第3章 连杆机构分析及设计(2012)

1、机机 械械 原原 理理 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学2012年年3月月第三章第三章 连杆机构分析与设计连杆机构分析与设计3-1 3-1 概述概述连杆机构（1）由若干刚性构件用低副联接而成的）由若干刚性构件用低副联接而成的机构称为连杆机构机构称为连杆机构 连杆机构又称为低副机构连杆机构又称为低副机构一、定义与分类一、定义与分类（2）连杆机构可分为）连杆机构可分为 空间连杆机构空间连杆机构和和 平面连杆机构平面连杆机构空间连杆机构空间连杆机构平面连杆机构平面连杆机构二、连杆机构的优点二、连杆机构的优点 承受载荷大，便于润滑承受载荷大，便于润滑 制造方便，易获得较高的精度制造方便，易获得较高的精度

2、两构件之间的接触靠几何封闭实现两构件之间的接触靠几何封闭实现 实现多种运动规律和轨迹要求实现多种运动规律和轨迹要求 承受载荷大，便于润滑承受载荷大，便于润滑 制造方便，易获得较高的精度制造方便，易获得较高的精度 两构件之间的接触靠几何封闭实现两构件之间的接触靠几何封闭实现 实现多种运动规律和轨迹要求实现多种运动规律和轨迹要求三、连杆机构的缺点三、连杆机构的缺点 惯性力不易平衡惯性力不易平衡 不易精确实现各种运动规律和轨迹要求不易精确实现各种运动规律和轨迹要求 惯性力不易平衡惯性力不易平衡 不易精确实现各种运动规律和轨迹要求不易精确实现各种运动规律和轨迹要求实现预定运动规律实现预定运动规律实现预

3、定运动轨迹实现预定运动轨迹 只有只有9组组 值可以精确满足预定值可以精确满足预定的轨迹方程。的轨迹方程。, yx)(f)()(yyxxMM 只有只有5组组 、 值可以精确值可以精确满足预定的函数满足预定的函数 。)(f3-2 3-2 平面四杆机构的基本类型及其演化平面四杆机构的基本类型及其演化一、平面四杆机构的基本类型及应用一、平面四杆机构的基本类型及应用铰链四杆机构铰链四杆机构机架机架连架杆连架杆曲柄曲柄连架杆连架杆摇杆摇杆连杆连杆周转副周转副周转副周转副摆转副摆转副摆转副摆转副1234ABCD平面四杆机构的基本类型是一个铰链四杆机构。平面四杆机构的基本类型是一个铰链四杆机构。 1.1.曲柄

4、摇杆机构曲柄摇杆机构这个铰链四杆机构有三种基本形式。这个铰链四杆机构有三种基本形式。一个连架杆作整周转动；一个连架杆作整周转动；一个连架杆作摆动；一个连架杆作摆动；连杆作平面运动。连杆作平面运动。5634ADCB 2.2.双曲柄机构双曲柄机构两个连架杆都作整周转动；两个连架杆都作整周转动；连杆作平面运动。连杆作平面运动。平行四边形机构平行四边形机构对边长度相等且平行对边长度相等且平行实现水平升降实现水平升降反平行四边形机构反平行四边形机构对边长度相等但不且平行对边长度相等但不且平行实现两扇门同时开闭实现两扇门同时开闭 3.3.双摇杆机构双摇杆机构两个连架杆都作摆动；两个连架杆都作摆动；连杆作平

5、面运动。连杆作平面运动。鹤式起重机鹤式起重机汽车转向机构汽车转向机构二、平面四杆机构的演化二、平面四杆机构的演化平面四杆机构的演化方式平面四杆机构的演化方式(2) 改变相对杆长改变相对杆长(3) 选不同构件作机架选不同构件作机架 改变运动副类型改变运动副类型转动副转动副 移动副移动副 人们认为所有的四杆机构都是由四杆机构的基本形式演化来的。人们认为所有的四杆机构都是由四杆机构的基本形式演化来的。1 1、曲柄摇杆机构的演化、曲柄摇杆机构的演化改变运动副类型改变运动副类型转动副变成移动副转动副变成移动副改变构件改变构件相对尺寸相对尺寸改变构件相对尺寸改变构件相对尺寸e01234ABCD1234AB

