曲柄摇杆机构四杆机构设计凸轮副本副本学习教案

1、会计学1曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构(jgu)四杆机构四杆机构(jgu)设计设计凸轮副本副本凸轮副本副本第一页，共74页。 平面平面(pngmin)连杆机构的缺点是：连杆机构的缺点是： 1 (1)运动链较长时机构的误差积累较大；运动链较长时机构的误差积累较大； 1 (2)运动副磨损后，运动副间隙难以补偿；运动副磨损后，运动副间隙难以补偿； 1 (3)连杆作平面连杆作平面(pngmin)复合运动，其惯性力（矩）复合运动，其惯性力（矩）不易平衡。不易平衡。 因此，连杆机构不能精因此，连杆机构不能精确实现预定的连续运动轨迹确实现预定的连续运动轨迹(guj)和运动规律，只能在一和运动规律，只能在一些离散点

2、上精确满足设计要些离散点上精确满足设计要求。此外，连杆机构常用于求。此外，连杆机构常用于速度不高的场合。速度不高的场合。第1页/共74页第二页，共74页。 最简单最基本的平面连杆机构是由四个构件组成的，称为最简单最基本的平面连杆机构是由四个构件组成的，称为平面四杆机构。平面四杆机构。 1 全部用转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链全部用转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链(jiolin)四杆机构，简称铰链四杆机构，简称铰链(jiolin)四杆机构。四杆机构。 铰链铰链(jiolin)四杆机构上的固定构件称为机架，四杆机构上的固定构件称为机架，与机架用转与机架用转2-1 铰链铰链(jiolin)

3、四杆机构的基本型式和特四杆机构的基本型式和特性性动副相连接的杆和杆称为动副相连接的杆和杆称为连连架杆架杆，不与机架直接连接的杆，不与机架直接连接的杆称为称为连杆连杆。连架杆或杆如。连架杆或杆如果能绕机架上的转动副中心或果能绕机架上的转动副中心或作整周转动，则称为作整周转动，则称为曲柄曲柄；若仅能；若仅能在小于在小于 360的某一角度内摆的某一角度内摆动，则称为动，则称为摇杆或摆杆摇杆或摆杆。第2页/共74页第三页，共74页。 铰链四杆机构的机架和连杆总是存在的，因此，按照连铰链四杆机构的机架和连杆总是存在的，因此，按照连架杆是曲柄架杆是曲柄(qbng)还是摇杆可把铰链四杆机构分为：还是摇杆可把

4、铰链四杆机构分为： 曲柄曲柄(qbng)摇杆机构、双曲柄摇杆机构、双曲柄(qbng)机构、机构、 双摇杆机构。双摇杆机构。第3页/共74页第四页，共74页。第4页/共74页第五页，共74页。 一、曲柄一、曲柄(qbng)摇杆机摇杆机构构 在铰链四杆机构中，若两个在铰链四杆机构中，若两个(lin )连架杆，一为曲柄，连架杆，一为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。另一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。 通常曲柄为原动件，并作匀速转动；而摇杆为通常曲柄为原动件，并作匀速转动；而摇杆为从动件，作变速往复从动件，作变速往复(wngf)摆动。摆动。 曲柄摇杆机构的主要特性：曲

5、柄摇杆机构的主要特性：急回运动急回运动第5页/共74页第六页，共74页。 曲柄摇杆机构中，曲柄曲柄摇杆机构中，曲柄AB在转动一周中，在在转动一周中，在B1、B2两次两次与连杆与连杆BC共线，相应铰链中心共线，相应铰链中心(zhngxn) A与与C之间的距离之间的距离AC1和和AC2分别为最短和最长，摇杆分别为最短和最长，摇杆CD的位置的位置C1D和和C2D分别为其左右分别为其左右(zuyu)极限位置。摇杆在两极限极限位置。摇杆在两极限位置间的夹角位置间的夹角 ，称为称为(chn wi)摇杆摇杆的摆角。的摆角。 当曲柄由位置当曲柄由位置 AB1 顺时针转到位置顺时针转到位置AB2 时，曲柄转角时

