《機(jī)械基礎(chǔ)》課件 學(xué)習(xí)情境三 平面連桿機(jī)構(gòu)

學(xué)習(xí)情境三平面連桿機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)成；掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型與判別方法；掌握平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性；熟悉四桿機(jī)構(gòu)的常用設(shè)計(jì)方法。DAYINTEMPLATE導(dǎo)入如圖所示，高速鐵路牽引供電系統(tǒng)中的接觸網(wǎng)通過(guò)受電弓不間斷地向電力機(jī)車（或動(dòng)車組）供應(yīng)電能，而受電弓的結(jié)構(gòu)形式是怎么樣的？它是如何完成升降動(dòng)作的？基本概念連桿機(jī)構(gòu)：由若干個(gè)剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接所組成的機(jī)構(gòu)。平面機(jī)構(gòu)：若各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件均在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，則稱為平面機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是：低副為面接觸，壓強(qiáng)低、磨損量少，而且構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的表面為圓柱面或平面，制造方便；又由于這類機(jī)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)常見的轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)及二者的相互轉(zhuǎn)換，所以廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器、儀表及操縱控制設(shè)備中。它的缺點(diǎn)是：低副中存在著間隙，機(jī)構(gòu)將不可避免地產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)誤差，且不易精確地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型（一）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)成1.機(jī)架——固定不動(dòng)的構(gòu)件（如構(gòu)件4）；2.連架桿——與機(jī)架相連接的構(gòu)件（如構(gòu)件1、構(gòu)件3）；連架桿按其運(yùn)動(dòng)特征的不同，又可分為曲柄和搖桿兩種。①曲柄——做整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的連架桿（如構(gòu)件1）。②搖桿——做往復(fù)擺動(dòng)的連架桿（如構(gòu)件3）。3.連桿——不與機(jī)架直接相連的構(gòu)件（如構(gòu)件2）。（二）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（二）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型2.雙曲柄機(jī)構(gòu)慣性篩移動(dòng)攝影臺(tái)升降機(jī)構(gòu)車門啟閉機(jī)構(gòu)（二）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型3.雙搖桿機(jī)構(gòu)起重機(jī)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)（三）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型判斷最短桿為連架桿時(shí)，此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)最短桿為機(jī)架時(shí)，此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和滿足該條件時(shí)不滿足該條件時(shí)最短桿為連桿時(shí)，此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)副變移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大平面四桿機(jī)構(gòu)的演化（一）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性——急回特性即曲柄為主動(dòng)件時(shí)，執(zhí)行構(gòu)件搖桿往復(fù)擺動(dòng)的兩個(gè)行程里速度不一致的現(xiàn)象機(jī)構(gòu)具有急回特性時(shí)必有K＞1，θ>0。平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性α——壓力角γ——傳動(dòng)角當(dāng)曲柄AB轉(zhuǎn)到與機(jī)架AD重疊共線和展開共線兩位置AB1、AB2時(shí)（如圖所示），傳動(dòng)角將出現(xiàn)極值。比較這兩個(gè)位置時(shí)的傳動(dòng)角，即可求得最小傳動(dòng)角。為了保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳力性能，設(shè)計(jì)時(shí)只要校核其中的較小值即可，通常應(yīng)使≥40°。對(duì)于高速和大功率的傳動(dòng)機(jī)械，應(yīng)使≥50°。（二）機(jī)構(gòu)的傳力特性1.壓力角與傳動(dòng)角此時(shí)就出現(xiàn)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)不確定的現(xiàn)象，本質(zhì)上是力作用于矩心使得轉(zhuǎn)矩為0。死點(diǎn)：連桿與曲柄共線/γ=0°時(shí)的位置2．死點(diǎn)位置克服死點(diǎn)的措施：可以利用從動(dòng)件的慣性來(lái)通過(guò)死點(diǎn)位置；增大從動(dòng)件的質(zhì)量；機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列的方法。死點(diǎn)的應(yīng)用：如圖所示，夾緊工件用的連桿式快速夾具就是利用死點(diǎn)位置來(lái)夾緊工件的。四、平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法（一）平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的兩類基本問(wèn)題1.實(shí)現(xiàn)剛體給定位置的設(shè)計(jì)2.實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)（二）平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法1.

按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（a)（b）圖利用已知連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

2.按給定行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)圖按K值設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

首先，根據(jù)行程速比系數(shù)K，計(jì)算極位夾角θ，即其次，任選一點(diǎn)D作為固定鉸鏈，如圖所示，并以此點(diǎn)為頂點(diǎn)作等腰三角形△DC2C1，使兩腰之長(zhǎng)等于搖桿長(zhǎng)CD（按適當(dāng)?shù)谋壤鲌D），∠C1DC2=Ψ。然后過(guò)C1點(diǎn)作C1N⊥C1C2，再過(guò)C2點(diǎn)作∠C1C2M=900-θ，得到直線C1N和C2M的交點(diǎn)為P。最后以線段為直徑作圓，則此圓周上任一點(diǎn)與C1，C2連線所夾之角度均為θ。