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1、第二章 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計,教學(xué)基本要求,重點(diǎn)與難點(diǎn)分析,典型例題分析,自測試題,教學(xué)基本要求,2. 能根據(jù)四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件，熟練判斷鉸鏈 四桿機(jī)構(gòu)的基本類型。,1.了解組成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件的名稱，熟悉鉸 鏈四桿機(jī)構(gòu)的等基本概念。,3. 掌握按行程速比系數(shù)和給定連桿位置設(shè)計四桿機(jī) 構(gòu)的作圖法 。,重點(diǎn)與難點(diǎn)分析,本章重點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性及其設(shè)計； 本章難點(diǎn)：用作圖法設(shè)計四桿機(jī)構(gòu) 。,1.極位夾角：機(jī)構(gòu)中從動搖桿處于兩極限位置時，原動曲柄的相應(yīng)兩位置之間所夾的銳角。,，表示機(jī)構(gòu)具有急回特性，且極位夾角愈大，機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動就愈顯著，所以，要判斷一個機(jī)構(gòu)是否有急回特性，就要找出

2、極位夾角。,例如，一個對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，因其極位夾角 機(jī)構(gòu)就沒有急回特性；但一個偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，因其極位夾角 ，機(jī)構(gòu)就有急回特性；擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的擺角與其極位夾角相等，它有急回特性，但轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)就沒有急回特性 。,2.壓力角與傳動角：在四桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)不計摩擦?xí)r，主動件通過連桿作用在從動件上的力的作用線與其受力點(diǎn)出的速度方向之間所夾的銳角，稱為機(jī)構(gòu)在此位置的壓力角，而把壓力角的余角，即連桿與從動搖桿所夾的銳角，稱為傳動角。,它們常用來衡量機(jī)構(gòu)的傳動性能。傳動角愈大，即壓力角愈小，機(jī)構(gòu)的傳動性能愈好，效率愈高。,多數(shù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動中的傳動角是變化的。為了使機(jī)構(gòu)傳動質(zhì)量良好，一般規(guī)定機(jī)構(gòu)的最小傳動角

3、 。為了檢查機(jī)構(gòu)的最小傳動角，需要確定最小傳動角的位置。通過分析可知：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一；曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與導(dǎo)路垂直的位置；導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在任何位置最小傳動角都等于90o。,3. 死點(diǎn)：當(dāng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)傳動角 時，其壓力角=90o，作往復(fù)運(yùn)動的原動件通過連桿作用于從動曲柄上的力恰好通過從動件的轉(zhuǎn)動副中心，致使從動件不能轉(zhuǎn)動，機(jī)構(gòu)的這種位置，稱為死點(diǎn)位置。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)或曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若以搖桿或滑塊為主動件，則曲柄與連桿共線的位置，就是死點(diǎn)位置。,注意：死點(diǎn)、自鎖與機(jī)構(gòu)自由度小于等于零的區(qū)別。自由度小于等于零，表明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間不可作相對運(yùn)動；

4、死點(diǎn)是指不計摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)所處的特殊位置，可,借助慣性或采用機(jī)構(gòu)錯位排列的方法，使機(jī)構(gòu)能順利通過死點(diǎn)位置而正常運(yùn)轉(zhuǎn)；而自鎖是指機(jī)構(gòu)在考慮摩擦的情況下，當(dāng)驅(qū)動力的作用方向滿足一定的幾何條件時，雖然機(jī)構(gòu)的自由度大于零，但機(jī)構(gòu)仍無法運(yùn)動的現(xiàn)象。,4. 平面四桿機(jī)構(gòu)的作圖法：用作圖法設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)是根據(jù)設(shè)計要求及各鉸鏈之間相對運(yùn)動的幾何關(guān)系通過作圖來確定四個鉸鏈的位置。,根據(jù)不同的設(shè)計要求，作圖法設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)可分為兩種類型。,1）按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機(jī)構(gòu) ：,已知：行程速比系數(shù)K，搖桿CD的長度lCD ，搖桿的 擺角，設(shè)計此四桿機(jī)構(gòu)。,設(shè)計的實質(zhì)是：確定曲柄的固定鉸鏈中心A 的位置，進(jìn)而