6、CDe1234ABCD1234ABCD2 2、双曲柄机构的演化、双曲柄机构的演化改变运动副类型改变运动副类型转动副变成移动副转动副变成移动副转动导杆机构转动导杆机构改变构件改变构件相对尺寸相对尺寸1234ABCD01234ABCD1234ABCD改变运动副类型改变运动副类型转动副变成移动副转动副变成移动副双转块机构双转块机构改变构件改变构件相对尺寸相对尺寸1234ABCD1234ABCD1234ABCD1234ABCD2 2、双曲柄机构的演化、双曲柄机构的演化3 3、双摇杆机构的演化、双摇杆机构的演化改变运动副类型改变运动副类型转动副变成移动副转动副变成移动副移动导杆机构移动导杆机构改变构件改

7、变构件相对尺寸相对尺寸1234ABCD01234ABCD1234ABCD改变运动副类型改变运动副类型转动副变成移动副转动副变成移动副双滑块机构双滑块机构改变构件改变构件相对尺寸相对尺寸1234ABCD001234ABCD1234ABCD3 3、双摇杆机构的演化、双摇杆机构的演化4 4、曲柄滑块机构的演化、曲柄滑块机构的演化改变运动副类型改变运动副类型转动副变成移动副转动副变成移动副改变构件改变构件相对尺寸相对尺寸改变机架改变机架定为机架定为机架1234ABCD1234ABCD正弦机构正弦机构1234ABCD双滑块机构双滑块机构1234ABCD35 5、四杆机构基本类型的演化关系、四杆机构基本类

8、型的演化关系ABCD1234构件构件4为机架为机架曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构ABCD1234双曲柄机构双曲柄机构ABCD1234曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构ABCD1234构件构件3为机架为机架构件构件1为机架为机架构件构件2为机架为机架双摇杆机构双摇杆机构3-3 3-3 平面四杆机构有曲柄的条件平面四杆机构有曲柄的条件 及几个基本概念及几个基本概念一、一、平面四杆机构有曲柄的条件平面四杆机构有曲柄的条件1、铰链四杆机构有曲柄的条件、铰链四杆机构有曲柄的条件蓝色三角形成立蓝色三角形成立bdaccdabcbda红色三角形成立红色三角形成立ba-dcca-dbcba-daabcbcdda ABCD1B1

9、C2B2CDCB11DCB22比较比较bdaccdabcbdaba-dcca-dbcba-dcbdaa-dcbdacdaca-dbca-dbbdaba-dcba-dccbdaca-dbba-dcca ba da a最短最短abcd该机构中构件该机构中构件a最短，最短，构件构件a能否整周回转？能否整周回转？最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和最短杆是连架杆或机架最短杆是连架杆或机架cbdaca-dbba-dcca ba da a最短最短cbdacdbabdca最短杆与最长杆之和小于等于最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和。其它两杆长度之和。设

10、设b b最长最长cdba成立成立cbdabdca必然成立必然成立abcd再看这个例子再看这个例子构件构件a为什么不能整周回转？为什么不能整周回转？cbdaa a最短，最短，d d最长最长是否成立？是否成立？铰链四杆机铰链四杆机构有曲柄的构有曲柄的条件条件讨论讨论最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和这是铰链四杆运动链有周转副的几何条件这是铰链四杆运动链有周转副的几何条件abcddcba当最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和即当最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和即该式表明铰链四杆运动链有两个周转动副该式表明铰链四杆运动链有两个周转动副,

