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    模塊5 常用機構和機械傳動 1 下載本文

    模塊5 常用機構和機械傳動

    單元21 平面連桿機構 課題1 運動副和運動簡圖

    一、運動副的概念

    由兩構件直接接觸組成的可動連接稱為運動副。 二、運動副的分類

    ??轉動副低副:兩構件間面接觸????移動副 ?高副:兩構件間線或點接觸???三、機構運動見圖

    用規定的構件和運動副符號來表示機構的簡化示意圖稱為機構簡圖。 用長度比例尺畫出的機構簡圖,稱為機構運動簡圖。 如圖是碎石機的運動簡圖:

    課題2 平面連桿機構

    全部用轉動副組成的平面四桿機構稱為鉸鏈四桿機構,按照連架桿是曲柄還是搖桿,將鉸鏈四桿機構分為三種基本型式:曲柄搖桿機構、雙曲柄機構和雙搖桿機構。

    C2B1A4D3

    鉸鏈四桿機構 攪拌機 一、 四桿機構的基本形式 1.曲柄搖桿機構

    曲柄搖桿機構的特點是它能將曲柄的整周回轉運動變換成搖桿的往復擺動,相反它也能將搖桿的往復擺動變換成曲柄的連續回轉運動。 2.雙曲柄機構

    兩連架桿均為曲柄的四桿機構稱為雙曲柄機構,如書圖5.4所示的慣性篩及圖5.5所示的機車車輛機構,均為雙曲柄機構。慣性篩機構中,主動曲柄AB等速回轉一周時,曲柄CD變速回轉一周,使篩子EF獲得加速度,從而將被篩選的材料分離。機車車輛機構是平行四邊行機構,它使各車輪與主動輪具有相同的速度,其內含有一個虛約束,以防止要曲柄與機架共線時運動不確定。

    機車車輛機構

    雙曲柄機構的特點之一就是能將等角速度轉動變為周期性變角速度轉動。機車車輛機構見圖5.3。 3.雙搖桿機構

    若四桿機構的兩連架桿均為搖桿,則此四桿機構稱為雙搖桿機構。在實際中的應用中,主要是通過適當的設計,將主動搖桿的擺角放大或縮小,使從動搖桿得到所需的擺角;或者利用連桿上某點的運動軌跡實現所需的運動。 1) 平面四桿機構的演化

    除前面介紹的三種基本型式的鉸鏈四桿機構以外,實際中還廣泛使用著其它型式的四桿機構,都可看作是從鉸鏈四桿機構演化面來的。 1.轉動副轉化成移動副(略) 2.擴大轉動副

    在曲柄搖桿機構中,當曲柄較短時,往往由于工藝、結構和強度等方面的需要,將轉動副B的銷軸半徑擴大到超過曲柄長度,使曲柄成為繞A點轉動的偏心輪機構。如圖5.4所示。

    2B1A4C3D1A4B2C3DAB142C3D 偏心輪機構 3.變換機架

    導桿機構在工程上常用作回轉式油泵、牛頭刨床和插床等工作機構。如書圖5.13為牛頭刨床的擺動導桿機構。 5.2 平面四桿機構的基本特性

    5.2.1鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件

    如圖5.5所示為鉸鏈四桿機構,圖中a、b、c、d分別代表各桿長度。若連架桿AB既能轉到AB1 ,又能轉到AB2的位置,則它就能繞A點整周轉動而為曲柄。此時各桿的長度應滿足:

    在△B1C1D中 a+b≤b+c (5-1)

    在△B2C2D中 (d-a)+b>c 即 a+c≤b+d (5-2)

    (d-a)+c>b

    即 a+b≤c+d (5-3)

    以上三式中考慮了機構極限情況用了≤號,然后將每兩式相加化簡后即得: A≤b; a≤c; a≤d (5-4) 由上可知,鉸鏈四桿機構中存在一個曲柄的條件是:

    CbBaB1AdB2DC1cC2

    鉸鏈四桿機構 1.曲柄是最短桿;

    2.最短桿與最長桿之和小于或等于(極限情況下)其余兩桿長度之和,此條件稱為“桿長之和條件”。

    進一步分析圖5.5還可得知,當AB為曲柄時,組成轉動副A及B的桿件均作相對整周回轉。因此,在滿足“桿長之和條件”下,若以最短桿為機架,它們之間的相對運動關系仍應保持不變,但此時兩連架桿(AD和BC)均為曲柄,而得雙曲柄機構。

    綜上所述,鉸鏈四桿機構具有曲柄的條件是:

    (1)最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和; (2)連架桿和機架中必有一桿是最短桿。 根據曲柄存在條件還可得到如下推論: 1)當最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和時,則不論取何桿為機架,都只能得到雙搖桿機構。

    2)若四桿機構中最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿之和,當最短桿的鄰邊是機架時,機構成為曲柄搖桿機構;當最短桿本身為機架時成為雙曲柄機構;當最短桿的對面桿為機架時成為雙搖桿機構。 2)壓力角和傳動角

    機構在運轉過程中,α角是不斷變化的。壓力角的余角γ稱為傳動角。如書圖5.15所示,其中連桿BC與從動件CD之間所夾的銳角δ也等于傳動角γ。γ愈大對機構工作愈有利。由于傳動角易于觀察和測量,因此工程上常以傳動角γ來衡量機構的傳動性能。為了使傳動角不致過小,常要求其最小值γmin大于許用傳動角[γ]。[γ]一般取為400~500。 3)急回運動

    一般用行程速度變化系數(簡稱行程速比系數)K來衡量機構的急回運動。K 的定義為從動件回程平均角速度和工作行程平均角速度之比。機構具有急回特性,必有K > 1,則極位夾角θ≠0。極位夾角的定義是指當機構的從動件分別位于兩個極限位置時,主動件曲柄的兩個相應位置之間所夾的銳角。θ和K 之間的關系為:

    V1C1C2/t2t1?1180???K??????VCC/tt?180?? (5-5) 212122 K

    ??180?K?1K?1 (5-6)

    在各種形式四桿機構中,只要極位夾角θ≠0,則該機構具有急回特性,且θ角越大,急回程度就越大。生產中使用的牛頭刨床及往復式運輸機等機械,就是利用急回特性縮短了非生產時間,提高了生產效率。 5.2.4 死點

    在鉸鏈四桿機構中,當連桿與從動件處于共線位置時,主動件通過連桿傳給從動件的驅動力必通過從動件鉸鏈的中心,也就是說驅動力對從動件的回轉力矩等于零。對于傳動機構來說,機構有死點位置是不利的,為了使機構能順利地通過死點位置,通常在曲柄軸上安裝飛輪,利用飛輪的慣性來渡過死點位置,例如家用縫紉機中的曲柄搖桿機構(將踏板往復擺動變換為帶輪單向轉動),就是借助于帶輪的慣性來通過死點位置并使帶輪轉向不變的。





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