6、，曲柄转角 180，1第6页/共74页第七页，共74页。 这时摇杆由左极限位置这时摇杆由左极限位置C1D 摆到位置右极限位置摆到位置右极限位置C2D，摆杆角度为摆杆角度为；而当曲柄；而当曲柄(qbng)顺时针再转过角度顺时针再转过角度 180时，摇杆由位置时，摇杆由位置 C2D 摆回至位置摆回至位置C1D，其摆角仍然是其摆角仍然是 。2虽然摇杆来回虽然摇杆来回(lihu)摆动的摆角相同，但摆动的摆角相同，但对应的曲柄转角不等对应的曲柄转角不等( )；当曲柄匀；当曲柄匀速转动时，对应的时速转动时，对应的时间也不等间也不等 （t 1 t 2）。）。21第7页/共74页第八页，共74页。 令摇杆自令

7、摇杆自ClD摆至摆至C2D为工作行程为工作行程(xngchng)，这时，这时铰链的平均速度是铰链的平均速度是 v1=C1C2 tl 。 摇杆自摇杆自C2D摆回至摆回至C1D是其空回行程是其空回行程(xngchng)，这时点的平均速度是，这时点的平均速度是v2=C1C2 t2，显然，显然v1 v2 ，它表明摇杆具有急它表明摇杆具有急回运动的特性。牛回运动的特性。牛头刨床、往复式输头刨床、往复式输送机等机械就利用送机等机械就利用这种急回特性来缩这种急回特性来缩短短(sudun)非生产非生产时间，提高生产率。时间，提高生产率。第8页/共74页第九页，共74页。第9页/共74页第十页，共74页。1)-

8、(2 180180tttCCtCCvvK212112122112 急回运动特性可用行程速度变化系数急回运动特性可用行程速度变化系数(xsh)（也称行（也称行程速比系数程速比系数(xsh)）K 表示。表示。 摇杆处于两极限摇杆处于两极限位置时，对应位置时，对应(duyng)的曲柄的曲柄所夹的锐角，称所夹的锐角，称为极位夹角。为极位夹角。 K 值越大，急值越大，急回特性愈明显。一回特性愈明显。一般般(ybn)机械中，机械中，1K2。第10页/共74页第十一页，共74页。将式（将式（2-1）整理）整理(zhngl)，可得极位夹角计算公，可得极位夹角计算公式式2. 压力压力(yl)角和传角和传动角动角

9、擦和构件的惯性力擦和构件的惯性力(矩矩)及重力，则通过二力及重力，则通过二力杆杆BC 作用于从动件作用于从动件CD上的力沿上的力沿BC 方方向，把力分解向，把力分解(fnji)为沿为沿C 点速度点速度vC 方向方向的分力的分力F和垂直于和垂直于vC 的分力的分力F 原动件受到驱动力矩原动件受到驱动力矩Md作用，若不计运动副的摩作用，若不计运动副的摩2)-(2 1K1K180第11页/共74页第十二页，共74页。它们的大小与角度它们的大小与角度(jiod) 或或 有关，即有关，即有效有效(yuxio)分力分力 FFcosFsin，有害分力有害分力 FFsinFcos 。 因此，因此， F越小越好

10、，即角度越小越好，即角度越小（或越小（或越大）越大）对机构对机构(jgu)的工作越有利。的工作越有利。 称为压力角，称为压力角，称为传动角，二者互称为传动角，二者互为余角，为余角，90 。第12页/共74页第十三页，共74页。1 为保证为保证(bozhng)机构的传力性能良机构的传力性能良好，应使最小传动角好，应使最小传动角min 。 压力角压力角的定义是：不计摩擦、重力与惯性力时，的定义是：不计摩擦、重力与惯性力时，输出构件所受主动力输出构件所受主动力F 的方向的方向(fngxing)与输出构件在与输出构件在受力点处的速度方向受力点处的速度方向(fngxing)之间所夹的锐角。之间所夹的锐角

11、。 由于平面连杆机构中传动角由于平面连杆机构中传动角在简图中非常直观，所在简图中非常直观，所以平面连杆机构习惯于用传动角以平面连杆机构习惯于用传动角来表示来表示(biosh)机构的机构的传动性能。机构工作时，其传动角是作周期变化的。传动性能。机构工作时，其传动角是作周期变化的。 一般许用值一般许用值=4050。 重载大功率时取大值。重载大功率时取大值。 第13页/共74页第十四页，共74页。 曲柄摇杆机构中，最小传动(chundng)角min 总是发生于曲柄与机架共线和重叠共线的两位置之一，如图所示。 (具体证明见P30页)3. 死点位置死点位置(wi zhi) 曲柄曲柄(qbng)摇杆摇杆机

