机械原理第四章

2. 急回特性和行程速比系数
判断下列机构是否具有急回特性：
双曲柄机构和对心曲柄滑块机构适 当组合后，也可能产生急回特性。
机械原理
小结：
第四章 平面连杆机构及其设计
2. 急回特性和行程速比系数
1）急回特性的作用：节省空回行程的时间，提高劳动生产 率。 2）急回特性具有方向性，当原动件的回转方向改变时，急 回的行程也跟着改变。 3）对于有急回运动要求的机械，先确定K，再求θ。
∆DB1C1 中 : a + d ≤ b + c ∆DB2C 2 中 : b ≤ (d-a ) + c
(a ) 即 a+b≤c+d 即 a+c ≤ b+d
c ≤ (d-a ) + b (a ) + (b )，得 a ≤ c (a ) + (c )，得 a ≤ b
(b ) + (c )，得 a ≤ d
手摇唧筒
固定滑块3成为唧筒外壳，导杆4的下端固结着汲水活塞，在 唧筒3的内部上下移动，实现汲水的目的。
机械原理
2 . 平面四杆机构的演化形式 ( ) 运动副元素的逆换 4
第四章 平面连杆机构及其设计
将移动副两元素的包容关系进行逆换，并不影响两构件 之间的相对运动，但却能演化成不同的机构。
构件2 包容 构件3 导杆机构
4-2
平面四杆机构的类型和应用
1. 平面四杆机构的基本形式 2. 平面四杆机构的演化形式
机械原理
第四章 平面连杆机构及其设计
铰链四杆机构 1. 平面四杆机构的基本形式：
机架：固定不动的构件，如AD 杆 连杆：不直接与机架相连的构件，如BC杆 连架杆：直接与机架相连的构件，如AB、CD 杆 曲柄：能作整周转动的连架杆，如AB 杆 摇杆：不能作整周转动的连架杆，如CD 杆

FR21= -FR23
FR21
B
Md l’ ω14 A
FR41 c
FR43
FR23
G
ω43
FR43
FR23
b
G
从图上量得： Md＝G(cb/ab)×l’ a
力分析解题步骤小结：
①从二力杆入手，初步判断杆2受拉。 ②由γ、β增大或变小来判断各构件的相对角速度。 ③依据总反力判定准则得出FR12和FR32切于摩擦圆的
三、机构力分析的方法
对于低速机械，因为惯性力的 影响不大，可忽略不计算。高速机 静力分析 械，进行动态静力分析。
方法
动态静力分 析
设计新机械时，机构的尺寸、 假设分析 质量和转动惯量等都没有确
定，因此可在静力分析的基 础上假定未知因素进行动态 静力分析、最后再修正，直 至机构合理。
简化分析
进行力分析时，可假定原动件 按理论运动规律运动，根据实 际情况忽略摩擦力或者重力进 行分析，使得问题简化。
MI1＝－JS1α1
FI1
α1 1
A
B S1MI1
aS1
构件惯性力的确定(3/5) 2．质量代换法 质量代换法 是指设想把构件的质量按一定条件集
中于构件上某几个选定点上的假想集中质量来代替的方
法。假想的集中质量称为代换质量； 代换质量所在的位置称为代换点。
（1）质量代换的参数条件
代换前后构件的质量不变； 代换前后构件的质心位置不变； 代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。
一般分析 考虑各种影响因素进行力分析
§4-2 构件惯性力的确定
1．一般力学方法 以曲柄滑块机构为例
B
1 A
1 A
2
3
α2
C 4

1
ϕ ϕ
B B’
2
s0
ϕ ω
r0
O
sx
sy x s
f ( x, y,ϕ ) = 0
实际廓线：圆心位于理论廓线上的一系列滚子圆的包络线 以ϕ为参数的曲线族的包络线方程：
f ( xa , ya ,ϕ ) = 0 ∂f ( xa , ya ,ϕ ) = 0 ∂ϕ 滚子圆方程
y 内凸轮廓 实际廓线
其中
x B0 = e y B0 = s 0 =
r0 − e 2
2
s x = s sin ϕ s y = s co s ϕ
Y e
B0
即
x = ( s + s 0 ) sin ϕ + e co s ϕ y = ( s + s 0 ) co s ϕ − e sin ϕ
直动滚子从动件盘形 凸轮理论廓线方程 理论廓线方程， 凸轮理论廓线方程， 也可表示为： 也可表示为：
8
位移曲线
凸轮转角
注意： 注意： 从动件轴 线转过的角、 基圆上基圆半 径转过的角和 偏距圆上偏距 转过的角均为 凸轮转角。
2. 滚子直动从动件盘形凸轮机构
将滚子 中心假想为 尖底从动件 的尖底。
η' 实际廓线
η 理论廓线 r0 η" 实际廓线 （凹槽凸轮用）
-ω
注意：凸轮转角一般在理论廓线的基圆上度量，从动件位移 注意 为导路方向线与理轮廓线基圆交点至滚子中心之间的距离。
ω O r0
ϕ
B'
B
x s
当凸轮转过角ϕ时，滚子中心将自点B0移到B点 根据反转法原理，理论廓线B点坐标为： sin ϕ x B 0 s x x co s ϕ y = − sin ϕ co s ϕ y + s B0 y

若质心位于回转中心： MI1 =- Js1α1
青岛科技大学专用 作者： 潘存云教授
2.质量代换法 一般力学方法的缺陷： ▲质心位置难以精确测定； B ▲求解各构件质心加速度较繁琐。 mB S2 质量代换法的思路： B 2 将各构件的质量，按一 S2 定条件用集中于某些特 1 S 1 定点的假象质量来替代， A as1 as2 只需求集中质量的惯性 力，而无需求惯性力偶 矩。从而将问题简化。 质量代换的条件： 1）代换前后各构件质量不变； 2）质心位置不变； 3）对质心轴的转动惯量不便。 青岛科技大学专用
Q θ N’21
1 v21 作者：潘存云教授 F G2
N21
θ θ N’21 N”21 1 2
作者：潘存云教授
N’21 = N”21 = G / (2sinθ) F21 = f N’21 + f N”21
= ( f / sinθ)• G = fv G fv－称为当量摩擦系数
G
青岛科技大学专用
作者： 潘存云教授
柱面接触： 矢量和：N21=Σ △N21 =-G 代数和：N’21= Σ |△N21| =kG >|N21|
2 △N21 G 1
N21
作者：潘存云教授
理论分析和实验结果有： k =1~π /2 F21 = f N’21 = f k G = fv G 同理，称 fv为当量摩擦系数。 结论：不论何种运动副元素，有计算通式： F21= f N21 = fv G 非平面接触时 ，摩擦力增大了，为什么？ 是 f 增大了？ 原因：是由于N21 分布不同而导致的。
θ
θ
φ 1 v21
2 G
2.移动副中总反力的确定 总反力为法向反力与摩擦力的合成： FR21=N21+F21 tgφ= F21 / N21 = f N21 / N21 = f φ － 摩 擦 角 ， 方向:∠FR21 V12 ＝(90°+φ) 摩擦锥----以FR21为母线所作圆锥。 结论：移动副中总反力恒切于摩擦锥。