11、 ,并且这两个周转副在最短杆的两端。并且这两个周转副在最短杆的两端。最短杆是连架杆或机架最短杆是连架杆或机架abcd周转副周转副周转副周转副摆转副摆转副摆转副摆转副最短杆最短杆a a是机架时，连架杆是机架时，连架杆b,db,d都是曲柄都是曲柄最短杆最短杆a a是连架杆时，是连架杆时，b b或者或者d d是机架，是机架，a a是曲柄是曲柄c c是机架时，无曲柄是机架时，无曲柄双曲柄机构双曲柄机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构2、曲柄滑块机构有曲柄的条件、曲柄滑块机构有曲柄的条件构件构件1能通过能通过AB1位置的条件是：位置的条件是：beabea曲柄滑块机构有曲柄的条件是：曲柄滑块机

12、构有曲柄的条件是：beaAB1B2BabeC1C2C123构件构件1能通过能通过AB2位置的条件是：位置的条件是：3、导杆机构有曲柄的条件、导杆机构有曲柄的条件da 有曲柄，该机构是摆动导杆机构。有曲柄，该机构是摆动导杆机构。da 有曲柄，该机构是转动导杆机构。有曲柄，该机构是转动导杆机构。daABC1231B2BdABC1a231B2Bda 有曲柄，有曲柄，该机构是该机构是转导杆机转导杆机构。构。结结 论论导杆机构总导杆机构总是有曲柄的是有曲柄的dABC1a231B2B4、偏置导杆机构有曲柄的条件、偏置导杆机构有曲柄的条件e-da e-da 有曲柄，该机构是摆动导有曲柄，该机构是摆动导杆机构

13、。杆机构。有曲柄，该机构是摆动有曲柄，该机构是摆动导杆机构。导杆机构。deAB1a23CD1B2B1C2CdeAB1a23CD1B2B1C2Cedae-deda没有曲柄。没有曲柄。有曲柄，该机构是转动导杆机构。有曲柄，该机构是转动导杆机构。偏置导杆机构有偏置导杆机构有曲柄的条件是：曲柄的条件是：edae,dadaeAB123CD1B2B1C2CdeAB1a23CD1B2B1C2C结结论论二、压力角和传动角二、压力角和传动角FVScosSFW压力角：压力角：力力F F的作用线与力作用点绝对速度的作用线与力作用点绝对速度V V所夹的锐角所夹的锐角称为称为压力角压力角。传动角：传动角：压力角的余角压

14、力角的余角称为称为传动角传动角cosSFW在其它条件不变的情况下压力角在其它条件不变的情况下压力角越小，作功越小，作功W W越大越大压力角是机构传力性能的一个重要指标，它是力的利用率大小压力角是机构传力性能的一个重要指标，它是力的利用率大小的衡量指标。的衡量指标。bccoscbBDadcosdaBD222222222bc2adcosda-cbcos222290曲柄摇杆机构的压力角曲柄摇杆机构的压力角ABCDabcdFFtFncVminmax90180ABCDabcdcVminmaxnFtFF曲柄滑块机构的压力角曲柄滑块机构的压力角maxminAB1B2BabeC1C2C123三、急回运动和行程

15、速比系数三、急回运动和行程速比系数1. 极位夹角极位夹角 当机构从动件处于两极限位置时，主动件曲柄在两个相应当机构从动件处于两极限位置时，主动件曲柄在两个相应位置所夹的角位置所夹的角曲柄摇杆机构的极位夹角曲柄摇杆机构的极位夹角CADabd1BB1CC12曲柄滑块机构的极位夹角曲柄滑块机构的极位夹角摆动导杆机构的极位夹角摆动导杆机构的极位夹角eAB1BC1C12dAB1BD12212212. 2. 急回运动急回运动 当曲柄等速回转的情况下，通常当曲柄等速回转的情况下，通常把从动件往复运动速度快慢不同的运把从动件往复运动速度快慢不同的运动称为急回运动。动称为急回运动。Dabd2B1B2C1Ccca

16、b12A主动件主动件a a21ABAB 时间：时间：1t转角：转角：1运动：运动：从动件从动件c c21DCDC 1t12ABAB 时间：时间：2t转角：转角：2运动：运动：12DCDC 2t从动件从动件c c的平的平均角速度：均角速度：:DCDC2113t:DCDC1223t 1111180t1122180t21tt 33 通常把从动件往复运动平均速度的比通常把从动件往复运动平均速度的比值值(大于大于1)称为行程速比系数，用称为行程速比系数，用K表示。表示。11180KK180180K3. 行程速比系数行程速比系数K33K 度从动件慢速行程平均速度从动件快速行程平均速13t23t 11111