12、构中，若摇杆为主动机构中，若摇杆为主动件，当从动件与连杆共件，当从动件与连杆共线时，机构的传动角线时，机构的传动角 为零，此时不论驱动力为零，此时不论驱动力F有多大有多大, 其有效分其有效分力力 ,0 0F F第14页/共74页第十五页，共74页。机构机构(jgu)的这种位置称为机构的这种位置称为机构(jgu)的死点位置。的死点位置。 死点位置对传动不利，但对夹紧和防松有利。如图死点位置对传动不利，但对夹紧和防松有利。如图铰链四杆机构铰链四杆机构(jgu)，当工件，当工件5 被夹紧时，铰链中心被夹紧时，铰链中心B、 C、D共线，工件加在杆上的反作用力共线，工件加在杆上的反作用力Fn无论多大，也

13、无论多大，也不能使杆不能使杆3转动。这就保证在去掉外力转动。这就保证在去掉外力F 之后之后, 仍能可靠地夹紧仍能可靠地夹紧(ji jn)工件。当需要取出工件工件。当需要取出工件时，只需向上扳动手柄，时，只需向上扳动手柄，即能松开夹具。即能松开夹具。第15页/共74页第十六页，共74页。第16页/共74页第十七页，共74页。第17页/共74页第十八页，共74页。二、双曲柄(qbng)机构 两连架杆均为曲柄两连架杆均为曲柄(qbng)的铰链四杆机的铰链四杆机构称为双曲柄构称为双曲柄(qbng)机构。机构。双曲柄机构双曲柄机构(jgu)功能：功能： 原动曲柄转动（匀速）原动曲柄转动（匀速）从动曲柄转

14、动（非匀速或从动曲柄转动（非匀速或匀速）匀速） 双曲柄机构中，最常用双曲柄机构中，最常用的是平行四边形机构，或称的是平行四边形机构，或称平行双曲柄机构。平行双曲柄机构。第18页/共74页第十九页，共74页。 三、双摇杆机构三、双摇杆机构(jgu) 两连架杆均为摇杆的铰链两连架杆均为摇杆的铰链(jiolin)四杆机构称为四杆机构称为双摇杆机构。双摇杆机构。原动摇原动摇(dngyo)杆摆动杆摆动 从动摇从动摇(dngyo)杆摆动杆摆动第19页/共74页第二十页，共74页。2-2 铰链铰链(jiolin)四杆机构有整转副的条四杆机构有整转副的条件件 整转副定义整转副定义(dngy):(dngy):两

15、构件的转动副能相对转两构件的转动副能相对转动动36003600。铰链四杆机构中曲柄具有整转副。铰链四杆机构中曲柄具有整转副。 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构(jgu)(jgu)在什麽条件在什麽条件具有整转副具有整转副? ?已知：杆曲柄，杆连杆，已知：杆曲柄，杆连杆， 杆杆摇杆，杆机架。摇杆，杆机架。 各杆各杆长度为长度为l1 1、l2 2、l3 3、l4 4。 曲柄与杆的夹角曲柄与杆的夹角 的变化范围：的变化范围： o360o o0 0第20页/共74页第二十一页，共74页。 当摇杆处于左右极限位置时，曲柄与连杆两次共线。当摇杆处于左右极限位置时，曲柄与连杆两次共线。此时此时(c sh)(c sh)

16、杆与杆的夹角杆与杆的夹角的变化范围也是的变化范围也是 0 0o o3603600 0 NoImage 杆为摇杆，它与相邻两杆的夹角杆为摇杆，它与相邻两杆的夹角(ji jio) (ji jio) 、 的变化范围小于的变化范围小于360360。 显然显然(xinrn)(xinrn)，、为整，、为整转副，、不是整转副。转副，、不是整转副。 为了实现曲柄为了实现曲柄整周回转，整周回转，AB杆必杆必须顺利通过与连杆须顺利通过与连杆共线的两个位置共线的两个位置AB和和AB。第21页/共74页第二十二页，共74页。 当杆处于当杆处于AB AB 位置时，形成三角形位置时，形成三角形 。根据。根据三角形任意两边

