機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第九章 連桿傳動

契貝謝夫四足步行機(jī)構(gòu)一、組成連桿傳動：由若干個剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接而成，構(gòu)件大多呈桿狀，又稱連桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)：所有桿件在同一平面或平行平面內(nèi)運(yùn)動。二、特點(diǎn)

面接觸→壓強(qiáng)小，易潤滑，磨損??；接觸面簡單，易加工，成本低，并可保證精度。

構(gòu)件和運(yùn)動副多，累積誤差大；要精確實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)困難。慣性力難平衡，不宜用于高速。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)§1連桿傳動的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用三、應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器中?！?鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其特性曲柄：能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿。搖桿：只能作往復(fù)擺動的連架桿。機(jī)架：固定不動的桿4。連架桿：與機(jī)架相連的桿1、3。連桿：不與機(jī)架直接聯(lián)接的桿2。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：全部由回轉(zhuǎn)副組成的平面四桿機(jī)構(gòu)。組成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)

分類(有無曲柄)——四桿機(jī)構(gòu)最基本的形式一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

圖示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，AB為曲柄，CD為搖桿。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性：搖桿的極限位置和擺角

曲柄與連桿兩次共線時，搖桿達(dá)到極限位置。ψ——搖桿的擺角 θ——極位夾角急回特性AB1→AB2：φ1=180°+θC1→C2（工作行程）AB2→AB1：φ2=180°-θC2→C1（空回行程）C1→C2：慢C2→C1：快——急回特性→C點(diǎn)平均速度∵t1>t2∴v1<v2定量描述：行程速比系數(shù)→——用于設(shè)計(jì)應(yīng)用：利用快速的空回行程，可提高生產(chǎn)率。如牛頭刨床壓力角和傳動角壓力角

：力與速度方向所夾銳角。F→

↓→有效分力↑→傳動有利壓力角的大小是判斷機(jī)構(gòu)傳動性能好壞的標(biāo)志。FFtFaFtVc

ABCD1234

Ft=F·cos

--有效分力Fa=F·sin

--徑向分力為便于度量，常用傳動角。傳動角

：連桿與從動搖桿間所夾銳角，也是

的余角。

=90°-

↑→↓→對傳動有利設(shè)計(jì)時，應(yīng)保證

min≥40°最小傳動角位置：曲柄與機(jī)架共線位置。AB’C’D：’min=∠B’C’DAB”C”D：”min=180°-∠B”C”D（若為鈍角）

min=min[’min,”min]1234

死點(diǎn)位置圖示縫紉機(jī)傳動機(jī)構(gòu)，踏板為原動搖桿，曲軸為從動曲柄。使用中可能出現(xiàn)：踏不動或帶輪反轉(zhuǎn)現(xiàn)象?FABCD

連桿與曲柄共線，F(xiàn)通過鉸鏈中心A，無法驅(qū)動曲柄。由機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置造成死點(diǎn)：連桿與從動曲柄（或從動搖桿）共線。解決辦法：◆利用回轉(zhuǎn)構(gòu)件的慣性沖過死點(diǎn)。

◆對從動件施加額外的力。

◆

多組機(jī)構(gòu)死點(diǎn)錯開。利用死點(diǎn)：飛機(jī)起落架二、雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個連架桿均為曲柄。旋轉(zhuǎn)式水泵平行雙曲柄機(jī)構(gòu)：兩相對構(gòu)件等長。正平行四邊形機(jī)構(gòu)：對邊平行BC平移，不旋轉(zhuǎn)。應(yīng)用：天平、蒸汽機(jī)車蒸汽機(jī)車車輪聯(lián)動裝置原理示意圖反平行四邊形機(jī)構(gòu)：不平行三、雙搖桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：兩連架桿均為搖桿。等腰梯形機(jī)構(gòu)——兩搖桿等長應(yīng)用：汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)一、存在曲柄的條件

