7平面連桿機構(gòu)講解

1、教 案（首頁）課 題 序 號29授 課 班 級06機械1、機電3授 課 課 時2授 課 形 式講授法授 課 章 節(jié)名 稱§5-1鉸鏈四桿機構(gòu)的組成及分類使 用 教 具掛圖、教具教 學 目 的1、熟悉平面連桿機構(gòu)、鉸鏈四桿機構(gòu)的一般概念。2、掌握鉸鏈四桿機構(gòu)各構(gòu)件的名稱。3、熟悉鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型。教 學 重 點鉸鏈四桿機構(gòu)各構(gòu)件的組成；鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型。教 學 難 點鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型、運動特點的分析更 新 、 補充 、 刪 減內(nèi) 容無課 外 作 業(yè)P97：1、3教 學 后 記學生課后要在理解的基礎上加強對知識點進行記憶，熟悉鉸鏈四桿機構(gòu)的分類。授課主要內(nèi)容或板書設計第

2、五章 平面連桿機構(gòu)1、 平面連桿機構(gòu)： 2、四桿機構(gòu)： 3、鉸鏈四桿機構(gòu)： §5-1鉸鏈四桿機構(gòu)的組成及分類一、 鉸鏈四桿機構(gòu)的組成：1）機架；2）連桿；3）連架桿二、 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型（根據(jù)連架桿中是否有曲柄存在來分）：一般分為三種類型：曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)。1. 曲柄搖桿機構(gòu)：具有一個曲柄和一個搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)1）定義： 2）運動轉(zhuǎn)換：回轉(zhuǎn) 往復擺動 3）運動特點：4）應用舉例：2、雙曲柄機構(gòu)：具有兩個曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)1）定義： 特點：主動曲柄勻速回轉(zhuǎn)一周，從動曲柄隨之變速回轉(zhuǎn)一周。2）平形四邊形機構(gòu)：3）反向平形雙曲柄機構(gòu)： 3、雙搖桿

3、機構(gòu)：具有兩個搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)課堂教學安排教學過程主要教學內(nèi)容及步驟復習舊知內(nèi)容新授內(nèi)容新授學生鞏固課堂小結(jié)布置作業(yè)1、復習機構(gòu)及構(gòu)件的概念及兩者之間的區(qū)別第五章 平面連桿機構(gòu)1、平面連桿機構(gòu)：平面連桿機構(gòu)是由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副和移動副相互連接而成的在同一平面或相互平行平面內(nèi)運動的機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)是低副機構(gòu)。2、四桿機構(gòu)：平面連桿機構(gòu)是具有四個構(gòu)件（包括機架）的低副機構(gòu)，稱為四桿機構(gòu)。3、鉸鏈四桿機構(gòu)：構(gòu)件間用四個轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機構(gòu)，稱為平面鉸鏈四桿機構(gòu)。§5-1鉸鏈四桿機構(gòu)的組成及分類一、鉸鏈四桿機構(gòu)各構(gòu)件的名稱及特征：1）機架鉸鏈四桿機構(gòu)中，固定不動的構(gòu)件（又稱靜件或

4、固定件）。2）連桿機構(gòu)中不及機架相連的構(gòu)件。3）連架桿機構(gòu)中及機架用低副相連的構(gòu)件。連架桿按其運動特征分為兩種：曲柄及機架用轉(zhuǎn)動副相連且能繞該轉(zhuǎn)動副軸線整圈旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件。搖桿及機架用轉(zhuǎn)動副相連但只能繞該轉(zhuǎn)動副軸線擺動的構(gòu)件。二、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型：根據(jù)機構(gòu)中曲柄的存在一般分為三種類型：曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)1.曲柄搖桿機構(gòu)（1）定義：具有一個曲柄和一個搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)。（2）運動轉(zhuǎn)換：曲柄搖桿機構(gòu)能將曲柄的整圈旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成搖桿的往復擺動（曲柄為主動件）；也能將搖桿的往復擺動轉(zhuǎn)換成曲柄的整圈旋轉(zhuǎn)（搖桿為主動件）。（3）運動特點：主動曲柄作等速回轉(zhuǎn)，從動件搖桿作變速的往復擺動。（4