17、之和必大于三角形任意两边之和必大于( (极限极限(jxin)(jxin)情况下等于情况下等于) )第第三边的定理可得三边的定理可得l4 4(l2 2 l1 1) )l3 3 l3 3(l2 2 l1 1) )l4 4 即即 l1 1l4 4l2 2l3 3 （2-42-4） l1 1l3 3l2 2l4 4 （2-52-5） 当杆处于当杆处于AB AB 位置位置(wi zhi)(wi zhi)时，形成三角时，形成三角形形 。可得。可得l1 1 l2 2 l4 4 l3 3 （2-62-6）DCA DCA 第22页/共74页第二十三页，共74页。 将式将式(2-4)(2-4)、(2-5)(2-5

18、)、(2-6)(2-6)两两相加两两相加即杆最短。即杆最短。l1 1l4 4l2 2l3 3 （2-42-4）l1 1l3 3l2 2l4 4 （2-52-5）l1 1l2 2l4 4l3 3 （2-62-6）l1 1 l2 2l1 l3l1 l4 由此可得由此可得铰链铰链(jiolin)四杆机四杆机构构有整有整转转副的副的条条件是：件是： (1) (1) 整转副是由最短杆与其整转副是由最短杆与其(yq)(yq)邻边邻边组成的组成的; ;第23页/共74页第二十四页，共74页。 (2) (2) 最短杆与最长杆长度最短杆与最长杆长度(chngd)(chngd)之和，应之和，应小于或等于其余两杆长

19、度小于或等于其余两杆长度(chngd)(chngd)之和。否则之和。否则如下图如下图 这两个条件必须同时满足，否则机构中不存在整转副，这两个条件必须同时满足，否则机构中不存在整转副，无论无论(wln)取哪个构件作机架都只能得到双摇杆机构。取哪个构件作机架都只能得到双摇杆机构。(1) (1) 整转副是由最短杆与其整转副是由最短杆与其(yq)(yq)邻边组成的邻边组成的; ;第24页/共74页第二十五页，共74页。 另外另外(ln wi)(ln wi)，具有整转副的铰链四杆机，具有整转副的铰链四杆机构是否存在曲柄，还应根据选择何杆为机架来判构是否存在曲柄，还应根据选择何杆为机架来判断。断。 (1)

20、 (1) 取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，故得双曲取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，故得双曲柄柄(qbng)(qbng)机构。机构。 第25页/共74页第二十六页，共74页。 (2) (2) 取最短杆的邻边为机架时，机架上只有取最短杆的邻边为机架时，机架上只有(zhyu)(zhyu)一个整转副，故得曲柄摇杆机构。一个整转副，故得曲柄摇杆机构。 (3) (3) 取最短杆的对边为机架时，机架上没有取最短杆的对边为机架时，机架上没有(mi yu)(mi yu)整转副，故得双摇杆机构。整转副，故得双摇杆机构。第26页/共74页第二十七页，共74页。 曲柄摇杆机构，铰链中心的轨迹是以为圆心，以

21、曲柄摇杆机构，铰链中心的轨迹是以为圆心，以l3为半径为半径的圆弧的圆弧mn。若。若l3增至无穷大增至无穷大, 则如图则如图b所示，所示，C点轨迹变成直线。于点轨迹变成直线。于是摇杆演化为直线运动的滑块，转动是摇杆演化为直线运动的滑块，转动(zhun dng)副演化为移副演化为移动副，机构演化为如图所示的曲柄滑块机构。动副，机构演化为如图所示的曲柄滑块机构。 2-3 铰链铰链(jiolin)四杆机构的演化四杆机构的演化一、曲柄一、曲柄(qbng)滑滑块机构块机构第27页/共74页第二十八页，共74页。二、导杆机构二、导杆机构(jgu) 导杆机构是改变曲柄导杆机构是改变曲柄(qbng)滑块机构中的

22、固定构滑块机构中的固定构件而演化来的。如图a 所示的曲柄滑块机构，若改取杆1为固定构件(gujin)，即得图b 所示导杆机构。杆4 称为导杆。滑块相对导杆滑动并一起绕点转动。通常取杆为原动件。第28页/共74页第二十九页，共74页。 传动角始终等于传动角始终等于90。具有很好的传。具有很好的传力性能，故常用于牛力性能，故常用于牛头刨床头刨床(ni tu po chun)、插床和回转、插床和回转式油泵之中。式油泵之中。导杆机构导杆机构(jgu)的的的的特点：特点：第29页/共74页第三十页，共74页。第30页/共74页第三十一页，共74页。若杆为固定构件，可得图若杆为固定构件，可得图c所示摆动所

