機械基礎

第十章常用機構復習

機構的組成原理運動副、高副、低副、自由度動力機器：內燃機、發電機、電動機等工作機器：電風扇、洗衣機等挖土機、攪拌機等切削機床、織布機、包裝機美女模特機器人的面部裝有8個馬達，能作出許多表情，仿真度極高。現代機器：機器人連桿機構凸輪機構齒輪機構間歇運動機構平面連桿機構平面連桿機構：構件之間的相對運動是平面運動。連桿機構分類5.1平面連桿機構平面四桿機構平面多桿機構：五個或五個以上的構件組成的連桿機構。最簡單的平面連桿機構由四個構件組成，簡稱平面四桿機構。四桿機構是具有轉換運動功能而構件數目最少的平面連桿機構。一、鉸鏈四桿機構——全部由轉動副組成的平面四桿機構，它是平面四桿機構最基本的形態。鉸鏈四桿機構ABCDAD：機架AB、CD：連架桿BC：連桿連架桿：定軸轉動連桿：平面運動一、鉸鏈四桿機構1、曲柄搖桿機構曲柄——能繞機架上的轉動副作整周回轉的連架桿。搖桿——只能在某一角度范圍

(小于360°)內擺動的連架桿。曲柄搖桿機構特點是：既能將曲柄的整周轉動變換為搖桿的往復擺動，又能將搖桿的往復擺動變換為曲柄的連續回轉運動。曲柄搖桿機構應用縫紉機踏板機構曲柄搖桿機構—汽車前窗刮雨器飛剪攪拌器曲柄搖桿機構—抽油機電影放映機拉片機構2、雙曲柄機構曲柄——能繞機架上的轉動副作整周回轉的連架桿。雙曲柄機構特點是：能將等角速度轉動轉變為周期性的變角速度轉動。

平行雙曲柄機構:當兩曲柄長度相等且平行時，稱為平行雙曲柄機構.反向雙曲柄機構:雙曲柄機構對邊都相等但互不平行.雙曲柄機構應用慣性篩的四桿機構ABCD便是雙曲柄機構的應用。雙曲柄機構應用平行雙曲柄機構的兩曲柄的旋轉方向相同，角速度也相等

。反向雙曲柄的旋轉方向相反，且角速度也不相等。車門啟閉機構中，當主動曲柄AB轉動時，通過連桿BC使從動曲柄CD朝反向轉過，從而保證兩扇車門能同時開啟和關閉。雙曲柄機構應用3、雙搖桿機構兩個連架桿均為搖桿。雙搖桿機構應用起重機在雙搖桿機構中，若兩搖桿長度相等，則形成等腰梯形機構。雙搖桿機構應用汽車前輪轉向機構曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構平面連桿機構鉸鏈四桿機構四桿機構二、鉸鏈四桿機構的工作特性1、鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件藍色三角形成立紅色三角形成立a最短abcd該機構中構件a最短，構件a能否整周回轉？最短桿與最長桿之和小于等于其它兩桿長度之和以最短桿1為機架以最短桿1相鄰構件2為機架以最短桿1相鄰構件4為機架以最短桿1對面構件3為機架雙曲柄機構曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構雙搖桿機構◆最短桿與最長桿之和小于等于其它兩桿長度之和◆最短桿是連架桿或機架曲柄存在條件：雙曲柄機構曲柄搖桿機構雙搖桿機構機構類型判斷：◆先判斷是否滿足桿長條件，若不，則為雙搖桿機構◆若滿足桿長條件，再看機架的位置。例題：如圖所示鉸鏈四桿機構中，已知lBC=50mm,lCD=35mm,lAD=30mm,AD為機架。若此機構為曲柄搖桿機構，且AB為曲柄，求lAB的最大值；若此機構為雙曲柄機構，求lAB的最小值；若此機構為雙搖桿機構，求lAB的數值；ABCD例題：如圖所示鉸鏈四桿機構中，已知lBC=50mm,lCD=35mm,lAD=30mm,AD為機架。若此機構為雙搖桿機構，求lAB的數值；ABCD分析：有兩種方式可以獲得雙搖桿機構。第一種方式：滿足桿長條件，以最短桿的對桿為機架；第二種方式：不滿足桿長條件。現機架已定，但BC桿不是最短桿，因此只能通過第二種方式即不滿足桿長條件來獲得雙搖桿機構AB桿可能是最短桿，可能是最長桿，還可能為中間桿（AD為最短桿，BC為最長桿）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桿是最長桿，則有lAD+lAB>

