【正文】 39。 39。及 AB39。 83 平面四桿機構(gòu)的基本知識 一、平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件 分析： （如圖 84）所示 構(gòu)件 AB 要為曲柄，則轉(zhuǎn)動副 A 應(yīng)為周轉(zhuǎn)副； 為此 AB 桿應(yīng)能占據(jù)整周中的任何位置； 平行 四邊形機構(gòu)：指相對兩桿平行且相等的雙曲柄機構(gòu)。 雙曲柄機構(gòu) （如圖 82）所示 在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若其兩個連架桿都是曲柄，則稱為雙曲柄機構(gòu)。 搖桿：只能在一定范圍內(nèi)搖動的連架桿； 周轉(zhuǎn)副：組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件能整周相對轉(zhuǎn)動； 擺轉(zhuǎn)副：不能作整周相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動副。 了解平面連桿機構(gòu)的基本形式及其演化和應(yīng)用； 明確四桿機構(gòu)曲柄存在條件和機構(gòu)急回運動及行程速比系數(shù)等概念； 對傳動角、死點、運動連續(xù)性等有明確的概念； 了解平面四桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題，掌握根據(jù)具體設(shè)計條件和實際需要設(shè)計平面四桿機構(gòu)的方法。 解： 1 1 2 2 1 1 2 21 1 2 2 12( 3 6 7 . 7 3 6 7 7 ) 2 5 7 3 . 9 ( )33TP t P t N NP T P t P t P WT ?????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （如 圖 78）所示 m a x 1 1 1 1( ) ( ) 3 0 / ( 2 5 7 3 .9 3 6 7 .7 ) 3 0 ( 2 / 3 ) / 1 0 0 4 4 1 .2 4W P P t P P n M m??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3. 求飛輪轉(zhuǎn)動慣量 1)飛輪裝在曲柄軸上 22m a x2 2 29 0 0 / ( [ ] )9 0 0 4 4 1 . 2 4 / ( 1 0 0 0 . 0 5 ) 8 0 . 4 7 3 ( )FJ W n k g m?????? ? ? ? ? 2）飛輪裝在電動機軸上 2 2 2( / ) 80 .4 73 ( 10 0 / 14 40 ) 0. 38 8FFJ J n n k gm? ?? ? ? ? 圖 76 ） ） 圖 77 ） ） 19 例 2：某內(nèi)燃機的曲柄輸出力矩 dM ?? 曲 線 如 圖 79 所 示，其運動周期 T??? ，曲柄的平均轉(zhuǎn)速 620 / minmnr? 。 最 好 將 飛 輪 安 裝 在 高 速 軸 上 。 b 處： minE ， c 處： maxE ， ? max?? ：在 b? 與 c? 之間 能量指示圖 （如圖 76） ：以 a 點為起點，按一定比例用向量線段依次表示相應(yīng)位置 edM 和 erM之間所包圍的面 ab bc c d de e aA A A A A、 、 、 和的大小和正負的圖形。 或：一個周期內(nèi)，機械速度由 max? 上升到 min? （或由 max? 下降到 min? ）時，外力對系統(tǒng)所 作的盈功（或虧功）的最大值。 當(dāng)機械出現(xiàn)盈功時，它以動能的形式將多余的能量儲存起來，使主軸角速度上升幅度減??； 當(dāng)出現(xiàn)虧功時，它釋放其儲存的能量，以彌補能量的不足，使主軸角速度下降的幅度減小。 為了減少機械運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的周期性速度波動，常用的方法是在機械中安裝具有較大轉(zhuǎn)動慣量 JF 的飛輪來進行調(diào)節(jié)。工程上用它來表示機械運轉(zhuǎn)的速度波動程度。 例如：當(dāng) max min??? =5rad/s 時，對于 m? =10 rad/s 和 m? =100rad/s 的機械，低速機械的速度波動要明顯一些。 ? 等效構(gòu)件的角速度在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)過程中呈現(xiàn)周期性波動。 