23、示摆动(bidng)滑块机构，或称摇块机构。滑块机构，或称摇块机构。三、摇块机构三、摇块机构(jgu)和定块机和定块机构构(jgu)第31页/共74页第三十二页，共74页。 如图，当油缸中的压力油推动活塞杆运动如图，当油缸中的压力油推动活塞杆运动时，车厢便绕回转副中心倾转，当达到一定角时，车厢便绕回转副中心倾转，当达到一定角度时，物料度时，物料(w lio)就自动卸下。就自动卸下。 例如自卸卡车的车厢例如自卸卡车的车厢(chxing)自动翻转卸自动翻转卸料机构就是一个摇块机构。料机构就是一个摇块机构。第32页/共74页第三十三页，共74页。在图在图a所示曲柄所示曲柄(qbng)滑块机构中，若取

24、滑块机构中，若取杆杆3为固定件，即可得图为固定件，即可得图d 所示固定滑块机构所示固定滑块机构或称定块机构。这种机构常用于抽水唧筒（图或称定块机构。这种机构常用于抽水唧筒（图2-18）和抽油泵中。）和抽油泵中。第33页/共74页第三十四页，共74页。四、偏心轮机构四、偏心轮机构(jgu) 杆为圆盘，其几何中杆为圆盘，其几何中心为，因运动心为，因运动(yndng)时该圆盘绕偏心转动，故时该圆盘绕偏心转动，故称偏心轮。、之间的距称偏心轮。、之间的距离称为偏心距。离称为偏心距。 按照相对运动关系，按照相对运动关系，画出该机构画出该机构(jgu)的运动简的运动简图，偏心轮是回转副扩图，偏心轮是回转副扩

25、大到包括回转副而形成大到包括回转副而形成的，偏心距即是曲柄的的，偏心距即是曲柄的长度。长度。第34页/共74页第三十五页，共74页。- 平面平面(pngmin)四杆机构的设计四杆机构的设计一、平面一、平面(pngmin)四杆机构设计的基本四杆机构设计的基本问题问题 平面四杆机构的设计是根据工作要求（如运动要平面四杆机构的设计是根据工作要求（如运动要求、传力要求、空间尺寸等）和给定的条件，选定合求、传力要求、空间尺寸等）和给定的条件，选定合适的机构型式和确定机构各构件的尺寸。一般适的机构型式和确定机构各构件的尺寸。一般(ybn)，四杆机构的设计中常常碰到下面两类基本，四杆机构的设计中常常碰到下面

26、两类基本问题：问题： （1）给定从动件的运动规律（位置）给定从动件的运动规律（位置(wi zhi)、速度、加速度）设、速度、加速度）设计四杆机构。计四杆机构。（2）给定点的运动轨迹设计四杆机构。）给定点的运动轨迹设计四杆机构。 四杆机构设计的方法有解析法、四杆机构设计的方法有解析法、几何作图法几何作图法和实验和实验法。作图法直观，解析法精确，实验法简便。法。作图法直观，解析法精确，实验法简便。第35页/共74页第三十六页，共74页。 二、给定行程速度二、给定行程速度(sd)变化系数设计四杆机构变化系数设计四杆机构 曲柄曲柄(qbng)摇杆摇杆机构机构 已知条件：摇杆长度已知条件：摇杆长度l3，

27、摆角，摆角，行程，行程(xngchng)速度速度变化系数。变化系数。 设计的实质是确设计的实质是确定铰链中心点的位定铰链中心点的位置和其他三杆的尺寸置和其他三杆的尺寸 l1 1、 l2 2 和和 l4 4 。设计步骤：设计步骤：(1) 按公式按公式 计算出极位夹角计算出极位夹角。1K1K180第36页/共74页第三十七页，共74页。(2) 任选固定铰链任选固定铰链(jiolin)中心中心D的位置，由摇杆长度的位置，由摇杆长度 l和摆和摆角角，作出摇杆两个极限位置，作出摇杆两个极限位置C1D和和C2D。第37页/共74页第三十八页，共74页。(3) 连接连接(linji)C和和C，并作，并作CM

