【正文】 四、 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 ⑴ 凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力與凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 （如圖 918） ① 壓力角： 指推桿沿凸輪廓線接觸點(diǎn)的法線方向與推桿速度方向之間所夾的銳角。 圖 913 圖 914 圖 916 圖 915 35 ④ 直動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) （如圖 916） 設(shè)計(jì)說(shuō)明： 1) 將平底與推桿導(dǎo)路與推桿的交點(diǎn) A視為推桿尖頂 , 然后確定出點(diǎn) A 在反轉(zhuǎn)中各位置1’ 、 2’ 、 ? 。 ② 偏置直動(dòng)尖端推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) （如圖 914） 偏距圓：以凸輪軸心 O 為圓心，以偏距 e 為半徑作的圓。 運(yùn)動(dòng)規(guī)律 運(yùn)動(dòng)特性 適用場(chǎng)合 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律： 有剛性沖擊 低速輕載 等加速等減速運(yùn)動(dòng)： 柔性沖擊 中速輕載 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律： 柔性沖擊 中低速重載 正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律： 無(wú)沖擊 中高速輕載 五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律： 無(wú)沖擊 高速中載 三、 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) ⑴凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法：?圖解法 ?解析法 ⑵ 凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理 （如圖 912） 反轉(zhuǎn)法原理：假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公共角速度 ?? ,則凸輪相對(duì)靜止不動(dòng)，而 推桿一方面隨導(dǎo)軌以 ?? 繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)移動(dòng)。適用于高速凸輪機(jī)構(gòu) ⑹ 組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ①采用組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律的 目的：避免有些運(yùn)動(dòng)規(guī)律引起的沖擊，改善推桿其運(yùn)動(dòng)特性。（推桿的等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律） ②推程運(yùn)動(dòng)方程 推程等加速段邊界條件：0, 0 0/ 2 , / 2svsh???? ? ??? ???0運(yùn) 動(dòng) 始 點(diǎn) ： ，運(yùn) 動(dòng) 終 點(diǎn) ： 加速段運(yùn)動(dòng)方程式為：220202202/4/4/shvhah???? ???? ??? ??????? ?? 圖 95 圖 96 31 推程等減速段邊界條件： 0 / 2 , / 2,0shs h v???????? ? ? ?? 0運(yùn) 動(dòng) 始 點(diǎn) ：運(yùn) 動(dòng) 終 點(diǎn) ： ， 等減速段運(yùn)動(dòng)方程為220022202 ( ) /4 ( ) /4/s h hvhah? ? ?? ? ? ???? ?? ? ?? ????????? ?? 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性： 在起點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)，因加速度有突變而引起推桿慣性力的突變，且突變?yōu)橛邢拗担谕馆啓C(jī)構(gòu)中由此會(huì)引起柔性沖擊。 ⑴ 多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 （如圖 95） ① 一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 —— 等速運(yùn)動(dòng) 擺動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件繞某一固定軸擺動(dòng)。 其優(yōu)點(diǎn)是凸輪與平底接觸面間容易形成油膜，潤(rùn)滑較好，所以常用于高速傳動(dòng)中。 （ 3）凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)凸輪廓線可以使推桿實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。 圖 819 ） ） 圖 820用機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化法設(shè)計(jì)過(guò)程 ） ） 圖 821 ） ） 圖 822 ） ） 圖 823 ） ） 圖 822 ） ） 圖 822 ） ） 26 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) （如圖 824）所示 已知條件：滑塊行程 H、偏矩 e 和行程速比系數(shù) K。 ② 給定連架桿的 3 個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。即為固定鉸接點(diǎn)。 （如圖 818）所示 設(shè)計(jì)步驟： （如圖 818）所示 ? 給定連桿的 4 個(gè)位置，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 分析：在連桿上任取一點(diǎn)為鉸 鏈點(diǎn)，則在連桿四個(gè)預(yù)定位置上的該點(diǎn)不一定在同一圓周上，導(dǎo)致無(wú)解。 （如圖 817）所示 設(shè)計(jì)分析：鉸鏈Ｂ和Ｃ位置已知，固定鉸鏈Ａ和Ｄ未知。 2. 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的三大類基本命題 （ 1）滿足預(yù)定運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要求 （如圖 812）所示 要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角能夠滿足預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置關(guān)系； 要求在原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定的條件下，從動(dòng)件能夠準(zhǔn)確地或近似地滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求。 2. 傳動(dòng)角 機(jī)構(gòu)壓力角的余角稱為機(jī)構(gòu)在此位置的傳動(dòng)角 ? 。 4. 行程速比系數(shù) K： 為表明急回運(yùn)動(dòng)程度，用反正行程速比系數(shù) K 來(lái)衡量： 02 1 2 2 1 101 1 2 1 2 2/ 180/ 1 8 0v C C t tK v C C t t ? ??? ?? ? ? ? ? ? q 角愈大， K 值愈大，急回運(yùn)動(dòng)性質(zhì)愈顯著。 例：圖 85 所 示機(jī)構(gòu)尺寸滿足桿長(zhǎng)條件，當(dāng)取不同構(gòu)件為機(jī)架時(shí)各得什么機(jī)構(gòu)？ 注意：如果四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)條件，則不論取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。39。39。 逆平行（反平行）四邊形機(jī)構(gòu)：指兩相對(duì)桿長(zhǎng)相等但不平行的雙曲柄機(jī)構(gòu) 圖 81 ） ） 圖 82 ） ） 圖 83 ） ） 圖 84 ） ） 21 因此 AB 桿應(yīng)能占據(jù)與 AD 共線的位置 AB39。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若其兩個(gè)連架桿一為曲柄，一為搖桿，則此四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)用該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)一阻抗力為常數(shù)的機(jī)械時(shí)，如果要求其 求：0. 01? ?轉(zhuǎn) 不 均 勻 系 數(shù) ，試求 1)曲柄最大轉(zhuǎn)速 maxn 和相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角位置 max? 2) 裝在曲軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 FJ 解： 1)確定阻抗力矩 一個(gè)循環(huán)內(nèi)驅(qū)動(dòng)功應(yīng)等于阻抗功， 7 0 0 7 0 01 0 0 ( ) 1 1 6 . 6 76 6 6r T O A B C rTM A M N m??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 2）求 max maxn ?及 m a x m a x,dD E n n??? ? ?在 處 時(shí) m a x 1302 0 3 0 ( 2 0 0 1 1 6 . 6 7 ) 1 0 4 1 0200? ?? ? ? ? ? ? ? ?m a x 0 .0 1( 1 ) ( 1 ) 6 2 0 6 2 3 .122mnn ?? ? ? ? ? ? 3）求 FJ m a x 2 0 0 1 1 6 . 6 7 1 3 2 0 0 1 1 6 . 6 7 1( 2 0 0 1 1 6 . 6 7 ) ( ) 8 9 . 0 86 9 2 0 0 6 1 8 2 0 0 2EABDW A N m? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2m a x2 2 2 2900 9 0 0 8 9 . 0 8 2 . 1 1 3 ( )[ ] 6 2 0 0 . 0 1FmWJ k g mn? ? ?? ?? ? ? ??? M r 3677 圖 78 ） ） 圖 79 ） ） 20 第八章： 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 本章教學(xué)目標(biāo) 了解平面連桿機(jī)構(gòu)的組成及其主要優(yōu)缺點(diǎn) 。 maxA 代表最大盈虧功 max?? 的大小 FJ 的計(jì)算 ： max2[]()m e FWJJ??? ?????m a x m a x22 []F e emmWWJ J J? ? ? ???? ? ? ? ?eFJJ?????? m a x m a x2 2 2900[ ] [ ]FmWWJ n? ? ? ????? ? ? FJ? ? ??取 值 不 宜 過(guò) 小 飛 輪 過(guò) 于 笨 重 []? 不 可 能 為 零 。 1. 最大盈虧功 max?? ： 指一個(gè)周期內(nèi)，驅(qū)動(dòng)功和阻抗功之差的最大值。 m a x m in( ) / m? ? ? ??? 設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，應(yīng)滿足： []??? m a x m inm a x m in()2( ) /mm???? ? ? ????? m a xm in2 2 2m a x m in(1 )2(1 )22mmm??????? ? ??? ?????? ? ???? ???? m? 一定時(shí)， ? 越小 ， max? 與 min? 的差值越小，機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)越平穩(wěn)。 二、速度波動(dòng)程度的衡量指標(biāo) 1. 平均角速度 m? m ax m in()2m ??? ?? 