17、80t1122180t四、机构的死点位置四、机构的死点位置所谓死点位置就是指从动件的传动角等于零或者压力角等于所谓死点位置就是指从动件的传动角等于零或者压力角等于9090 时机构所处的位置。时机构所处的位置。1. 死点位置死点位置Dabd1B2B1C2CccabABC如何确定机构的如何确定机构的死点位置？死点位置？分析分析B、C点的压力角点的压力角曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死点曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死点无死点存在无死点存在DABCMBvBFCFCvC0BABMFB曲柄摇杆机构（摇杆为主动件）的死点曲柄摇杆机构（摇杆为主动件）的死点AB与与BC共线时共线时90B或者或者0B机构有死点

18、存在机构有死点存在DABCMBvBFCFCv0CBCDMFC曲柄滑块机构（曲柄为主动件）的死点曲柄滑块机构（曲柄为主动件）的死点eABCMBFBvCFCvABMFB0BCeABCBFBvCFCvB0C无死点存在无死点存在曲柄滑块机构（滑块为主动件）的死点曲柄滑块机构（滑块为主动件）的死点有死点存在有死点存在2. 2. 死点位置的应用死点位置的应用飞机起落架飞机起落架夹具夹具火车轮火车轮3. 3. 避免死点位置的危害避免死点位置的危害加虚约束的平行四边加虚约束的平行四边形机构形机构加虚约束的平行四边形加虚约束的平行四边形机构机构3-4 3-4 平面连杆机构的运动分析平面连杆机构的运动分析一、研究

19、机构运动分析的目的和方法一、研究机构运动分析的目的和方法位移分析可以：位移分析可以：进行干涉校验进行干涉校验确定从动件行程确定从动件行程 考查构件或构件上某点能否实现预定位置变化的要求。考查构件或构件上某点能否实现预定位置变化的要求。速度、加速度分析可以：速度、加速度分析可以：确定速度变化是否满足要求确定速度变化是否满足要求确定机构的惯性力、振动等确定机构的惯性力、振动等 1. 1. 目的目的图解法图解法解析法解析法实验法实验法 2. 2. 运动分析的基本方法运动分析的基本方法二、用速度瞬心法对平面机构作速度分析二、用速度瞬心法对平面机构作速度分析作平面运动的两个构件上瞬时相对速度等于零的点或

20、绝对速度作平面运动的两个构件上瞬时相对速度等于零的点或绝对速度相等的点相等的点( (等速重合点等速重合点) )，称为速度瞬心。，称为速度瞬心。速度瞬心的个数速度瞬心的个数：1. 1. 什么是速度瞬心？什么是速度瞬心？设有设有m个构件个构件1 1，2 2，3 3，4 4，m m21)-m(m1.2)-(m1)-(mK2. 2. 瞬心位置的确定瞬心位置的确定 (1) (1) 通过运动副直接连接的两个构件通过运动副直接连接的两个构件12P1221P12转动副连接的两个构件转动副连接的两个构件移动副连接的两个构件移动副连接的两个构件12MP1212高副连接的两个构件高副连接的两个构件（纯滚动）（纯滚动

21、）nnt12M12高副连接的两个构件高副连接的两个构件（存在滚动和滑动）（存在滚动和滑动）(2)(2)不直接连接的两个构件不直接连接的两个构件三心定理：三心定理：三个作平面平行运动的构件三个作平面平行运动的构件的三个瞬心必在同一条直线上。的三个瞬心必在同一条直线上。123K(K1,K2)vk2vk11323P23P133.3.用速度瞬心对平面机构作速度分析用速度瞬心对平面机构作速度分析11BLvBPvB2421234414P34P12P23P13P24P1ABCDBvCv224CPvC33LvC三、用解析法对平面连杆机构作速度和加速度分析三、用解析法对平面连杆机构作速度和加速度分析1.1.基本

