2022年《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教案七

1、浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院日期： 2022.9 NO7課題 4.4 四桿機構(gòu)的基本型式與演化 4.5 平面四桿機構(gòu)的基本特性 1、熟識平面四桿機構(gòu)的基本型式與演化目的要求 2、熟識平面四桿機構(gòu)的傳力特性；鉸鏈四桿機構(gòu)、平面四桿機構(gòu)的基本特性是本次課的重點和難重點、難 點點；而行程速度變化系數(shù)、壓力角、最小傳動角的判定就是本次課的難點1、何謂鉸鏈平面四桿機構(gòu)？復(fù)習(xí)提問 要點：2、何謂急回特性？3、何謂行程速度變化系數(shù),其大小有何意義？4、何謂壓力角、傳動角？其大小對機構(gòu)的傳力特性有何影響？5、何謂死點位置？教具、實 驗及教學(xué) 手段作業(yè)布置教學(xué)反映教材、教案、教參等；老師講解為主（舉例、介紹體會） ,舉

2、一反三,課后小結(jié),布置作 業(yè)；P59：4-6 、4-7 、4-8 上課與作業(yè)情形較正常；本次課內(nèi)容是本章的重點,其中急回特性、傳力特性和連桿曲線的應(yīng)用均有較大的有用意義；行程速度變化系數(shù)的運算,關(guān)鍵在于找課后分析出兩個極限位置,在K運算公式K1800,在實際應(yīng)用中可用1800K3600來運算,為主動曲柄在從動件回程時所轉(zhuǎn)過的角度；復(fù)習(xí)提問：1、移動副中的摩擦力 2、轉(zhuǎn)動副中的摩擦力 3、機械效率與自鎖 新課導(dǎo)入：平面連桿機構(gòu)由如干構(gòu)件和低副組成的平面機構(gòu),可以實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律及位置,軌跡等要求；低副為面接觸,壓強小,易于潤滑,便于加工；最常見的平面連桿 機構(gòu)是平面四桿機構(gòu)； 4.4 四桿機構(gòu)

3、的基本型式與演化一、鉸鏈四桿機構(gòu)的形式 運動副都是轉(zhuǎn)動副的平面四桿機構(gòu),稱為鉸 鏈四桿機構(gòu)；它由機架、連桿、和兩連架桿組成；連架桿相對于機架作整周轉(zhuǎn)動的稱為曲柄,不能作整周轉(zhuǎn)動的稱為搖桿；依據(jù)連架桿中曲柄的數(shù)目,鉸鏈四桿機構(gòu)分為三種基本形式；1、曲柄搖桿機構(gòu)圖 7-1 鉸鏈四桿機構(gòu)兩連架桿分別為曲柄和搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu),稱為曲柄搖桿機構(gòu)；它可將主動 曲柄的連續(xù)運動, 轉(zhuǎn)換為搖桿的往復(fù)搖擺； 也可以將主動搖桿的往復(fù)搖擺,轉(zhuǎn)換為從 動曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動；圖 7-2 抽油機驅(qū)動機構(gòu) 2、雙曲柄機構(gòu) 兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu),曲柄一般為變速運動；圖 7-3 縫紉機踏板機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)； 主動曲柄等

4、速運動, 從動連桿與機架長度相等且轉(zhuǎn)向相同的雙曲柄機構(gòu),稱為平行四邊行機構(gòu)；連桿與機架長度相等,兩個曲柄長度相等但轉(zhuǎn)向相反的雙曲柄機構(gòu),稱為逆平 行四邊行機構(gòu)；圖 7-5 平行四邊形機構(gòu) 圖 7-6 茶葉捻揉機結(jié)構(gòu)圖 7-4 插床六桿機構(gòu)圖 7-7 逆平行四邊形機構(gòu) 圖 7-8 車門啟閉機構(gòu)3、雙搖桿機構(gòu)兩個連架桿都為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu),稱為雙搖桿機構(gòu)；它可將主動搖桿的往復(fù)運動,經(jīng)連桿轉(zhuǎn)化為從動搖桿的往復(fù)搖擺；動搖桿的往復(fù)搖擺；也可將主動連桿的整周運動, 轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓮膱D 7-9 起重機變幅機構(gòu) 圖 7-10 電扇搖頭機構(gòu)二、鉸鏈四桿機構(gòu)形式的判別鉸鏈四桿機構(gòu)中是否存在曲柄,取決于各構(gòu)件長度之間的

5、關(guān)系；連架桿成為曲柄必需滿意以下條件：1）最長桿與最短桿之和,小于或等于其余兩桿之和；2）連架桿與機架兩者之一為最短桿；滿意了桿長和條件, 鉸鏈四桿機構(gòu)的形式取決于最短桿,以最短桿作連架桿, 為曲柄搖桿機構(gòu)；以最短桿作機架；為雙曲柄機構(gòu)；以最短桿作連桿,為雙搖桿機構(gòu)；如不能滿意桿長和條件,鉸鏈四桿機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)；三、含有一個移動副的四桿機構(gòu) 1、曲柄滑塊機構(gòu) 曲柄滑塊機構(gòu)可將主動滑塊的往復(fù)直線運動經(jīng)連桿轉(zhuǎn)化為從動曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動；也可將主動曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)化為從動滑塊的往復(fù)直線移動；機械中；應(yīng)用于往復(fù)式氣體壓縮機等a）圖 7-11 曲柄滑塊機構(gòu)b）a）對心曲柄滑塊機構(gòu)b） 偏軒曲柄滑塊機構(gòu)2、搖桿