28、垂直于垂直于CC。(4) 作作C1C2N90， C2N与与C1M相交相交(xingjio)于点，由图可见，于点，由图可见，C1PC2第38页/共74页第三十九页，共74页。(5) 作作PC1C2的外的外接圆，在此圆周上接圆，在此圆周上（C1C2圆弧和圆弧和EF圆圆弧除外）弧除外） 任取一点任取一点作为作为(zuwi)曲柄曲柄的固定铰链中心。的固定铰链中心。A第39页/共74页第四十页，共74页。(5) 作作PC1C2的的外接圆，在此圆周外接圆，在此圆周(yunzhu)上上（C1C2圆弧和圆弧和EF圆弧除外）圆弧除外） 任取一任取一点作为曲柄的固点作为曲柄的固定铰链中心。连定铰链中心。连AC和和

29、AC，因，因同一圆弧的圆周同一圆弧的圆周(yunzhu)角相等，角相等，所以所以 CAC CPC 。第40页/共74页第四十一页，共74页。(6) 因极限位置处曲柄与连杆因极限位置处曲柄与连杆(lin n)共线，共线，故故 AC1 l2 l1、 AC2l2 l1， 从而从而(cng r)得曲柄长得曲柄长度：度： l1=(AC2 AC1)2。 再以为圆心再以为圆心(yunxn)以以l为半径为半径作圆，交作圆，交C1A的延线的延线于于B，交，交C 2A于于B，第41页/共74页第四十二页，共74页。即得即得 B1C1= B2C2= l 及及 AD= l4 。 由于点是由于点是 C1PC2 外接圆上

30、任选的点，所以外接圆上任选的点，所以仅按行程仅按行程(xngchng)速度速度变化系数设计，可得无变化系数设计，可得无穷多的解。穷多的解。 由于点位置不同，机由于点位置不同，机构传动角的大小也不同。因构传动角的大小也不同。因此此(ync)设计时应按照最小设计时应按照最小传动角最优或其他辅助条件传动角最优或其他辅助条件来确定点的位置。来确定点的位置。第42页/共74页第四十三页，共74页。三、按给定三、按给定(i dn)连杆位置设计四连杆位置设计四杆机构杆机构 翻台振实式造型机的翻转机构，用一个铰链四杆机构翻台振实式造型机的翻转机构，用一个铰链四杆机构来实现翻台的来实现翻台的、两个工作位置。位置

31、两个工作位置。位置，砂箱，砂箱7与翻台与翻台8固联，在振实台固联，在振实台9上振实造型。然后压力油推动上振实造型。然后压力油推动(tu dng)活塞活塞6，通过连杆，通过连杆5使摇杆使摇杆4摆动，将翻台与砂箱翻转到位摆动，将翻台与砂箱翻转到位置置。托台。托台10上升接触砂上升接触砂箱，解除砂箱与翻台间的箱，解除砂箱与翻台间的紧固紧固(jn )联接并起模。联接并起模。 给定了连杆给定了连杆3的长度的长度 l3 3=BC 及其两个位置及其两个位置 Bl lCl l 和和B2 2C2 2， 确定连架杆与机架组成确定连架杆与机架组成的固定铰链中心的固定铰链中心A和和D的位的位置，并求出其余三杆的长置，

32、并求出其余三杆的长度度 l1、l2 和和 l4 。第43页/共74页第四十四页，共74页。第44页/共74页第四十五页，共74页。 由于连杆上由于连杆上B、C两点的轨迹分别为以、两点的轨迹分别为以、D 为圆心为圆心的圆弧，所以、的圆弧，所以、D必分别位于必分别位于B1B2和和ClC2的垂直平分线的垂直平分线上。具体设计上。具体设计(shj)步骤：步骤：(1) 根据根据(gnj)给定条件，绘出连杆的两个位置给定条件，绘出连杆的两个位置B1C1和和B2C2。 (3) 由于由于A和和D两点可在两点可在 b12和和 c12两直线上任意选两直线上任意选取，有无穷多解。实际设取，有无穷多解。实际设计时应考

33、虑其他辅助条件计时应考虑其他辅助条件(tiojin)，例如最小传动，例如最小传动角、各杆尺寸所允许的范角、各杆尺寸所允许的范围或其他结构上的要求。围或其他结构上的要求。 (2) 分别连接分别连接B1和和B2、C1和和 C2，并作，并作B1B2、ClC2的垂直平分线的垂直平分线 b12、c12。第45页/共74页第四十六页，共74页。 本机构要求本机构要求(yoqi)A、D两点在同一水平线上，且两点在同一水平线上，且ADBC。根据这一附加条件，即可唯一地确定、的位置，并作出所求根据这一附加条件，即可唯一地确定、的位置，并作出所求的四杆机构的四杆机构AB1C1D。第46页/共74页第四十七页，共7

