【正文】 上兩活動鉸鏈的中心 B、 C的位置己確定，而在機構的運動過程中，要求連桿占據(jù) B1C B2C2兩個位置，現(xiàn)在來討論此四桿機構的作圖設計方法。如圖 622,a所示的四桿機構中， AD為機架， BC為連桿，則 AB、 CD為連架桿。下面我們就來討論這個問題。622 分析 ： 在如圖 623所示的四桿機構中，假想當機構在第二位置時，給整個機構一個反轉運動，使它繞軸心 D反向轉過 φ12角。位置。 將其它位置的四桿機構剛化轉動到與 “機架 ”重和，即將B2D繞 D點反向轉 φ12，得 B239。(3)可根據(jù)結構條件或其他輔助條件確定 C1的位置； 按給定的行程速比系數(shù) K設計四桿機構 根據(jù)行程速比系數(shù)設計四桿機構時，可利用機構在極位時的幾何關系，再 結合其他輔助條件進行設計。設已知搖桿的長度 CD、擺角 φ及行程速比系數(shù) K，要求設計此曲柄搖桿機構。 對比圖 625可見，因為 lAC2=(lBC+lAB)/2， lAC2=(lBClAB)/2，所以只要確定了固定鉸鏈點 A的位置，就能方便地求出各構件的尺寸。625作直角 ?C1C2P，使 ∠ C1C2P=90186。 以 A點為圓心 ，以 lAC1為半徑作圓弧交 AC2線與 E點，則 EC2線的一半即為曲柄長 lAB，而 AE則為連桿長 曲柄滑塊機構 (1)選比例尺，作一直線 C1C2=H，如圖627所示。627(5)3) (2) 故 a＝ d628第七章 凸輪機構 ： 由凸輪、推桿和機架三個主要構件所組成的高副機構。所以凸輪機構多用在傳遞動力不大的場合。1)如圖 71， a所示，圖 b所示為移動凸輪。圓柱凸輪 (cylindrical尖頂推桿 。71而且凸輪與平底的接觸面間容易形成油膜，潤滑較好，所以常用于高速傳動中。 2)72推桿的運動規(guī)律 以如圖 73,a所示對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構為對象。回程及回程運動角 δ39。 遠休止及遠休止角 δ 0173行程 h 二、 推桿常用運動規(guī)律 74 圖 74所示為其運動線圖 (推程 )。)中作等減速運動，通常加速度和減速度的絕對值相等。三角函數(shù)運動規(guī)律 (1) 余弦加速度運動規(guī)律 (又稱簡諧運動規(guī)律 ) 質點在圓周上作勻速運動時，它在該圓直徑上的投影所構成的運動稱為簡諧運動。 (2)當滾圓沿縱軸作勻速滾動時，圓周上一點將描繪出一條擺線，點沿擺線運動時，在其縱軸上的投影即為擺線運動規(guī)律。 由推桿運動線圖 (推程時 )—— 如圖 77所 示，可見推桿作正弦加速度運動時，其加速度沒有突變，因而將不產(chǎn)生沖擊。圖 顯然這時凸輪與推桿之間的相對運動并未改變，但此時凸輪將靜止不動，而推桿則一方面隨其導軌以角速度 — ω繞軸心 O轉動，一方面又在導軌內(nèi)作預期的往復移動。78 根據(jù)上述分析，在設計凸輪廓線時，可假設凸輪靜止不動，而使推桿相對于凸輪作反轉運動；同時又在其導軌內(nèi)作預期運動，作出推桿在這種復合運動中的一系列位置，則其尖頂?shù)能壽E就是所要求的凸輪廓線。圖 (2)等分位移線圖的橫坐標和基圓，根據(jù)反轉法原理，沿 ω作射線 OC OC2……、 2239。(5)curve)。對心直動滾子推桿盤形凸輪機構作此圓族的內(nèi)包絡線，即為凸輪的實際輪廓曲線。 face)中心A視為尖頂推桿的尖點 (pointing)， 按上述(1)~(5)作出其理論輪廓曲線； 4. 此時，推桿在反轉運動中依次占據(jù)的位置將不再是由凸輪回轉軸心 O作出的徑向線，而是始終與 O保待一偏距 e的直線。 按一定比例尺繪制從動件的位移線圖；712(3)、 2239。光滑連接 1‘、 2’……5.