保證曲柄與機(jī)架實(shí)現(xiàn)兩次共線，即存在△B’C’D和△B”C”D?！鰾’C’D中：1234l4-l1+l2≥l3→l1+l3≤l2+l4l4-l1+l3≥l2→l1+l2≤l3+l4△B”C”D中：l1+l4≤l2+l3三式兩兩相加：l1≤l4l1≤l2l1≤l3存在一個曲柄的條件（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)條件）：

l最短桿+l最長桿≤l其余1+l其余2(存在曲柄的必要條件)

曲柄為最短桿（最短桿為連架桿）?！?鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的尺寸關(guān)系及其演化形式123CB4AD以最短桿相鄰的桿作機(jī)架——

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（最短桿作連架桿）以最短桿作機(jī)架——雙曲柄機(jī)構(gòu)以最短桿相對的桿作機(jī)架(最短桿作連桿)——雙搖桿機(jī)構(gòu)滿足：l最短桿+l最長桿≤l其余1+l其余2時：二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化

轉(zhuǎn)動副→移動副對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)R→∞偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2134567,8

取不同構(gòu)件為固定件曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)l1<l2：轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿l1>l2：擺動導(dǎo)桿牛頭刨床

擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)雙偏心輪機(jī)構(gòu)滑塊內(nèi)置偏心輪機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)123④兩個移動副正弦機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)s=l1sin

§4平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

基本問題兩類：

1.實(shí)現(xiàn)已知的運(yùn)動規(guī)律。

2.實(shí)現(xiàn)已知的從動件運(yùn)動軌跡。設(shè)計(jì)方法

圖解法——簡便直觀，但設(shè)計(jì)精度低；解析法——精度高，應(yīng)用最為廣泛；

實(shí)驗(yàn)法——試湊，精度低，必要時采用。

四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，就是根據(jù)給定的運(yùn)動條件來確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的尺寸參數(shù)。一、按給定從動件的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1.已知滑塊的兩個極限位置，設(shè)計(jì)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。ABCB1B2C1C2H123已知滑塊行程H，求l1和l2。H=lAC2-lAC1=(l1+l2)-(l2-l1)=2l1l1=H/2

l1=H/2,C1、C2連線上確定出A

無窮多解；考慮輔助條件,=l2/l1,=3~5,

一定,唯一解。2.已知搖桿長度l3及其兩個極限位置，設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)已知l3及ψ，求l1、l2、l4。l2=(lAC2+lAC1)/2l1=(lAC2-lAC1)/2lAC1=l2-l1lAC2=l2+l1過程：根據(jù)結(jié)構(gòu)確定A點(diǎn)確定A點(diǎn)有很多方案，但必須保證AB為曲柄。量出lAC1、lAC2→l1、l2，l4=lAD。假設(shè)AD水平AC1B2C2B13.已知連桿長度及其兩個位置，設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。AD鉸鏈A、D位于連桿對應(yīng)點(diǎn)連線的垂直平分線上。只給定連桿兩個位置時，有無窮解。若給定連桿的三個位置，則有唯一解。如何實(shí)現(xiàn)爐門打開后自動停在B2C2位置？已知:搖桿長度l3,擺角ψ和行程速比系數(shù)K,設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。二、按給定行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟：

1）根據(jù)行程速比系數(shù)K,求極位夾角

;D90°-θAMNC1C2B1B2Oθ2）任選固定鉸鏈中心D，確定l3兩個極限位置C1DC2D;3）連接C1C2,∠C2C1O=90

-,∠C1C2O=90

-;4)以O(shè)為圓心OC2為半徑作圓,并在圓上任選鉸鏈A的位置,得l4;5）由共線關(guān)系作出l1

、l2。三、給定兩連架桿的對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1解析法a、給定兩組對應(yīng)位置：無窮解b、給定三組對應(yīng)位置：精確解c、多余三組對應(yīng)位置：近似解設(shè)：l1=1,利用各桿投影關(guān)系,列出方程組2幾何實(shí)驗(yàn)法鶴式起重機(jī)攪拌機(jī)四、按給定點(diǎn)的軌跡