2022年《機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)的基本型式與演化 4.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性 1、熟識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式與演化目的要求 2、熟識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的傳力特性；鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性是本次課的重點(diǎn)和難重點(diǎn)、難 點(diǎn)點(diǎn)；而行程速度變化系數(shù)、壓力角、最小傳動(dòng)角的判定就是本次課的難點(diǎn)1、何謂鉸鏈平面四桿機(jī)構(gòu)？復(fù)習(xí)提問(wèn) 要點(diǎn)：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(dòng)角？其大小對(duì)機(jī)構(gòu)的傳力特性有何影響？5、何謂死點(diǎn)位置？教具、實(shí) 驗(yàn)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(huì)） ,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(diǎn),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(yùn)算,關(guān)鍵在于找課后分析出兩個(gè)極限位置,在K運(yùn)算公式K1800,在實(shí)際應(yīng)用中可用1800K3600來(lái)運(yùn)算,為主動(dòng)曲柄在從動(dòng)件回程時(shí)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度；復(fù)習(xí)提問(wèn)：1、移動(dòng)副中的摩擦力 2、轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦力 3、機(jī)械效率與自鎖 新課導(dǎo)入：平面連桿機(jī)構(gòu)由如干構(gòu)件和低副組成的平面機(jī)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及位置,軌跡等要求；低副為面接觸,壓強(qiáng)小,易于潤(rùn)滑,便于加工；最常見的平面連桿 機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)； 4.4 四桿機(jī)構(gòu)

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

4、速運(yùn)動(dòng), 從動(dòng)連桿與機(jī)架長(zhǎng)度相等且轉(zhuǎn)向相同的雙曲柄機(jī)構(gòu),稱為平行四邊行機(jī)構(gòu)；連桿與機(jī)架長(zhǎng)度相等,兩個(gè)曲柄長(zhǎng)度相等但轉(zhuǎn)向相反的雙曲柄機(jī)構(gòu),稱為逆平 行四邊行機(jī)構(gòu)；圖 7-5 平行四邊形機(jī)構(gòu) 圖 7-6 茶葉捻揉機(jī)結(jié)構(gòu)圖 7-4 插床六桿機(jī)構(gòu)圖 7-7 逆平行四邊形機(jī)構(gòu) 圖 7-8 車門啟閉機(jī)構(gòu)3、雙搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿都為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)；它可將主動(dòng)搖桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng),經(jīng)連桿轉(zhuǎn)化為從動(dòng)搖桿的往復(fù)搖擺；動(dòng)搖桿的往復(fù)搖擺；也可將主動(dòng)連桿的整周運(yùn)動(dòng), 轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓮膱D 7-9 起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu) 圖 7-10 電扇搖頭機(jī)構(gòu)二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)形式的判別鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄,取決于各構(gòu)件長(zhǎng)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(zhǎng)桿與最短桿之和,小于或等于其余兩桿之和；2）連架桿與機(jī)架兩者之一為最短桿；滿意了桿長(zhǎng)和條件, 鉸鏈四桿機(jī)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(jī)構(gòu)；以最短桿作機(jī)架；為雙曲柄機(jī)構(gòu)；以最短桿作連桿,為雙搖桿機(jī)構(gòu)；如不能滿意桿長(zhǎng)和條件,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)；三、含有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu) 1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可將主動(dòng)滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)經(jīng)連桿轉(zhuǎn)化為從動(dòng)曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；也可將主動(dòng)曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)滑塊的往復(fù)直線移動(dòng)；機(jī)械中；應(yīng)用于往復(fù)式氣體壓縮機(jī)等a）圖 7-11 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)b）a）對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)b） 偏軒曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2、搖桿

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

7、轉(zhuǎn)動(dòng),稱為曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；如作搖擺,稱為曲柄搖擺導(dǎo)向機(jī)構(gòu),常與其它構(gòu)件組合,用于牛頭刨床和插床等的機(jī)機(jī)中；如左圖所示的牛頭刨床的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；圖 7-17 簡(jiǎn)易刨床的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖 7-18 牛頭刨床的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 4.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性 一、急回特性 對(duì)于插床、刨床等單向工作的機(jī)械,為了 縮短刀具非切削時(shí)間,提高生產(chǎn)率,要求刀具 快速返回,某些平面四桿機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)這一要求；在左圖所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中, 設(shè)曲柄 AB 為主動(dòng)件, 以等角速度 1作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；搖桿 CD 為從動(dòng)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(guò)圖 7-17 急回特性分析（180 0+）到達(dá) AB 2,連桿位于B2C2,又與曲柄的延長(zhǎng)線共線,搖 桿向右搖擺角,到期達(dá)右限位置 C2D,完成工作行程；工作行程所用時(shí)間t118001,搖桿上 C 點(diǎn)的平均速度v1C1C2； 為從動(dòng)件t1處于兩極限位置時(shí)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(guò)（ 180 0-）回到 AB 1 時(shí),搖桿就向左搖擺 角,到達(dá)極限0位置 C1D,完成返回行程；返回行程式所用時(shí)間 t 2 180,搖桿上 C 點(diǎn)的平均速1度v2C2C 1；）（180 0-）即1t 2t ,所以搖桿的v 1v ；當(dāng)主動(dòng)件等速轉(zhuǎn)動(dòng)

9、t2由于（180 0+時(shí),作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)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(shí), K1,機(jī)構(gòu)有急回特性；時(shí), K=1,機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性；取 K=1.2-2.0；二、傳力特性1 、壓力角和傳動(dòng)角越大,急回特性越明顯,但機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)性下降；一般主動(dòng)件曲柄經(jīng)連桿傳遞到從動(dòng)件搖桿上 C 點(diǎn)的力 F,與受力點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度 v 間的夾角 稱為機(jī)構(gòu)在該位置的壓力角；壓力角的余角稱為傳動(dòng)角；壓力角和傳動(dòng)角在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是變化的；圖 7-

10、20 傳力特性分析壓力角 和傳動(dòng)角 在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是變化的, 壓力角 愈小或傳動(dòng)角 愈大,對(duì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)是有利；壓力角 愈大或傳動(dòng)角 愈小,會(huì)使傳動(dòng)副的壓力增大,磨損加劇,降低傳動(dòng)效率；因此,壓力角不能太大或傳動(dòng)角不能太小,規(guī)定工作行程中的最小傳動(dòng)角min400500；對(duì)于 K1 的機(jī)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(diǎn)位置如左圖所示, 如曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以搖桿為主動(dòng)件,而曲柄為從動(dòng)件, 當(dāng)機(jī)構(gòu)處于圖中雙點(diǎn)劃線所示的兩個(gè)位置之一時(shí),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(guò)曲柄回轉(zhuǎn)中心,0 0 ,無(wú)法使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng),顯現(xiàn)“ 頂死” 現(xiàn)象,機(jī)構(gòu)的這個(gè)位置稱為死點(diǎn)位置；死點(diǎn)位置常使機(jī)構(gòu)無(wú)法運(yùn)動(dòng)或處 于顯現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象；為了使機(jī)構(gòu)能順當(dāng)通過(guò)死點(diǎn), 可以