虧功： △ E 0 ，用 ―‖號表示。 167。 2. 等效質(zhì)量和等效力 選滑塊為曲柄滑塊機構(gòu)的等效構(gòu)件 (如圖 73)所示 ?2 2 2 2321 2 11 2 2 3 1 33 3 3[ ( ) ( ) ( ) ( )2 S Svvd J m J m M F d tv v v? ? ????? ? ? ? ????? 等效構(gòu)件 原機械系統(tǒng)等效動力學(xué)模型 具有等效轉(zhuǎn)動慣量，其上作用有等效力矩的等效構(gòu)件 圖 71 ） ） 圖 72 ） ） 16 等效質(zhì)量： 2 2 22121 2 2 33 3 3( ) ( ) ( )SeSvm J m J mv v v??? ? ? ? 等效力： 1133()eF M Fv??? 233 3 3 3( ) ( , , )2 eevd m s F s v t v d t?? ?????（能力微分形式的運動方程式） 例：如圖 74 為一齒輪驅(qū)動的正弦機構(gòu)，已知： 201?z轉(zhuǎn)動慣量為 1J ； 602?z ，轉(zhuǎn)動慣量 為 2J ，曲柄長為 l，滑塊 3 和 4 的質(zhì)量分別為 3m ， 4m ,其質(zhì)心分別在 C 和 D 點，輪 1 上作用有驅(qū)動力矩 3M ,在滑塊 4 上作用有阻抗力 4F ，取曲柄為等效構(gòu)件，求：圖示位置時的等效轉(zhuǎn)動慣量 eJ 及等效力矩 eM 解： 1）求 eJ 2 2 21 1 2 2 3 3 2 4 4 2( / ) ( / ) ( / )eJ J J m v m v? ? ? ?? ? ? ? 32cv v l??? 4 2 2 2sin sincv v l? ? ??? 2 2 2 2 2 21 2 1 2 3 2 2 4 2 2 2 1 2 3 4 2( / ) ( / ) ( sin / ) 9 sineJ J z z J m l m l J J m l m l? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 2）求 eM 瞬時功率不變 2 1 1 4 4c os 180 ( )eM M F v??? ? ? ? 1 1 2 4 4 2 1 2 1 4 2 2 2 1 4 2( / ) c o s 1 8 0 ( / ) ( / ) ( sin / ) 3 sineM M F v M z z F l M F l? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 說明： 1） eJ 的前三項為常數(shù)，第四項為等效構(gòu)件的位置參數(shù) 2? 的函數(shù)，為變量。 ②取滑塊 2 為分離體 （如圖 55b） ，列出平衡方程式： 12 32 0P R R? ? ? 作出力多邊形 （如圖 55c） ，并由正弦定律 32s in ( 9 0 ) s in ( 2 )R P? ? ?? ??? 圖 53 ） ） 圖 54 ） ） 14 所以 32sin ( 2 )R Pco n? ? ?? ? 則32 sin ( 2 )conRP ???? ? ┄① ③取滑塊 3 為分離體 （如圖 55d） ，列出平衡方程 13 23 0Q R R? ? ?可作出力多邊形 （如圖 55e）并由正弦定律 23s in ( 9 0 ) s in ( 9 0 2 )R Q? ? ????? ? ?所以 23 ( 2 )R Qco n co n? ? ?? ?則 23 ( 2 )co nRQco n ???? ?┄② 因為 32 23RR?? 所以聯(lián)立 ①②得( 2 ) s in ( 2 )c o n c o nQPc o n ??? ? ? ???? 所以 tan( 2 )PQ ???? 令 P≤ 0 即 tan( 2 )Q ??? ≤ 0 所以 2??? ≤ 0 ? 2??? 此即該斜面壓榨機反行程自鎖的條件。（設(shè)各接觸面的摩擦系數(shù)相同。 斜面壓榨機 （如圖 55a）所示 該機構(gòu)在當(dāng)力 P 撤去后，在 Ｑ 的作用下應(yīng)該具有自鎖性。 ? 驅(qū)動力所作的功，總是小于或等于由它所產(chǎn)生的摩擦阻力所作的功。 當(dāng)力 P 的作用線在摩擦圓之內(nèi)（ a? ）時 ? 力 P 對軸頸中心的力矩 力 P 本身所能引起的最大摩擦力矩 fM R P???? a? ? fMM? ? 不論力 P 如何增大，也不能驅(qū)使軸頸轉(zhuǎn)動。 （ 1）力 P 分解為水平分力 tP 和垂直分力 nP ， （ 2）有效分力 tP ：推動滑塊 1 運動的分力。 