5、）應用實例：牛頭刨床橫向進給機構(gòu)、剪板機、顎式破碎機、攪拌機、雷達擺動裝置（曲柄為主動件）；縫紉機的踏板機構(gòu)（搖桿為主動件）曲柄搖桿機構(gòu) 雙曲柄機構(gòu)二、雙曲柄機構(gòu)1、定義：具有兩個曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)中，兩個連桿架均為曲柄，都能作整圈旋轉(zhuǎn)，兩個曲柄可以分別為主動件。2、分類：1）普通雙曲柄機構(gòu)：特點：主動曲柄勻速回轉(zhuǎn)一周，從動曲柄隨之變速回轉(zhuǎn)一周。 （即同向變速）2）平形四邊形機構(gòu)：（1）定義：當連桿及機架長度相等且兩曲柄相等時，若曲柄轉(zhuǎn)向相同，稱為平形四邊形機構(gòu)。（2）特點：兩曲柄的回轉(zhuǎn)方向相同，角速度相等。（即同向同速）3）反向平形雙曲柄機構(gòu)：（1）定義：當連桿及機架長度相等且兩曲

6、柄相等時，若曲柄轉(zhuǎn)向相不同，稱為反向平形雙曲柄機構(gòu)。（2）特點：兩曲柄的回轉(zhuǎn)方向相反，角速度不等。（即反向變速）3、平形四邊形機構(gòu)在運動過程中，主動曲柄每回轉(zhuǎn)一周，兩曲柄及連桿出現(xiàn)兩次共線，此時導致不能正常傳動。為避免這一現(xiàn)象，常采用的方法有：一是利用從動曲柄本身的質(zhì)量或附加一轉(zhuǎn)動慣量較大的飛輪，依靠慣性作用來導向；二是增設輔助構(gòu)件；三是采取多組機構(gòu)錯列。4、應用實例： （1）插床（普通雙曲柄機構(gòu)）；（2）慣性篩（普通雙曲柄機構(gòu)）；（3）機車車輪聯(lián)動裝置（平形四邊形機構(gòu)）（加輔助構(gòu)件：曲柄EF）；（4）左右車輪采用錯列結(jié)構(gòu)（平形四邊形機構(gòu)） ；（5）車門啟閉機構(gòu)（反向平形雙曲柄機構(gòu) ）三、雙搖

7、桿機構(gòu)1、定義：具有兩個搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)。2、運動轉(zhuǎn)換：往復擺動轉(zhuǎn)換為往復擺動兩搖桿可以分別為主動件，當連桿及搖桿共線時，機構(gòu)處于死點位置，1及2分別為兩搖桿的最大擺角。3、應用實例：自卸翻斗裝置港口起重機飛機起落架（利用死點位置）完成習題集P24 1、2完成習題冊P27 六（1）一、鉸鏈四桿機構(gòu)的組成及各組成部分的特征1.平面連桿機構(gòu)2.四桿機構(gòu)。3.鉸鏈四桿機構(gòu)。4.鉸鏈四桿機構(gòu)各構(gòu)件的名稱二、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型基本類型：曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)。P97：1、3教 案（首頁）課 題 序 號30授 課 班 級06機械1、機電3授 課 課 時2授 課 形 式講授法授 課 章

8、節(jié)名 稱§5-2鉸鏈四桿機構(gòu)的基本性質(zhì)使 用 教 具掛圖、教模教 學 目 的1、掌握曲柄存在的條件、三種基本類型的判別方法2、掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的急回特性3、掌握死點位置并能通過作圖方法找出機構(gòu)的死點位置教 學 重 點曲柄存在的條件及三種基本類型的判別方法機構(gòu)有無急回特性的判別和如何克服死點位置教 學 難 點機構(gòu)的急回特性和死點位置實用意義更 新 、 補充 、 刪 減內(nèi) 容無課 外 作 業(yè)P97 ： 8、9教 學 后 記急回特性的概念、大小的計算及優(yōu)點學生們掌握的情況較好，死點位置的概念、克服方法及應用舉例，學生課后要多看書。授課主要內(nèi)容或板書設計§5-2鉸鏈四桿機構(gòu)的基本性