22、方法基本方法解析法有很多种不同的方法解析法有很多种不同的方法,本教材采用本教材采用杆组法杆组法分分 解解基本杆组基本杆组建立基本杆建立基本杆组数学模型组数学模型按照基本杆组构成机构的按照基本杆组构成机构的顺序对机构进行运动分析顺序对机构进行运动分析2.2.杆组法运动分析的数学模型杆组法运动分析的数学模型(1) (1) 同一构件上点的运动分析同一构件上点的运动分析xyOiiArililBBA已知：已知：iAAiAAiiiAAyxyxllyxA ,),(位置方程：位置方程：iiABiiABlyylxxsincos根据该方程确定根据该方程确定B点的位置。点的位置。速度方程：速度方程：iiiABBii

23、iABBlyytylxxtxcossindd-ddiiiiiiABBiiiiiiABBllyytyllxxtxcossinsincos222 -dd-dd222加速度方程：加速度方程：xyOiiArililBBA根据该方程确定根据该方程确定B点的速度。点的速度。根据该方程确定根据该方程确定B点的加速度。点的加速度。xyOiiArililBBA位置方程：位置方程：iiABiiABlyylxxsincos已知：已知：iAAiAAiiiAAyxyxllyxA ,),(ii根据该方程确定根据该方程确定 点的位置。点的位置。BxyOiiArililBBA速度方程：速度方程：iiiABBiiiABBlyy

24、tylxxtxcosddsin-ddiiiiiiABBiiiiiiABBllyytyllxxtxcossin-ddsin-cos-dd222222 加速度方程：加速度方程：ttiid)d(ddii 根据该方程确定根据该方程确定 点的速度。点的速度。Bttiiddddii 根据该方程确定根据该方程确定 点的加速度。点的加速度。Biittiid)d(ddii ttiiddddii 上述关系使得计算更加简捷方便。上述关系使得计算更加简捷方便。(2)RRRII(2)RRRII级杆组的运动分析级杆组的运动分析xyOijiljlCBDCBrDr已知：已知：DDBBDDBBjiDDBByxyxyxyxlly

25、xDyxB ,),(),(位置方程：位置方程：jjDiiBCjjDiiBClylyylxlxxsinsincoscos位置方程：位置方程：jjDiiBCjjDiiBClylyylxlxxsinsincoscos首先根据该方程求解首先根据该方程求解ji,然后把然后把 带入该方程求解带入该方程求解C点位置。点位置。ji,jjjDiiiBCCjjjDiiiBCClylyytylxlxxtxcoscosddddsinsin速度方程：速度方程：xyOijiljlCBDCBrDr已知：已知：DDBBDDBBjiDDBByxyxyxyxllyxDyxB ,),(),(jjjDiiiBCCjjjDiiiBCC

26、lylyytylxlxxtxcoscosddddsinsin首先根据该方程求解首先根据该方程求解ji ,然后把然后把 带入该方程求解带入该方程求解C点位置。点位置。ji ,xyOijiljlCBDCBrDriiiiiiBCCiiiiiiBCCllyytyllxxtxsincoscossin2222 dddd22加速度方程：加速度方程：已知：已知：DDBBDDBBjiDDBByxyxyxyxllyxDyxB ,),(),(iiiiiiBCCiiiiiiBCCllyytyllxxtxsincoscossin2222 dddd22加速度方程：加速度方程：首先根据该方程求解首先根据该方程求解ji ,然

27、后把然后把 带入该方程求解带入该方程求解C点位置。点位置。ji ,(3)RRPII(3)RRPII级杆组的运动分析级杆组的运动分析xyOBCDKsijBriljlKr请自行分析请自行分析例例(1)(1)用用I I级杆数学模型计算级杆数学模型计算B B点的运动点的运动(2)(2)用用RRRRRR杆组数学模型计算杆组数学模型计算C C点的运动点的运动(3)(3)用用I I级杆数学模型计算级杆数学模型计算E E点的运动点的运动(4)(4)用用RRPRRP杆组数学模型计算杆组数学模型计算F F点的运动点的运动O4xyHKABDEF12356I I级杆级杆RRRRRR杆组杆组I I级杆级杆RRPRRP杆