6、滑塊機構(gòu)如把上面 a）圖中的構(gòu)件 3 作為機架, BC 桿成為繞 C 點搖擺的搖桿, AC 桿作為滑塊作往復(fù)移動,就得到搖桿滑塊機構(gòu)；圖 7-12 搖桿滑塊機構(gòu) 圖 7-13 手搖唧筒3、曲柄搖塊機構(gòu)如把上面 a）圖中的連桿 BC 作為機架,滑塊只能繞 機構(gòu)；4、導(dǎo)桿機構(gòu)C 點搖擺,就得到搖桿滑塊如把上面 a）圖中的 AB 桿作為機架, 構(gòu)件 BC 成為曲柄, 構(gòu)件 3 沿連架桿 4（又 稱導(dǎo)桿）移動并作平面運動,就得到曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)；圖 7-14 曲柄搖塊機構(gòu) 圖 7-15 汽車吊圖 7-16 導(dǎo)桿機構(gòu)如1la）曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)b）曲柄搖擺導(dǎo)桿機構(gòu)1l 2l 導(dǎo)桿作 4 2l ,導(dǎo)桿只能作整周

7、轉(zhuǎn)動,稱為曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機構(gòu)；如作搖擺,稱為曲柄搖擺導(dǎo)向機構(gòu),常與其它構(gòu)件組合,用于牛頭刨床和插床等的機機中；如左圖所示的牛頭刨床的導(dǎo)桿機構(gòu)；圖 7-17 簡易刨床的導(dǎo)桿機構(gòu)圖 7-18 牛頭刨床的導(dǎo)桿機構(gòu) 4.5 平面四桿機構(gòu)的基本特性 一、急回特性 對于插床、刨床等單向工作的機械,為了 縮短刀具非切削時間,提高生產(chǎn)率,要求刀具 快速返回,某些平面四桿機構(gòu)能實現(xiàn)這一要求；在左圖所示的曲柄搖桿機構(gòu)中, 設(shè)曲柄 AB 為主動件, 以等角速度 1作順時針轉(zhuǎn)動；搖桿 CD 為從動件, 向右搖擺為工作行程, 向左搖擺 為返回行程；當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)至 AB 1,連桿位于 B1C1,與曲柄共線,搖桿處于左極限位置

8、C1D；當(dāng)曲柄由 AB 1 轉(zhuǎn)過圖 7-17 急回特性分析（180 0+）到達 AB 2,連桿位于B2C2,又與曲柄的延長線共線,搖 桿向右搖擺角,到期達右限位置 C2D,完成工作行程；工作行程所用時間t118001,搖桿上 C 點的平均速度v1C1C2； 為從動件t1處于兩極限位置時曲柄與連桿兩共線位置的夾角,稱為極位夾角；曲柄由 AB 2 連續(xù)轉(zhuǎn)過（ 180 0-）回到 AB 1 時,搖桿就向左搖擺 角,到達極限0位置 C1D,完成返回行程；返回行程式所用時間 t 2 180,搖桿上 C 點的平均速1度v2C2C 1；）（180 0-）即1t 2t ,所以搖桿的v 1v ；當(dāng)主動件等速轉(zhuǎn)動

9、t2由于（180 0+時,作往復(fù)運動的從動件在返回行程中的平均速度大于工作行程中的平均速度的特性稱為急回特性；急回的程度用v /v 值 K 表示, K 稱為行程速度變化系數(shù)；=00Kv 2t 10 180v 1t20 180行程速度系數(shù)與極位夾角有關(guān)；當(dāng)0 時, K1,機構(gòu)有急回特性；時, K=1,機構(gòu)無急回特性；取 K=1.2-2.0；二、傳力特性1 、壓力角和傳動角越大,急回特性越明顯,但機構(gòu)的平穩(wěn)性下降；一般主動件曲柄經(jīng)連桿傳遞到從動件搖桿上 C 點的力 F,與受力點運動速度 v 間的夾角 稱為機構(gòu)在該位置的壓力角；壓力角的余角稱為傳動角；壓力角和傳動角在機構(gòu)運動過程中是變化的；圖 7-

10、20 傳力特性分析壓力角 和傳動角 在機構(gòu)運動過程中是變化的, 壓力角 愈小或傳動角 愈大,對機構(gòu)的傳動是有利；壓力角 愈大或傳動角 愈小,會使傳動副的壓力增大,磨損加劇,降低傳動效率；因此,壓力角不能太大或傳動角不能太小,規(guī)定工作行程中的最小傳動角min400500；對于 K1 的機構(gòu),工作行程中的 行程終了位置；min一般顯現(xiàn)在搖桿處于右極限位置,即工作2、死點位置如左圖所示, 如曲柄搖桿機構(gòu)以搖桿為主動件,而曲柄為從動件, 當(dāng)機構(gòu)處于圖中雙點劃線所示的兩個位置之一時,由于搖桿處于極限位置, 連桿與曲柄共線, 搖桿經(jīng)連桿傳遞到曲柄上的作用力,剛好通過曲柄回轉(zhuǎn)中心,0 0 ,無法使曲柄轉(zhuǎn)動,顯現(xiàn)“ 頂死” 現(xiàn)象,機構(gòu)的這個位置稱為死點位置；死點位置常使機構(gòu)無法運動或處 于顯現(xiàn)運動不確定現(xiàn)象；為了使機構(gòu)能順當(dāng)通過死點, 可以