5、定出其余三桿長度。,設(shè)計方法是：先根據(jù)行程速比系數(shù)K 由公式 求出極位夾角，根據(jù)幾何條件作出搖桿的兩個極限位置C1D和C2D；由C1、C2點(diǎn)各作與C1C2 連線夾角為 的直線相交于O點(diǎn)；以O(shè)點(diǎn)為圓心，OC1為半徑畫圓，A 點(diǎn)即在此圓上，可由其它附加條件確定。,2）按預(yù)定的連桿位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)：,設(shè)計方法是：此類問題可用求圓心法來解決，即作鉸鏈B各位置點(diǎn)連線B1B2 、B2B3的中垂線，兩中垂線的交點(diǎn)即為固定鉸鏈中心A。同理，作鉸鏈C各位置點(diǎn)連線C1C2、 C2C3的中垂線，兩中垂線的交點(diǎn)即為固定鉸鏈中心D。,已知：連桿BC的三個預(yù)定位置B1C1、B2C2和B3C3,設(shè)計的實質(zhì)是：求固

6、定鉸鏈中心的位置,若僅給定連桿BC的兩個預(yù)定位置，則設(shè)計的四桿機(jī)構(gòu)有無窮多解。,典型例題分析,例2-1 在圖2-1a 所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知各桿長度為lAB =20mm，lBC=60mm，lCD=85mm， lAD=50mm ，,1、試判斷該機(jī)構(gòu)是否有曲柄； 2、判斷此機(jī)構(gòu)是否存在急回特性？若存在，試確定其極位夾角，并估算行程速比系數(shù) ； 3、若以構(gòu)件AB為主動件，畫出機(jī)構(gòu)的最小傳動角的位置； 4、在什么情況下機(jī)構(gòu)存在死點(diǎn)位置？,圖2-1,解：1、因為lAB+lCD=20+85=105mm< lBC+lAD=60+50=110mm 且連架桿AB為最短桿,故，AB桿就是曲柄，該機(jī)構(gòu)是

7、曲柄搖桿機(jī)構(gòu),2、取比例尺=1mm/mm ，作搖桿CD處在兩個極限位置時的機(jī)構(gòu)位置圖 AB1C1D 和 AB2C2D ，如圖 b 所示。圖中，C1 AC2 為極位夾角。,由圖中量得：=59o,故該機(jī)構(gòu)有急回特性。,故，可求得：K= ( 180o+ ) / ( 180o ) = ( 180o + 59o) / ( 180o - 59o) = 1.98,3、若以曲柄AB為主動件，則機(jī)構(gòu)在曲柄AB與機(jī)架AD共線的兩個位置之一存在最小傳動角min,由圖可得：min= BCD =15o,4、當(dāng)以搖桿CD為主動件，則從動件AB與連桿BC共線的兩個位置AB1C1D和AB2C2D，即為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位

8、置。,自 測 試 題,一、 判斷題（正確：T，錯誤：F）,1.平面連桿機(jī)構(gòu)是低副機(jī)構(gòu)，其接觸處壓強(qiáng)較小，因此適用于受力較大的場合。,2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)通過機(jī)架的轉(zhuǎn)換，就一定可以得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。,3.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)如有曲柄存在，則曲柄必為最短構(gòu)件 。,4.在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為主動件時，機(jī)構(gòu)沒有死點(diǎn) 。,答 案,5.在擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為主動件時，曲柄在任何位置時其傳動角均相同 。,6.極位夾角 0 的四桿機(jī)構(gòu)，一定有急回特性。,7.在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，只有當(dāng)曲柄與滑塊導(dǎo)路垂直時，傳動角才可能出現(xiàn)最小值。,8.傳動角就是連桿與從動件的夾角。,9.連桿機(jī)構(gòu)任一位置的傳動

