《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教案七

浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院日期：2009.9NO7§4.4四桿機構(gòu)的基本型式與演化§4.5平面四桿機構(gòu)的基本特性熟悉平面四桿機構(gòu)的基本型式與演化2、熟悉平面四桿機構(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點。而行程速度變化系數(shù)、壓力角、最小傳動角的判斷則是本次課的難點何謂鉸鏈平面四桿機構(gòu)？何謂急回特性？何謂行程速度變化系數(shù)，其大小有何意義？何謂壓力角、傳動角？其大小對機構(gòu)的傳力特性有何影響？何謂死點位置？教材、教案、教參等。老師講解為主（舉例、介紹經(jīng)驗），舉一反三，課后小結(jié)，布置作業(yè)。P59：4-6、4-7、4-8上課與作業(yè)情況較正常。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)用均有較大的實用意義。行程速度變化系數(shù)的計算，關(guān)鍵在于找出兩個極限位置，在K計算公式，在實際應(yīng)用中可用來計算，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)由若干構(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)。圖7-1鉸鏈四桿機構(gòu)§4.4四桿機構(gòu)的基本型式與演化圖7-1鉸鏈四桿機構(gòu)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。根據(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)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)擺動。也可以將主動搖桿的往復(fù)擺動，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)圖7-3縫紉機踏板機構(gòu)2、雙曲柄機構(gòu)兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)，稱為雙曲柄機構(gòu)。主動曲柄等速運動，從動曲柄一般為變速運動。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)擺動；也可將主動連桿的整周運動，轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓮膭訐u桿的往復(fù)擺動。圖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)件長度之間的關(guān)系。連架桿成為曲柄必須滿足下列條件：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。滿足了桿長和條件，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)。如不能滿足桿長和條件，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。應(yīng)用于往復(fù)式氣體壓縮機等機械中。a）b）圖7-11曲柄滑塊機構(gòu)a）對心曲柄滑塊機構(gòu)b）偏軒曲柄滑塊機構(gòu)2、搖桿滑塊機構(gòu)如把上面a）圖中的構(gòu)件3作為機架，BC桿成為繞C點擺動的搖桿，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C點擺動，就得到搖桿滑塊機構(gòu)。4、導(dǎo)桿機構(gòu)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7-14曲柄搖塊機構(gòu)圖7-15汽車吊圖7-16導(dǎo)桿機構(gòu)a）曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)b）曲柄擺動導(dǎo)桿機構(gòu)若，導(dǎo)桿只能作整周轉(zhuǎn)動，稱為曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機構(gòu)。若＞導(dǎo)桿作4作擺動，稱為曲柄擺動導(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)的基本特性圖7-17急回特性分析一、急回特性圖7-17急回特性分析對于插床、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A為主動件以等角速度作順時針轉(zhuǎn)動；搖桿CD為從動件，向右擺動為工作行程，向左擺動為返回行程。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)至AB1，連桿位于與曲柄共線，搖桿處于左極限位置C1當(dāng)曲柄由AB1轉(zhuǎn)過（1800+）到達AB2，連桿位于與曲柄的延長線共線，桿向右擺到期達右限位完成工作行程。工作行程所用時間，搖桿上C點的平均速度。為從動件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AB2繼續(xù)轉(zhuǎn)過（1800-）回到AB1時，搖桿則向左擺動角，到達極限位置C1D，完成返回行程。返回行程式所用時間，搖桿上C點的平均速度。因為（1800+）＞（1800-）即＞，所以搖桿的＞。當(dāng)主動件等速轉(zhuǎn)動時，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/值K表示，K稱為行程速度變化系數(shù)。圖7-20傳力特性分析行程速度系數(shù)與極位夾角有關(guān)。當(dāng)＞0時，K＞1，機構(gòu) 有急回特性；=00時，K=1，機構(gòu)無急回特性。越大，急回特性越明顯，但機構(gòu)的平穩(wěn)性下降。一般取K=1.2-2.0。圖7-20傳力特性分析二、傳力特性1、壓力角和傳動角主動件曲柄經(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。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。對于K＞1的機構(gòu)，工作行程中的一般出現(xiàn)在搖桿處于右極限位置，即工作行程終了位置。2、死點位置如左圖所示，若曲柄搖桿機構(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，，無法使曲柄轉(zhuǎn)動，出現(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)無法運動或處于出現(xiàn)運動不確定現(xiàn)象。為了使機構(gòu)能順利通過死點，可以在曲柄上安裝飛輪，利用慣性