34、4页。 若给定连杆三个位置，四杆机构的设计过程与上述基若给定连杆三个位置，四杆机构的设计过程与上述基本相同。如图本相同。如图 ，由于，由于(yuy)B1、B2、B3三点位于以三点位于以A 为为圆心的同一圆弧上，故运用已知三点求圆心的方法，作圆心的同一圆弧上，故运用已知三点求圆心的方法，作Bl B2和和B2B3的垂直平分线，的垂直平分线，其交点就是固定其交点就是固定铰链中心铰链中心(zhngxn)A。同。同样，作样，作C1C2和和C2C3的垂直平的垂直平分线，其交点便分线，其交点便是另一固定铰链是另一固定铰链中心中心(zhngxn)。ABlClD即为即为所求四杆机构。所求四杆机构。第47页/共7

35、4页第四十八页，共74页。第第3章章 凸轮凸轮(tln)机构机构3-1 凸轮机构的工作凸轮机构的工作(gngzu)原理和原理和组成组成第48页/共74页第四十九页，共74页。第第3章章 凸轮凸轮(tln)机构机构3-1 凸轮机构的工作凸轮机构的工作(gngzu)原理原理和组成和组成 内燃机配气凸轮机构：凸轮内燃机配气凸轮机构：凸轮1以等角速度回转，它的轮以等角速度回转，它的轮廓驱使廓驱使(qsh)从动件从动件2（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门。（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门。 凸轮机构的基本构件是凸轮机构的基本构件是凸轮凸轮、从动件从动件和和机机架架。 优点：适当设计凸优点：适当设计凸轮轮廓

36、曲线轮轮廓曲线, 可使可使从动件实现各种从动件实现各种预期的运动规律预期的运动规律,且机构简单紧凑。且机构简单紧凑。 缺点缺点: 凸轮轮廓与凸轮轮廓与从动件之间为点、线从动件之间为点、线接触，易磨损，所以接触，易磨损，所以凸轮机构常用于运动凸轮机构常用于运动复杂而载荷不大的场复杂而载荷不大的场合。合。第49页/共74页第五十页，共74页。3-2 从动件的常用运动从动件的常用运动(yndng)规律规律 凸轮凸轮(tln)机构的从动件的运机构的从动件的运动规律与凸轮动规律与凸轮(tln)廓线之间有着廓线之间有着相互关系。相互关系。 设计凸轮机构时，是先根据工作要求设计凸轮机构时，是先根据工作要求(

37、yoqi)确定从确定从动件的运动规律，再按这一运动规律设计凸轮轮廓线。动件的运动规律，再按这一运动规律设计凸轮轮廓线。一、凸轮的基本概念一、凸轮的基本概念1. 基圆基圆rmin （ ro ）: 以凸轮轮廓的最小以凸轮轮廓的最小半径半径rmin 为半径所画的圆。为半径所画的圆。 rmin称为基圆半径称为基圆半径。第50页/共74页第五十一页，共74页。 . 推程：推程： 凸轮以凸轮以1等角速顺时针方向回转等角速顺时针方向回转t时，从动件尖顶被凸轮轮时，从动件尖顶被凸轮轮廓推动廓推动(tu dng)，以一定运动规律由离回转中心最近位置，以一定运动规律由离回转中心最近位置A到达最远位到达最远位置置B

38、，这个过程称为推程。，这个过程称为推程。 3. 升程：推程中从动件升程：推程中从动件走过的距离走过的距离(jl)称为称为从动件的升程。从动件的升程。4. 推程运动推程运动(yndng)角角: 与推程对应的凸轮转与推程对应的凸轮转角角 。第51页/共74页第五十二页，共74页。5. 远休止远休止(xizh)角角 s ： 当凸轮继续回转当凸轮继续回转 s时。以点为中心时。以点为中心(zhngxn)的圆弧的圆弧BC与尖顶相作用，从动件与尖顶相作用，从动件在最远位置停留在最远位置停留(tngli)不不动，动， s 称为远休止角。称为远休止角。第52页/共74页第五十三页，共74页。5. 远休止远休止(