9、角與壓力角之和恒等于90o。,10.從傳力效果來看，傳動角越大越好，壓力角越小越好。,答 案,二、填空題,1.平面連桿機(jī)構(gòu)是構(gòu)件用______連接而成的機(jī)構(gòu)，當(dāng)平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動副都是______ ，則稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。,2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本形式是____、 ____和___ 。它們是按照______來確定的。,3.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定不動的桿稱為_ ___ ，不與機(jī)架直接連接的桿稱為____ ，用轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接的桿稱為_____。,4.機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時，其傳動角等于__，壓力角等于___。,5.平行四邊形機(jī)構(gòu)的極位夾角=___ ,它的行程速比系數(shù)K____。,6.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化成

10、其它形式的四桿機(jī)構(gòu)常有三種方法，它們是______、________和_______。,7.一對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若以滑塊為機(jī)架，則將演化成___________機(jī)構(gòu)。,8.曲柄為主動件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)從動搖桿處于兩極限位置時，________在該位置所夾的銳角，稱為極位夾角。,9.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，_____角越大，對機(jī)構(gòu)的傳動越有利。,10.死點(diǎn)是指不計摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)所處的特殊位置，可借助_____或采用_____的方法使機(jī)構(gòu)能順利通過死點(diǎn)位置而正常運(yùn)轉(zhuǎn)。,三、選擇題,1.下面 不是平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。,A. 運(yùn)動副是面接觸，故壓強(qiáng)小、耐磨損； B. 運(yùn)動副制造簡單，容易獲得較高的制造精

11、度； C. 容易實現(xiàn)多種運(yùn)動形式的轉(zhuǎn)換； D. 容易精確地實現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律。,答 案,2.四桿長度不等的雙曲柄機(jī)構(gòu)，若主動曲柄作連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動則從動曲柄將________。,A. 勻速轉(zhuǎn)動 B. 間歇轉(zhuǎn)動 C. 周期變速轉(zhuǎn)動 D. 往復(fù)擺動,3.平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動曲柄作勻速轉(zhuǎn)動，則從動曲柄將______。,A. 勻速轉(zhuǎn)動 B. 間歇轉(zhuǎn)動 C. 周期變速轉(zhuǎn)動 D. 往復(fù)擺動,答 案,A. 改變導(dǎo)桿長度 B. 改變曲柄長度 C. 改變機(jī)架長度 D. 改變曲柄轉(zhuǎn)速,4.改變擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿擺角的有效方法是_____。,5.桿長不等的鉸鏈

12、四桿機(jī)構(gòu)，若以最短桿為機(jī)架，則是___機(jī)構(gòu)。,A. 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) B. 雙曲柄機(jī)構(gòu) C. 雙搖桿機(jī)構(gòu) D. 雙曲柄機(jī)構(gòu)或雙搖桿機(jī)構(gòu),答 案,6.當(dāng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的原動曲柄位于_______時，機(jī)構(gòu)的傳動角最小。,A. 曲柄與連桿共線的兩個位置之一 B. 曲柄與機(jī)架相垂直的位置 C. 曲柄與機(jī)架共線的兩個位置之一 D. 搖桿與機(jī)架相垂直時對應(yīng)的曲柄位置,7.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的壓力角是指，在不計摩擦情況下，連桿作用于______上的力與該力作用點(diǎn)的速度間所夾的銳角。,A. 主動件 B. 從動件 C. 機(jī)架 D. 連架桿,答 案,A. 2 個 B. 3 個 C. 4 個 D. 5

13、 個,A. 90 B. 45 C. 60 D. 30,10.下列機(jī)構(gòu)中：1) 對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、2) 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、3) 平行雙曲柄機(jī)構(gòu)、4) 擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、5) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)原動件均為曲柄時，上述_____機(jī)構(gòu)有急回運(yùn)動特性。,9.擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K=2， 則該機(jī)構(gòu)的擺角為__。,8. 有一對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄長為100mm，則滑塊的行程是__________。,A. 50mm B. 100mm C. 200mm D. 400mm,答 案,一、判斷題 T、F、F、T、 T 、6T 、7F 、8F 、9T 、10T,答 案,三、選擇題 1D、 C、A、 B、D 、 6C 、7B 、 8C 、9C 、10B,,,,,,,,