2. 角速度的變化量 max min??? 可反映機(jī)械速度波動(dòng)的絕對(duì)量，但不能反映機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻程度。 74 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動(dòng)及其 調(diào)節(jié) 一、產(chǎn)生周期性速度波動(dòng)的原因 (如圖 75)所示 當(dāng)?shù)刃?gòu)件回轉(zhuǎn)過(guò) ? 角時(shí)， ( ) ( )ad e dW M d??? ? ?? ? ( ) ( )areW M d?? ? ?? ? 機(jī)械動(dòng)能的增量為： 22( ) ( ) [ ( ) ( ) ]()()22ad r e d e rae e aE W W M M dJJ??? ? ? ? ?????? ? ? ? ???? 盈功： △ E 0 ，用 ―+‖號(hào)表示。 圖 55 ） ） a) ） ） b) ） ） c) ） ） d) ） ） e) ） ） f) ） ） 15 第七章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié) 一、機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的一般表達(dá)式 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為： dE=dW 對(duì)于如圖 71 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)： 232 2 21 2 31 2 2 2( / 2 / 2 / 2 / 2)SSdE d J m v J m v??? ? ? ? 1 1 3 3()dW M F v dt N dt?? ? ? dE=dW 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為： 232 2 21 2 3 1 1 3 31 2 2 2( / 2 / 2 / 2 / 2 ) ( )SSd E d J m v J m v M F v d t? ? ?? ? ? ? ? 機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型 （ 1）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效力矩 222223122312 1 1 3 322 2 22 3 3121 2 2 3 1 1 31 1 1 1( ) ( )2 2 2 2( ) ( ) ( ) [ ( ) ]2SSSSm v m vJJdE d M F v dtv v vd J J m m M F dt?? ??? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ???????? ? ? ? ? ????????? 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2 2 22321 2 2 31 1 1( ) ( ) ( )SeS vvJ J J m m?? ? ?? ? ? ? 等效力矩 313 1()e vM M F ??? 2111 1 1()[ ] ( , , )2e eJd M t d t?? ? ? ??（能量微分形式的運(yùn)動(dòng)方程式） 說(shuō)明：對(duì)一個(gè)單自由度的機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)研究可簡(jiǎn)化為對(duì)該系統(tǒng)的一個(gè)具有等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Je（ ?）， 在其上作用有等效力矩 Me（ ? ,? ,t） 的假想構(gòu)件 的運(yùn)動(dòng)的研究。 （ 1）求出當(dāng) Ｑ 為驅(qū)動(dòng)力時(shí)，該機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率。 自鎖現(xiàn)象 機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)，無(wú)論驅(qū)動(dòng)力多么大，都不能超過(guò)由它所產(chǎn)生的摩擦阻力。 P 為作用于滑塊 1 上驅(qū)動(dòng)力 ， b 為力 P 與滑塊 1 和平臺(tái) 2 接觸面的法線 nn 之間的夾角， ? 為摩擦角。 四、機(jī)械效率的計(jì)算 機(jī)械效率的統(tǒng)一形式： ? ? ? ? ?理 想 驅(qū) 動(dòng) 力 理 想 驅(qū) 動(dòng) 力 矩 實(shí) 際 生 產(chǎn) 阻 力 實(shí) 際 阻 力 矩實(shí) 際 驅(qū) 動(dòng) 力 實(shí) 際 驅(qū) 動(dòng) 力 矩 理 想 生 產(chǎn) 阻 力 理 想 阻 力 矩 例：如圖所示斜面滑塊機(jī)構(gòu) 1）正行程 （如圖 51） 的驅(qū)動(dòng)力 0 t a n( )P R Q P Q ??? ? ? ? ? ?—— ① 則 正行程的效率： 0 / ta n / ta n ( )pp? ? ? ?? ? ? 式中 0 tanp ?? ，可令實(shí)際驅(qū)動(dòng)力 P 計(jì)算 ①式中的摩擦角 0?? 2）反行程 （如圖 52） 水平力 P? 為 0 t a n( )P R Q P Q ????? ? ? ? ? ?② 則 反行程的效率： 0/ ta n ( ) / ta npp? ? ? ?? ? ? 式中 0 tanp ?? ，可令實(shí)際驅(qū)動(dòng)力 P 計(jì)算 ②式中的摩擦角 0?? 167。 51 機(jī)械的效率 一、各種功及其相互關(guān)系 驅(qū)動(dòng)功 dW （輸入功）：作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力所作的功。 注意 ① 21R 是構(gòu)件 2 作用到構(gòu)件 1 上的力，是構(gòu)件 1 所受的力。 2）擰緊和放松力矩 擰緊：螺母在力矩 M 作用下 逆著 Q 力等速向上運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于在滑塊 2 上加一水平力 P，使滑塊 2 沿著斜