9、質(zhì)一、曲柄存在的條件： (1)連架桿及機架中必有一個是最短桿；(2)最短桿及最長桿之和必小于或等于其余兩桿長度之和。二、三種基本類型的判別方法：1）若鉸鏈四桿機構(gòu)中最短桿及最長桿之和必小于或等于其余兩桿長度之和，則：（1）取最短桿為連架桿時，構(gòu)成曲柄搖桿機構(gòu)；（2）取最短桿為機架時，構(gòu)成雙曲柄機構(gòu)；（3）取最短桿為連桿時，構(gòu)成雙搖桿機構(gòu)。2）若鉸鏈四桿機構(gòu)中最短桿及最長桿之和大于其余兩桿長度之和,則無曲柄存在，無論以哪個構(gòu)件為機架，均只能構(gòu)成雙搖桿機構(gòu)。二、急回特性 1、急回特性的定義: 2、急回特性系數(shù)K表示K=三、死點位置課堂教學安排教學過程主要教學內(nèi)容及步驟復習舊知內(nèi)容新授內(nèi)容新授學生鞏

10、固課堂小結(jié)布置作業(yè)1、鉸鏈四桿機構(gòu)的組成及各組成部分的特征2、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型3、各舉一例說明三種鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型的應用§5-2鉸鏈四桿機構(gòu)的基本性質(zhì)一、曲柄存在的條件鉸鏈四桿機構(gòu)中是否能有作整圈旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件，取決于各構(gòu)件的長度之間的關系，這就是所謂的曲柄存在條件。分析：設曲柄AB、連桿BC、搖桿CD、機架AD的桿長度分別為a、b、c、d，AB為主動件B點通過B1、B2點時，曲柄AB及連桿BC形成兩次共線。當構(gòu)件AB及BC在B1共線時，由AC1D可得：b-a+cd；b-a+dc當構(gòu)件AB及BC在B2共線時，由AC2D可得：a+bc+d綜合兩種情況有：a+db+ca+cb+d

11、 a+bc+d簡化上式得：ab；ac；ad 結(jié)論：1、由、兩式可得鉸鏈四桿機構(gòu)中曲柄存在的條件：(1)連架桿及機架中必有一個是最短桿；(2)最短桿及最長桿之和必小于或等于其余兩桿長度之和。上述兩條件必須同時滿足。2、三種基本類型的判別方法：（1）若鉸鏈四桿機構(gòu)中最短桿及最長桿之和必小于或等于其余兩桿長度之和，則：1）取最短桿為連架桿時，構(gòu)成曲柄搖桿機構(gòu)；2）取最短桿為機架時，構(gòu)成雙曲柄機構(gòu)；3）取最短桿為連桿時，構(gòu)成雙搖桿機構(gòu)。（2）若鉸鏈四桿機構(gòu)中最短桿及最長桿之和大于其余兩桿長度之和,則無曲柄存在，只能構(gòu)成雙搖桿機構(gòu)。例：在下圖所示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知：AB=450mm，BC=400mm

12、，CD=300mm，AD=200mm。試問以哪個桿作為機架，可以得到曲柄搖桿機構(gòu)？如果以BC作為機架，會得到什么機構(gòu)？如果以桿AD作為機架，會得到什么機構(gòu)？解：1、以AB或DC為機架可以得到曲柄搖桿機構(gòu) ；2、以BC為機架可以得到雙搖桿機構(gòu)；3、以AD為機架可以得到雙曲柄機構(gòu)。二、急回特性分析：略結(jié)論：1、急回特性的定義：曲柄搖桿機構(gòu)中，曲柄雖作等速轉(zhuǎn)動，而搖桿擺動時空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度（即v1 v2），這種性質(zhì)稱為機構(gòu)的急回特性。2、急回特性的意義：縮短空回行程的時間，提高生產(chǎn)效力。3、急回特性的表示符號：急回特性用急回特性系數(shù)K表示，即K=式中K急回特性系數(shù)極位夾角，搖