28、组杆组C3-5 3-5 平面连杆机构的力分析机械效率平面连杆机构的力分析机械效率一、力分析的基本知识一、力分析的基本知识作用在机械上的力：作用在机械上的力：驱动力驱动力 驱使机械运动的力，其特征驱使机械运动的力，其特征:力与作用点速度方向的夹力与作用点速度方向的夹角为锐角角为锐角阻力阻力 阻碍机械运动的力，其特征阻碍机械运动的力，其特征:力与作用点速度方向的夹角力与作用点速度方向的夹角为钝角为钝角通常认为摩擦力是阻力，但是，有时候摩擦力也可以是驱动力通常认为摩擦力是阻力，但是，有时候摩擦力也可以是驱动力汽车前进方向汽车前进方向vvfFfF摩擦力是驱摩擦力是驱动力的实例动力的实例二、杆组法对平面

29、连杆机构进行受力分析二、杆组法对平面连杆机构进行受力分析自学，参见教材自学，参见教材5757页页6262页。页。三、运动副的摩擦及计及摩擦时机构的力分析三、运动副的摩擦及计及摩擦时机构的力分析1. 1. 移动副的摩擦和自锁移动副的摩擦和自锁ijnFFnntFv移动副的摩擦系数为：移动副的摩擦系数为：tanf摩擦角摩擦角摩擦角（锥）摩擦角（锥）ij RijFnnNijFijvfijF摩擦角的定义摩擦角的定义总反力总反力 与支与支撑反力的夹角撑反力的夹角RijF为摩擦角。为摩擦角。ijnFFnntFvsinFFtcosFFntancostanFFFnfftFF tancossinFFtantan物

30、体移动物体移动ftFF 物体不移动（自锁）物体不移动（自锁）tancossinFFtantanfijtFF ij nFFRijFnnNijFtFijvfijFfijtFF 自锁自锁ij nFFRijFnnNijFtFijvfijF摩擦角（锥）摩擦角（锥）结论：结论：(1) 当驱动力作用在摩擦角之外当驱动力作用在摩擦角之外 时时,滑块不滑块不 能被推动的原因是驱动力不够大，而不是自锁。能被推动的原因是驱动力不够大，而不是自锁。 (2) 当驱动力作用于摩擦角之内当驱动力作用于摩擦角之内 时时,将产生将产生 自锁。自锁。移动副自锁条件：移动副自锁条件：驱动力作用于摩擦角之内驱动力作用于摩擦角之内2.

31、 2. 转动轴颈的摩擦和自锁转动轴颈的摩擦和自锁GMrijrMjiOfijFNijFRijFGrRijFG rFMfijrRijFG eijjiOfijFNijFRijFGerrMGGMerrFMfijr轴颈均速转动轴颈均速转动支撑反力支撑反力RijFNijF总反力总反力摩擦力摩擦力fijFrMG与与 求合力求合力ijjiOfijFNijFRijFGere轴颈减速转动轴颈减速转动rFMfijrijjiOfijFNijFRijFGere轴颈加速转动轴颈加速转动rFMfijrRijFG GMerRijFG GMer结论：结论：(1) 当当 时，时，M=Mf,轴颈匀速转动轴颈匀速转动 或静止不动；或

32、静止不动； (2) 当当 时，时，MMf，轴颈加速转动轴颈加速转动 (3) 当当 时，时，MMf，无论驱动力无论驱动力G 增加到多大，轴颈都不会转动，增加到多大，轴颈都不会转动， 这种现象称为自锁。这种现象称为自锁。转动副自锁条件：转动副自锁条件：eeee如何计算摩擦圆半径如何计算摩擦圆半径 和摩擦力矩和摩擦力矩 ？fMijrMjiOfijFNijFRijFGrrFFMMfijRijfrGFRijfFFNijfij222222fFFFFFNijRijfijRijNij2222RijNijNijFfFF21fFFRijNij当轴径在当轴径在 和和 的作用下匀速转动的作用下匀速转动时，有时，有rM