在前面所得的直動推桿的各位移方程中、只需將位移S改為角位移 φ， 行程 h改為角行程 Φ， 就可用來求擺動推桿的角位移了。推桿的回轉軸心 A， 將沿著以凸輪軸心 O為圓心，以 OA為半徑的圓上作圓周運動。作圖步驟如下 ：按同一比例尺作出凸輪的基圓，表明轉向和從動件的起始位置；作出擺桿 LAB在反轉中占據(jù)的位置； (以點 A A A3… 為圓心，以擺桿的長度 LAB為半徑作圓弧與基圓交于點 B B B …)、 B239。即得凸輪的輪廓曲線。凸輪機構基本尺寸的確定前面我們在討論凸輪輪廓曲線的設計時，凸輪的基因半徑，滾子推桿的滾子半徑和平底推桿的平底尺寸等等，都假設是給定的，而實際上這些尺寸，還有凸輪機構的其它一些基本尺寸的確定是要考慮到機構的受力情況是否良好、動作是否靈活、尺寸是否緊湊等許多因素由設計者確定的。一、凸輪機構中的作用力與凸輪機構的壓力角 P— 凸輪對推桿的作用力；圖 由式 (718)可以看出，在其它條件相同的情況下，壓力角 α 愈大，則分母愈小，因而凸輪機構中的作用力 P將愈大；如果壓力角 α 大到使上式中的分母為零，則作用力將增至無窮大，此時機構將發(fā)生自鎖，而此時的壓力角特稱為 臨界壓力角 α C。(2)因此，一般規(guī)定： α max≦ [α ]≦α C[α ]—— 許用壓力角推程：直動推桿 = 從而有 r。在滿足 α max≦ [α ]的條件下，合理選擇基圓半徑。(2) 如圖 b所示， 外凸的凸輪輪廓曲線 。 但 rr不能太小，否則結構不合理，強度下降。平底推桿的平底尺寸的確定 第八章 齒輪 (gear)機構是用于傳遞任意兩軸間運動的一種傳動機構。其分類有：1.(即 i12＝常數(shù) )傳動的齒輪機構 (圓形齒輪機構 )。2．按兩齒輪嚙合傳動時其相對運動分為平面齒輪機構和空間齒輪機構兩類。1)直齒圓柱 (spurgear)傳動。gear)傳動 (直齒、斜齒及曲線齒 )、交錯軸斜齒輪傳動、蝸桿 (worm)傳動。1．齒廓嚙合的基本定律圖 85所示為一對互相嚙合的齒輪。 圖 由于兩輪作定傳動比傳動時，節(jié)點 P為連心線上的一個定點，故點 P在輪 1的運動平面 (與輪 1相固連的平面 )上的軌跡是一以 O1為圓心， O1P為半徑的圓。而由上述可知，輪 1與輪 2的節(jié)圓相切于 P點，而且在點 P處兩輪的線速度是相等的， 故兩齒輪的嚙合傳動可以視為兩輪的節(jié)圓作純滾動 。167。漸開線的形成及其特性 發(fā)生線沿基圓滾過的長度，等于基圓上被滾過。helicoids)形成的過程，可知漸開線具有下列的特性。如圖 86所示，當一 直線 BK沿一圓周作純滾動時，直線上任意點 K的軌跡 AK，就是該圓的 漸開線 。漸開線的形成83目前最常用的齒廓曲線是漸開線。這兩個圓分別稱為輪 1與輪 2的 節(jié)圓 (pitch由于在兩齒輪的傳動過程中，其軸心 O1， O2均為定點，所以，欲使O2P／ O1P為常數(shù)，則必須使點 P在連心線上為一定點。point))。故兩輪的傳動比為 式 (81)表明： 互相嚙合傳動的一對齒輪，在任一位置時的傳動比都與其連心線 O1O2被其嚙合齒廓在接觸點處的公法線所分成的兩段成反比 。2) gear)傳動 (外嚙合、內(nèi)嚙合、齒輪與齒條傳動 )、人字齒輪 (double變傳動比 1)齒輪機構及其設計167。圖 2.若 ρrr， 則實際廊線的曲率半徑為正值，不論滾子半徑大小如何，凸輪的實際廓線總是可以平滑地作出。凸輪輪廓在尖點處很容易磨損。0716(74)則： 如圖 716， a所示 內(nèi)凹的凸輪輪廓曲線 。圖 但若 ↑↑ ，則 α [α ]。 ↑ ， 則 α↓ ； 從而改善機構的傳力特性。 圖 715所示， P為相對速度瞬心。二、凸輪基圓半徑的確定 (推桿受力不大，通常不存在自鎖的問題 )(71)擺動推桿 [α ]＝ 350一 450。通過增大導軌長度 b， 減少懸臀尺寸 l， 可以使臨界壓力角的數(shù)值得以提高，以減少自鎖的性能。