平面連桿機(jī)構(gòu)教案

1、授課題目：第3章 平面連桿機(jī)構(gòu)3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型和應(yīng)用3.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件及其基本類型的判別3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化授課方式（請(qǐng)打）理論課 討論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 其他課時(shí)安排2教學(xué)大綱要求：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型和應(yīng)用；鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化；曲柄存在的條件。教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型；掌握曲柄存在的條件；掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化方法。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：重點(diǎn)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化；曲柄存在的條件。難點(diǎn)：曲柄存在的條件。作業(yè)、討論題、思考題：綜合題31課后總結(jié)分析：總結(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化結(jié)果；曲柄存在的條件。教 學(xué)內(nèi) 容備注第3章 平

2、面連桿機(jī)構(gòu)一、基本概念連桿機(jī)構(gòu)：是由若干個(gè)剛性構(gòu)件通過低副聯(lián)接而組成的機(jī)構(gòu)，所以又稱為低副機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)：所有的構(gòu)件都在同一平面或平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)。四桿機(jī)構(gòu)：是平面連桿機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛、結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單而且最具代表性的平面低副機(jī)構(gòu)。二、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 1、優(yōu)點(diǎn)1）適用于傳遞較大的動(dòng)力，常用于動(dòng)力機(jī)械。2）依靠運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形面保持構(gòu)件間的相互接觸，且易于制造，易于保證所要求的制造精度3） 能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)軌跡曲線和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，工程上常用來作為直接完成某種軌跡要求的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2、缺點(diǎn)1）不宜于傳遞高速運(yùn)動(dòng)。2）可能產(chǎn)生較大的運(yùn)動(dòng)累積誤差。3.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型和應(yīng)用構(gòu)件之間的連

3、接全部是轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)，稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。如圖31所示為一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。固定不動(dòng)的桿4為機(jī)架。與機(jī)架相連的桿1和桿3稱為連架桿，其中能作整周回轉(zhuǎn)的稱為曲柄，只能在小于360的一定范圍內(nèi)擺動(dòng)的則稱為搖桿。連接兩連架桿的桿2稱為連桿。圖31對(duì)于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，按照其連架桿是曲柄還是搖桿，可分為以下三種型式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)兩連架桿中一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。如圖32所示的雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)和圖33所示的縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)。 圖32 雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu) 圖33 縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。如圖

4、34所示的慣性篩的四桿機(jī)構(gòu)就屬于這種機(jī)構(gòu)。圖34當(dāng)雙曲柄機(jī)構(gòu)中的四個(gè)桿件滿足相對(duì)兩桿平行且長(zhǎng)度相等時(shí)，稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)或平行四邊形機(jī)構(gòu)。它的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是：兩曲柄則以相同的角速度同向轉(zhuǎn)動(dòng)，而連桿作平移運(yùn)動(dòng)。如圖35所示的火車聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)和圖36所示的攝影平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)。圖35 火車聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖36 攝影平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)如果從動(dòng)曲柄的轉(zhuǎn)向發(fā)生反轉(zhuǎn)，則該機(jī)構(gòu)稱為反平行四邊形機(jī)構(gòu)。車門開閉機(jī)構(gòu)，就利用反平行四邊形機(jī)構(gòu)的兩曲柄轉(zhuǎn)向相反的特性，使兩車門同時(shí)打開或關(guān)閉，如圖37所示。圖37 雙搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿都是搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。如圖38所示的飛機(jī)起落架和圖39所示的汽車、拖拉機(jī)等的前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。

5、 圖38 圖393.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件及其基本類型的判別如圖310所示的機(jī)構(gòu)ABCD，設(shè)構(gòu)件1、2、3、4的長(zhǎng)度分別為a、b、c、d，且ad，現(xiàn)討論構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件4作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，即A為整轉(zhuǎn)副的條件。圖310若AB桿能繞A整周回轉(zhuǎn)，則AB桿應(yīng)能夠占據(jù)與AD共線的兩個(gè)位置AB和AB”。為使AB桿能轉(zhuǎn)至位置AB，各桿長(zhǎng)度應(yīng)滿足： adbc （31）為使AB桿能轉(zhuǎn)至AB”，各桿長(zhǎng)度關(guān)系應(yīng)滿足： bc（da）即abcd （32）或 cb（da）即acbd （33）將式子（31）、（32）、（33）兩兩相加，得：ab，ac，ad （34）對(duì)于桿長(zhǎng)da的情況，只要把式（32）和（33）中的（d

6、a）改為（ad），然后再與式（31）兩兩相加，則可得：da，db，dc （35）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件為：1）連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿；2）最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其它兩桿長(zhǎng)度之和。（稱為桿長(zhǎng)條件）上述兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足，否則機(jī)構(gòu)不存在曲柄。由整轉(zhuǎn)副存在的條件可知，若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短構(gòu)件與最長(zhǎng)構(gòu)件長(zhǎng)度之和大于其余兩構(gòu)件長(zhǎng)度之和時(shí)，則此機(jī)構(gòu)中必不存在整轉(zhuǎn)副，這時(shí)無論以哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，都是雙搖桿機(jī)構(gòu)。若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中存在整轉(zhuǎn)副，則：（1）當(dāng)以最短桿為連架桿時(shí)，該機(jī)構(gòu)成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；（2）當(dāng)以最短桿為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)成為雙曲柄機(jī)構(gòu)；（3）當(dāng)以最短桿的連桿時(shí)，該機(jī)構(gòu)成為雙搖桿機(jī)構(gòu)。

7、3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化3.3.1 將轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副這種方法是通過改變構(gòu)件的形狀和相對(duì)尺寸，把轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副，從而形成滑塊機(jī)構(gòu)。圖311c所示為一個(gè)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。a) b) c)圖3113.3.2 取不同構(gòu)件為機(jī)架1低副的運(yùn)動(dòng)可逆性 用低副聯(lián)接的兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，不因選取哪個(gè)構(gòu)件為相對(duì)固定的構(gòu)件而改變，這種特性稱為低副的運(yùn)動(dòng)可逆性。2選取不同構(gòu)件為機(jī)架實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的演化 以低副運(yùn)動(dòng)的可逆性為基礎(chǔ)，可提供選取不同構(gòu)件作為機(jī)架實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的演化。如圖312a所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，若選取構(gòu)件1為機(jī)架，便演化為雙曲柄機(jī)構(gòu)，如圖312b所示；若選取構(gòu)件2為機(jī)架，便演化為另一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如圖312c所示；若選取構(gòu)件3為機(jī)架，便演化為雙搖桿機(jī)構(gòu)，如圖312d所示。(a) (b) (c) (d)圖312圖313a所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若選構(gòu)件1為機(jī)架，則演化為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖313b所示。若選構(gòu)件2為機(jī)架，則演化為曲柄搖塊機(jī)構(gòu)，如圖313c所示。若選構(gòu)件3為機(jī)架，這時(shí)機(jī)構(gòu)就演化成為直動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（也稱定塊機(jī)構(gòu)），如圖313d所示。(a) (c)(b) (d)圖3133.3.3 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副尺