33、GrfFFNijRijrffFFRijRij21rff21rfv轴的半径r当量摩擦系数vfGFMRijf未经跑合的轴颈，其当量摩擦系数为未经跑合的轴颈，其当量摩擦系数为21fffvf.fv571令令则则但是，经实际测试发现但是，经实际测试发现经过跑合的轴颈，其当量摩擦系数为经过跑合的轴颈，其当量摩擦系数为f.fv271有较大间隙的轴颈，其当量摩擦系数为有较大间隙的轴颈，其当量摩擦系数为ffv实践中该公式不能使用！实践中该公式不能使用！21fffv此式表明此式表明ffv与实际不符与实际不符为什么会出现这种情况？为什么会出现这种情况？ijrMjiOfijFNijFRijFGr应用应用ijrMjiO

34、fijFNijFRijFGrRjiFij12122112R21R应用举例应用举例12BC12R21R32R23R1AB1M21R41R1234ABD1M3MC21233D3M23R43R应用举例应用举例2Fe1rA12偏心圆盘半径偏心圆盘半径mm601r轴颈半径轴颈半径mm15Ar偏心距偏心距mm40e轴颈的当量摩擦系数轴颈的当量摩擦系数2 . 0vf圆盘圆盘1与工件与工件2之间的之间的摩擦系数摩擦系数14. 0f已知：已知：求：机构自锁的最大楔紧角求：机构自锁的最大楔紧角Fe1rA1221RF1RAFARF112)sin(esin1rsin)sin(1re偏心圆盘自锁时，有偏心圆盘自锁时，有

35、ersin)sin(1ersinarcsin1ersinarcsin1mm32 . 015vAfr9696. 714. 0arctanarctanf407.2428297. 0arcsin9696. 7409696. 7sin603arcsin9696. 7四、机械效率四、机械效率什么是机械效率什么是机械效率? ?机械系统机械系统输入功输入功输出功输出功dW损耗功损耗功rWfWfrdWWW1WW-1WW-WWWdfdfddrdrWW机械效率的定义式机械效率的定义式drdrNN/tW/tWdrWWdrNN机械系统机械系统输入功率输入功率输出功率输出功率损耗功率损耗功率rrrNvFfNdFdvrF

36、rvdddNvFddrrdrvFvF/tN/tN机械系统机械系统输入功率输入功率输出功率输出功率损耗功率损耗功率rrrNMfNdMddddNMrMrddrrdr/tN/tNMM或或机械系统机械系统输入功率输入功率输出功率输出功率损耗功率损耗功率00rrrNvFfNdFdv0rFrvdddNvF理想情况下理想情况下( (没有摩擦没有摩擦) )10ddrrvFvFrrddvFvF000rrrrrrddrrdrFFvFvFvFvF/tN/tN机械系统机械系统输入功率输入功率输出功率输出功率损耗功率损耗功率rrrNvFfN0dFdvrFrv00dddNvF理想情况下理想情况下( (没有摩擦没有摩擦)

37、)10ddrrvFvFrrddvFvF0ddddddddrrdrFFvFvFvFvF/tN/tN00结论：结论：理想工作阻力矩实际工作阻力矩实际驱动力矩理想驱动力矩理想工作阻力实际工作阻力实际驱动力理想驱动力drWWdrNNddrrFFFF00ddrrMMMM00五、机械自锁五、机械自锁从效率的观点讨论自锁，则自锁的条件为：从效率的观点讨论自锁，则自锁的条件为：机械效率小于等于机械效率小于等于0，即，即0应用举例应用举例min2r02rmax2rminr螺纹的小径螺纹的小径螺纹的中径螺纹的中径螺纹的大径螺纹的大径0rmaxr化简：化简：螺母与螺纹之间螺母与螺纹之间的压力作用在中径的的压力作用在