Φ φ2— 摩擦角。R R2— 分別為導軌兩側作用于推桿上的總反力；如圖 714所示為一尖頂直動推桿盤形凸輪機構在推程中任一位置的受力情況。746)5)作出擺桿 A點在反轉中占據(jù)的位置； (等分位移線圖的橫坐標和基圓，根據(jù)反轉法原理，沿 ω作 A A2， A …)按一定比例尺繪制從動件的位移線圖；圖 擺動尖項推桿盤形凸輪機構 擺動 (oscillating)尖頂推桿盤形凸輪機構凸輪廓線的設計，同樣也可參照前述方法進行。pitch、 239。(4)等分位移線圖的橫坐標和基圓，根據(jù)反轉法原理，沿 ω作偏置圓的切線；按同一比例尺作出凸輪的基圓，偏置圓、表明轉向和從動件的起始位置； (1)偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構710圖 (7)過點 1’、 2’、3’、 … 作一系列代表推桿平底的直線；3.(6) 即得凸輪的輪廓曲線 (理論廓線 、 239。(4)(3)(1)已知凸輪的基圓半徑 r0=15，凸輪以等角速度 ω沿逆時針方向回轉，推桿的運動規(guī)律如下表所示。1.二、用作圖法設計凸輪廓線 當凸輪以角速度 ω繞袖 O轉動時，推桿在凸輪的高副元素 (輪廓曲線 )的推動下實現(xiàn)預期的運動。76167。 正弦加速度運動規(guī)律 (又稱擺線運動規(guī)律 ) 75 其運動線圖如圖 75所示，由圖可見，在 A、B、 C三點推桿的加速度有突變，因而推桿的慣性力也將有突變，不過這一突變?yōu)橛邢拗担蚨鸬臎_擊是有限的，稱這種沖擊為 柔性沖擊 。 (2) 二次多項式運動 規(guī)律 (等加速等減速運動規(guī)律 ) 等加速等減速運動規(guī)律是指從動件在前半推程或回程 (0~δt一次多項式運動 規(guī)律 推桿的運動規(guī)律 ：是指推桿在運動過程中，其位移、速度和加速度隨時間變化的規(guī)律。 近休 止及近休止角 δ 02： 推桿在最低位置靜止不動，此過程稱為近休 止，凸輪相應的轉角 δ 02稱為 近休止角 。0：推桿由最高位置被回到最低位置的過程；凸輪相應的轉角 δ39。推程及推程運動角 δ0：推桿由最低位置被推到最高位置的過程；凸輪相應的轉角 δ0一、幾個名詞 按推桿運動形式分 1)平底推桿 。滾子推桿 。圖 按推桿的形狀分 cam)。1.優(yōu)點 ： 構件少，運動鏈短，結構簡單緊湊；易使從動件 (follower)得到各種預期的運動規(guī)律。一、凸輪機構的應用凸輪機構及其設計167。 (4) 作 ∠ mDn等分角線，在此分角線上取LAD=d，即得曲柄回轉中心 A。 按公式計算 θ＝ 1800(K1/K+1)。步驟 ：設計此四桿機構時，需要確定的幾何尺寸僅有曲柄的長度 a。(6) (3)步驟 ：設已知曲柄滑塊機構的行程速比系數(shù) K、沖程 H和偏距 e，要求設計此機構。；最后 連接 A、 B、 C、 D即為所求。則圓弧 C1PC2上任一點 A至 C1和 C2的連線的夾角都等于極位夾角 θ，所以稱此圓為曲柄軸心 A點所在圓。 ∠ C2C1P=90186。圖 分析 ： 首先按公式 θ＝ 1800(K1/K+1)計算出對應于所給行程速比系數(shù)的機構極位夾角 θ；選取比例尺 μl曲柄搖桿機構 3.的垂直平分線，則連桿上另一鉸鏈中心 C的第一位置 C1必位于垂直平分線上。(2)機構倒置。如圖 624所示，作圖 步驟如下 ：624于是，按兩連架桿預定的對應位置設計四桿機構的問題，也就轉化成了按連桿預定位置設計四桿機構的問題。機構的第二位置則轉到了 DC1B239。圖 那末，根據(jù)機構倒置 (linkage 由于 B、 C兩點的運動軌跡是圓，該圓的中心就是固定鉸鏈的位置，因此 A、D的位置應分別位于 B1B2和 C1C2的垂直平分線 b12和 c12上。圖 二、 619圖 6 4 平面四桿機構的設計