圖 51 ） ） 圖 52 ） ） 13 三 、發(fā)生自鎖的條件 1. 滑塊實例 （如圖 53）所示 滑塊 1 與平臺 2 組成移動副。 52 機械的自鎖 一、機械的自鎖：由于摩擦力的存在，無論驅(qū)動如何增大也無法使機械運動的現(xiàn)象。 rdWW?? 或 1d f frd d dW W WWW W W? ?? ? ? ? 三、提高機械效率的方法 盡量簡化機械傳動系統(tǒng)，使傳遞通過的運動副數(shù)目越少越好； 減少運動副中的摩擦。 有益功 rW （輸出功）：克服生產(chǎn)阻力所作 的功。 圖 411 ） ） 圖 410 ） ） 12 第五章 機械的效率 與自鎖 167。 ② 12? 是構(gòu)件 1 相對于構(gòu)件 2的角速度。 2）轉(zhuǎn)動副中總反力 21R 的確定 （ 1）根據(jù)力平衡條件， 21RQ?? 2）總反力 21R 必切于摩擦圓 （ 3）總反力 21R 對軸頸軸心 O 之矩的方向必與軸頸 1 相對于軸承 2 的角速度 12? 的方向相反。 22ta n ( ) ta n ( )22ddP Q M P Q? ? ? ?? ? ? ? ? ? 放松：螺母順著 Q 力的方向等速向下運動，相當(dāng)于滑塊 2 沿著斜面等速向下滑。 22ta n l zpdd? ???? l導(dǎo)程， z螺紋頭數(shù)， p螺距 螺旋副可以化為斜面機構(gòu)進行力分析。 如果 ???， P? 為負值，成為驅(qū)動力的一部分，作用為促使滑塊 1 沿斜面等速下滑。 摩 擦角 ?：總反力和法向反力之間的夾角。 1 kQk ??21?。?～ 21 21F fN kfQ? ? ? vkf f?令 21 vF f Q?? 4）標(biāo)準(zhǔn)式 不論兩運動副元素的幾何形狀如何，兩元素間產(chǎn)生的滑動摩擦力均可用通式： 21 21 vF fN f Q??來計算 vf 當(dāng)量擦系數(shù) 5）槽面接觸效應(yīng) 當(dāng)運動副兩元素為槽面或圓柱面接觸時，均有 ?v＞ ? ? 其它條件相同的情況下，沿槽面或圓柱面接觸的運動副兩元素之間所產(chǎn)生的滑動摩擦力＞平面接觸運動副元素之間所產(chǎn)生的摩擦力。 二、移動副中的摩擦 （如圖 44）所示 2121 fNF ? 當(dāng)外載一定時，運動副兩元素間法向反力 的大小與運動副兩元素的幾何形狀有關(guān)： 1）兩構(gòu)件沿單一平面接觸 21 21 21N Q F fN fQ? ? ? ? ? 圖 41 ） ） 圖 42 ） ） 圖 43 ） ） 圖 44 ） ） 10 2）兩構(gòu)件沿一槽形角為 2? 的槽面接觸 （如圖 45）所示 Ssin Q J??? ? ? 2 1 2 1 s in s inQfF fN f Q??? ? ? 2 1 2 1s in vvf f F fN f Q? ? ? ? ?令 3）兩構(gòu)件沿圓柱面接觸 （如圖 46）所示 21N 是沿整個接觸面各處反力的總和。 2. 摩擦的有用的方面： 有不少機器，是利用摩擦來工作的。 ISmJ ?????PaM 可以用總慣性力 ?IP 來代替 IP 和 IM ， ?IP = IP ，作用線由質(zhì)心 S 偏移 /h I Il M P? 2. 作平面移動的構(gòu)件 （如圖 42）所示 等速運動： 00IIPM??， ； 變速運動： IsP ma?? 3. 繞定軸轉(zhuǎn)動的構(gòu)件 （如圖 43）所示 1）繞通過質(zhì)心的定軸轉(zhuǎn)動的構(gòu)件 等速轉(zhuǎn)動： 00IIPM??， ； 變速運動：只有慣性力偶 I S sMJ??? 2）繞不通過質(zhì)心的定軸轉(zhuǎn)動 IsP ma?? 等速轉(zhuǎn)動：產(chǎn)生離心慣性力； 變速轉(zhuǎn)動： IsP ma?? I S sMJ??? 可以用總慣性力 ?IP 來代替 IP 和 IM ， ?IP = IP ，作用線由質(zhì)心 S 偏移 hl /h I Il M P? 167。 9 第四章 平面機構(gòu)力分析 167。其次是 比例尺的選取及單位。 ω 1 A D C 1 4 3 2 B vc2c1 ac1 vc1 C C C3 √ ？ √ √ ？ C→ D ⊥ CD √ √ ∥ AB 8 矢量方程圖解法小結(jié) 第一步要判明機構(gòu)的級別：適用二級機構(gòu)；第二步分清基本原理中的兩種類型。 構(gòu)件 2 的運動可以認為是隨同構(gòu)件 1 的牽連運動和構(gòu)件 2 相對于構(gòu)件 1 的相對運動的合成。 三、兩構(gòu)件重合點間的