+35

–30=55（mm）③若AB桿是中間桿，則有l(wèi)AD+lBC>

lAB

+lCDlAB<lAD+

lBC

–lCD=30+50

–35=45（mm）lAB≤30（mm）綜合上述三種情況，則有

15mm<lAB<45mm或者55mm<lAB<115mmlAB≥30mm當(dāng)曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，通常把從動(dòng)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度快慢不同的運(yùn)動(dòng)稱為急回運(yùn)動(dòng)。2、急回特性

極位夾角q（銳角）

行程速比系數(shù)K通常把從動(dòng)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)平均速度的比值(大于1)稱為行程速比系數(shù)，用K表示。DabdccabA節(jié)省空行程的時(shí)間，節(jié)省動(dòng)力，提高生產(chǎn)率。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。壓力角：從動(dòng)件受力方向與受力點(diǎn)線速度方向之間所夾的銳角。傳動(dòng)角:壓力角的余角即連桿與從動(dòng)件間所夾的銳角。3、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置在連桿機(jī)構(gòu)中，為度量方便，常用壓力角的余角即連桿與從動(dòng)件間所夾的銳角(傳動(dòng)角)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的傳力性能。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)出現(xiàn)最小傳動(dòng)角的位置正好是傳力效果最差的位置，也是檢驗(yàn)其傳力性能的關(guān)鍵位置。設(shè)計(jì)要求：3、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置所謂死點(diǎn)位置就是指從動(dòng)件的傳動(dòng)角等于零或者壓力角等于90時(shí)機(jī)構(gòu)所處的位置。DabdccabA如何確定機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置？分析B、C點(diǎn)的壓力角=90機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，從動(dòng)件會(huì)出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)方向不確定的現(xiàn)象。

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（搖桿為主動(dòng)件）AB與BC共線時(shí)或者機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)存在四桿機(jī)構(gòu)是否存在死點(diǎn)位置，決定于從動(dòng)件是否與連桿共線。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（曲柄為主動(dòng)件）無(wú)死點(diǎn)存在雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)也存在死點(diǎn)。當(dāng)平行四邊形機(jī)構(gòu)的四個(gè)鉸鏈中心處于同一條直線上時(shí)，將出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定狀態(tài)。在機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，則是利用第三個(gè)平行曲柄來(lái)消除平行四邊形機(jī)構(gòu)在這種死點(diǎn)位置的運(yùn)動(dòng)不確定性。雙曲柄機(jī)構(gòu)也存在死點(diǎn)利用構(gòu)件慣性雙搖桿機(jī)構(gòu)也存在死點(diǎn)。利用死點(diǎn)加緊工件飛機(jī)起落架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)與擺動(dòng)的轉(zhuǎn)換，若要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng)的轉(zhuǎn)換怎么辦?轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄搖塊機(jī)構(gòu)314A2BC314A2BC移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)演化應(yīng)用實(shí)例B234C1A自卸卡車舉升機(jī)構(gòu)ACB1234應(yīng)用實(shí)例B34C1A2應(yīng)用實(shí)例4A1B23C應(yīng)用實(shí)例13C4AB2應(yīng)用實(shí)例A1C234Bφ導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)314A2BC導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)314A2BC314A2BC直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)手搖唧筒BC3214AABC32142、含有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊桿機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)十字滑塊聯(lián)軸器橢圓儀機(jī)構(gòu)長(zhǎng)把雨傘機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖3、可伸展機(jī)構(gòu)折疊雨傘機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖剪叉式機(jī)構(gòu)剪叉式機(jī)構(gòu)屬于平面連桿機(jī)構(gòu)，完全折疊后成為緊密的捆裝，展開后達(dá)到工作狀態(tài)。特點(diǎn)1、良好的可折疊性和空間伸展性2、運(yùn)動(dòng)單元模塊化3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉活動(dòng)帳篷可伸縮晾衣架IEU平面四桿機(jī)構(gòu)基本形式(全轉(zhuǎn)動(dòng)副)演化形式(有一個(gè)移動(dòng)副)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

雙曲柄機(jī)構(gòu)

雙搖桿機(jī)構(gòu)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

搖塊機(jī)構(gòu)

定塊機(jī)構(gòu)

四桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副都是低副,構(gòu)件接觸面為平面或圓柱面,因而壓強(qiáng)小,可以承受較大的載荷；

利用平面連桿機(jī)構(gòu)中的連桿可滿足多