lBC

+lCDlAB>lBC+

lCD–lAD=50+35

–30=55（mm）③若AB桿是中間桿，則有lAD+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當曲柄等速回轉的情況下，通常把從動件往復運動速度快慢不同的運動稱為急回運動。2、急回特性

極位夾角q（銳角）

行程速比系數K通常把從動件往復運動平均速度的比值(大于1)稱為行程速比系數，用K表示。DabdccabA節省空行程的時間，節省動力，提高生產率。壓力角愈小，機構的傳力效果愈好。所以，衡量機構傳力性能，可用壓力角作為標志。壓力角：從動件受力方向與受力點線速度方向之間所夾的銳角。傳動角:壓力角的余角即連桿與從動件間所夾的銳角。3、機構的死點位置在連桿機構中，為度量方便，常用壓力角的余角即連桿與從動件間所夾的銳角(傳動角)檢驗機構的傳力性能。傳動角愈大，機構的傳力性能愈好，反之則不利于機構中力的傳遞。機構運轉過程中，傳動角是變化的，機構出現最小傳動角的位置正好是傳力效果最差的位置，也是檢驗其傳力性能的關鍵位置。設計要求：3、機構的死點位置所謂死點位置就是指從動件的傳動角等于零或者壓力角等于90時機構所處的位置。DabdccabA如何確定機構的死點位置？分析B、C點的壓力角=90機構處于死點位置，從動件會出現卡死或運動方向不確定的現象。

曲柄搖桿機構（搖桿為主動件）AB與BC共線時或者機構有死點存在四桿機構是否存在死點位置，決定于從動件是否與連桿共線。曲柄搖桿機構（曲柄為主動件）無死點存在雙曲柄機構和雙搖桿機構也存在死點。當平行四邊形機構的四個鉸鏈中心處于同一條直線上時，將出現運動不確定狀態。在機車車輪聯動機構中，則是利用第三個平行曲柄來消除平行四邊形機構在這種死點位置的運動不確定性。雙曲柄機構也存在死點利用構件慣性雙搖桿機構也存在死點。利用死點加緊工件飛機起落架曲柄搖桿機構可以實現轉動與擺動的轉換，若要實現轉動與移動的轉換怎么辦?轉動導桿機構314A2BC曲柄滑塊機構314A2BC曲柄搖塊機構314A2BC314A2BC移動導桿機構四桿機構演化應用實例B234C1A自卸卡車舉升機構ACB1234應用實例B34C1A2應用實例4A1B23C應用實例13C4AB2應用實例A1C234Bφ導桿機構314A2BC曲柄滑塊機構314A2BC搖塊機構314A2BC導桿機構314A2BC曲柄滑塊機構314A2BC搖塊機構314A2BC314A2BC直動滑桿機構手搖唧筒BC3214AABC32142、含有兩個移動副的四桿機構雙轉塊桿機構雙滑塊機構十字滑塊聯軸器橢圓儀機構長把雨傘機構簡圖3、可伸展機構折疊雨傘機構簡圖剪叉式機構剪叉式機構屬于平面連桿機構，完全折疊后成為緊密的捆裝，展開后達到工作狀態。特點1、良好的可折疊性和空間伸展性2、運動單元模塊化3、結構簡單，成本低廉活動帳篷可伸縮晾衣架IEU平面四桿機構基本形式(全轉動副)演化形式(有一個移動副)曲柄搖桿機構

雙曲柄機構

雙搖桿機構

曲柄滑塊機構

導桿機構

搖塊機構

定塊機構

四桿機構平面連桿機構的優點平面連桿機構中的運動副都是低副,構件接觸面為平面或圓柱面,因而壓強小,可以承受較大的載荷；

利用平面連桿機構中的連桿可滿足多