39、xizh)角角s ： 当凸轮继续回转当凸轮继续回转s时。以点为中心的圆弧时。以点为中心的圆弧BC与与尖顶尖顶(jindng)相作用，从动件相作用，从动件在最远位置停留在最远位置停留(tngli)不不动，动， s称为远休止角。称为远休止角。6. 回程：回程： 凸轮继续回转凸轮继续回转 时，从动件在弹簧力时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一或重力作用下，以一定运动规律回到起始定运动规律回到起始位置，这个过程称为位置，这个过程称为回程。回程。第53页/共74页第五十四页，共74页。7. 回程回程(huchng)运动角运动角 ：与回程：与回程(huchng)对应的凸轮转角对应的凸轮转角 。8. 近休止

40、近休止(xizh)角角 : 凸轮继续回凸轮继续回转转 时，以时，以O点点为中心的圆弧为中心的圆弧DA与尖顶与尖顶(jindng)相作用，从动件相作用，从动件在最近位置停留在最近位置停留不动，称为近休不动，称为近休止角。止角。ss第54页/共74页第五十五页，共74页。 当凸轮当凸轮(tln)连续回转时，从动件重复作往复连续回转时，从动件重复作往复运运9. 从动件位移从动件位移(wiy)线图线图运动。在直角坐标运动。在直角坐标系中表示从动件位系中表示从动件位移移(wiy) s2 和凸轮和凸轮转角转角1 （或时间（或时间t）之间的函数关系和之间的函数关系和曲线图。这个关系曲线图。这个关系曲线称为从

41、动件位曲线称为从动件位移移(wiy)线图。线图。第55页/共74页第五十六页，共74页。 二、从动件常用运动二、从动件常用运动(yndng)规律规律 从动件的位移从动件的位移线图取决于凸轮轮线图取决于凸轮轮廓曲线的形状廓曲线的形状(xngzhun)，即从，即从动件不同的运动规动件不同的运动规律要求凸轮具有不律要求凸轮具有不同的轮廓曲线。从同的轮廓曲线。从动件常用运动规律动件常用运动规律有：有： 等速运动规律等速运动规律(gul)、等加速等减速运动规律、等加速等减速运动规律(gul)、简谐运动规律、简谐运动规律(gul)、摆线运动规律、摆线运动规律(gul)。第56页/共74页第五十七页，共74

42、页。1. 等速运动等速运动(dn s yn dn)规律规律。 从动件的加速度从动件的加速度; ; 从动件位移从动件位移 ; ; 从动件作等速运动从动件作等速运动: :在推程里在推程里 0dtdvaTthtvsThvv220202第57页/共74页第五十八页，共74页。 由于由于(yuy)凸轮凸轮匀速转动时匀速转动时, l 为常数，为常数， 故故1 1 t 推程里推程里:t 1。 将这些关系代入上式便可得出以凸轮转角(zhunjio)1和转速 1表示的从动件运动方程：第58页/共74页第五十九页，共74页。1)-(3 0ahvhs21t21t22)-(3 0ahv1hs21h2h12 同理，回程

43、同理，回程(huchng)时可时可得从动件运动方程得从动件运动方程:第59页/共74页第六十页，共74页。 等速运动等速运动(dn s yn dn)的缺点：的缺点：运动(yndng)开始时v = 0v0(突变)，故a2 ；运动(yndng)终止时v = v00(突变)， a2 惯性力会引起刚性冲击。因此、这种运动规律不宜单独使用。在运动开始和终止段需用其他运动规律过渡。第60页/共74页第六十一页，共74页。2. 等加速等减速运动等加速等减速运动(jin s yn dn)规律规律 运动的前半行程运动的前半行程(xngchng)作等加速运作等加速运动，后半行程动，后半行程(xngchng)作等减速运作等减速运动。动。 已知前半行程作等已知前半行程作等加速运动，经过的运动加速运动，经过的运动时间是时间是T2，对应的凸，对应的凸轮转角是轮转角是t /2。将这些参。将这些参数数(cnsh)代入位移方程代入位移方程第61页/共74页第六十二页，共74页。 a212h2T20故故 对上式作两次积分，并对上式作两次积分，并令令10时，时，v2 0，s2 0，可得到可得到(d do)前半行程的前半行程的运动方程：运动方程：t14h4haaT2202可得：可得：20221tas 第62页/共74页第六十三页，共74页。2t21212t12212t24ha4hv2hs（推程等加速（推程等加速