38、中径的螺旋线上；螺旋线上；把螺母看作是一把螺母看作是一个集中质量。个集中质量。化简：化简：把中径上的螺旋把中径上的螺旋线展成斜面。线展成斜面。拧紧螺母时，即滑块沿斜面上升拧紧螺母时，即滑块沿斜面上升 滑块的受力滑块的受力 )tan( GF假设螺母与螺纹之间无摩擦，即假设螺母与螺纹之间无摩擦，即 0tanf0tan0GF 理想工作阻力实际工作阻力实际驱动力理想驱动力)tan(tan)tan(tan0GGFF0)tan(tan22自锁时有：自锁时有：松开螺母时，即滑块沿斜面下降松开螺母时，即滑块沿斜面下降 滑块的受力滑块的受力 )tan(GF假设螺母与螺纹之间无摩擦，即假设螺母与螺纹之间无摩擦，即

39、 0tan0GF tan)tan(tan)tan(0GGFF理想工作阻力实际工作阻力实际驱动力理想驱动力0自锁时有：自锁时有：0tan)tan(3-6 3-6 平面四杆机构设计平面四杆机构设计一、四杆机构设计的基本问题与机构的运动特性一、四杆机构设计的基本问题与机构的运动特性（1 1）函数机构设计）函数机构设计)(xfy 001234实现预定函数实现预定函数四杆机构设计的基本问题四杆机构设计的基本问题)(（2）轨迹机构设计）轨迹机构设计实现预定运动轨迹实现预定运动轨迹)()(yyxxMM（3 3）导引机构设计）导引机构设计1C2C1B2B3B3CAD实现连杆的预定位置实现连杆的预定位置四杆机构

40、设计的运动特性四杆机构设计的运动特性（1 1）传动特性）传动特性连架杆转角曲线连架杆转角曲线)(1234ABCD（）导引特性（）导引特性连杆转角曲线连杆转角曲线)(1234ABCD二、函数机构设计二、函数机构设计00abcdxy)(coscos)(cos:00cdbax)(sinsin)(sin:00cbay求两式的平方和求两式的平方和1.1.解析法解析法)()(cos2)(cos2)(cos200002222acadcddcabac/bdcaR222221)(d/cR 2d/aR 3)()()()(0003021coscoscosRRR在这个方程中要求的未知数有哪些在这个方程中要求的未知数有

41、哪些, ,已知的数有哪些已知的数有哪些? ?令：令：)()()()(0003021coscoscosRRR)(已知条件：已知条件：未知：未知：00321RRR，)(11，)(22，)(33，)(44)(55)()()()(00110130121coscoscosRRR)()()()(00220230221coscoscosRRR)()()()(00330330321coscoscosRRR)()()()(00440430421coscoscosRRR)()()()(00550530521coscoscosRRR令：令：由此可知，有由此可知，有5组值精确满足上述方程。组值精确满足上述方程。. .

42、数值比较法数值比较法基本思想基本思想（）建立数据库（）建立数据库1234ABCD)(),(mincbaADABa ADBCb ADCDc 当当a,b,c取一系列不同值时，建立连架杆转角曲线的数取一系列不同值时，建立连架杆转角曲线的数据库。据库。（2）给定函数转化为传动函数）给定函数转化为传动函数)(xfy )(11200 xy)(xfy 2abba或或（）数值比较（）数值比较)(11给定函数给定函数数据库中的函数数据库中的函数)()()(*1当有当有)(*数据库中任意一个特定的函数数据库中任意一个特定的函数时时该函数对应的一组杆长该函数对应的一组杆长*,cba能够实现给定函数能够实现给定函数函数机构设计的特例函数机构设计的特例 设已知行程速比系数设已知行程速比系数K，摇杆长度，摇杆长度LCD，机架长度，机架长度LAD，摇杆，摇杆摆角摆角，试求曲柄摇杆机构的尺寸。，试求曲柄摇杆机构的尺寸。解：解：（1）求出极位夹角）求出极位夹角1801K1-K3.3.按从动件的急回运动特性设计四杆机构按从动件的急回运动特性设计四杆机构1C2CADb-aAC 1abAC21C2C90AADE212AC-ACa 212