13、桿位于兩極限位置時，曲柄所夾的銳角。4、極位夾角及急回特性K之間的關系：說明：（1）機構(gòu)有無急回特性，取決于急特性系數(shù)K。K愈大，急回特性愈顯著，也就是從動件回程愈快；K=1時，機構(gòu)無急回特性。（2）急回特性系數(shù)K及極位夾角有關，=0°，K=1，機構(gòu)無急回特性；0°機構(gòu)有急回特性，且愈大，急回特性愈顯著。5、常見機構(gòu)中具有急回特性：（均是以曲柄為主動件） （1）曲柄搖桿機構(gòu) （2）擺動導桿機構(gòu) （3）偏置曲柄滑塊機構(gòu)三、死點位置1、概念：死點位置就是連桿及從動件共線的位置。在死點位置，驅(qū)動力對從動件的有效回轉(zhuǎn)力矩等于零。此時，從動件和整個機構(gòu)靜止不動（即卡死、自鎖）或產(chǎn)生運

14、動不確定現(xiàn)象。2、死點的意義：（1）對于傳動機構(gòu)來說，存在死點位置是不利的。（弊）（2）工程上，有時也利用死點位置的特性來實現(xiàn)某些工作要求。（利）3、克服“死點”位置的方法： （1）依靠從動件的慣性 （2）增設輔助構(gòu)件 （3）多組機構(gòu)錯列4、常見機構(gòu)中的“死點”位置的有：（1）曲柄搖桿機構(gòu)（以搖桿為主動件，有兩個死點位置）（2）平行四邊形機構(gòu)（以曲柄為主動件，兩個死點位置）（3）曲柄滑塊機構(gòu)（以曲柄為主動件，兩個死點位置）（4）擺動導桿機構(gòu)（5）雙搖桿機構(gòu)（任一搖桿為主動件時，均有一個死點位置）完成習題冊P24：5、6 ； P28：2；P97： 11一、曲柄存在的條件；三種基本類型的判別方法：

15、二、急回特性1、急回特性的定義2、急回特性系數(shù)K表示三、死點位置P97： 8、9教 案（首頁）課 題 序 號31授 課 班 級06機械1、機電3授 課 課 時2授 課 形 式講授法授 課 章 節(jié)名 稱§5-3鉸鏈四桿機構(gòu)的演化使 用 教 具掛圖、教模教 學 目 的1、掌握曲柄滑機構(gòu)、導桿機構(gòu)的演化。2、熟悉曲柄滑塊機構(gòu)、導桿機構(gòu)的分類及構(gòu)成條件。3、熟悉導桿機構(gòu)的運動特點。教 學 重 點曲柄滑機構(gòu)、導桿機構(gòu)的演化及運動特點教 學 難 點曲柄滑塊機構(gòu)的分類及構(gòu)成條件；導桿機構(gòu)的構(gòu)成條件更 新 、 補充 、 刪 減內(nèi) 容無課 外 作 業(yè)P97：10、11、13 補充教 學 后 記鉸鏈四桿

16、機構(gòu)的演化形式都可以看作是改變四桿機構(gòu)某些構(gòu)件的形狀、相對長度或選擇不同構(gòu)件作為機架而獲得。授課主要內(nèi)容或板書設計§5-3鉸鏈四桿機構(gòu)的演化一、 曲柄滑塊機構(gòu)概念：曲柄滑塊機構(gòu)是具有一個曲柄和一個滑塊的平面四桿機構(gòu)，是由曲柄搖桿機構(gòu)演化而來的。演化： 特點 ： 應用： 分類：曲柄滑塊機構(gòu)的分類：對心曲柄滑塊機構(gòu)（簡稱曲柄滑塊機構(gòu)）和偏置曲柄滑塊機構(gòu)兩類。二、導桿機構(gòu)導桿是機構(gòu)中及另一運動構(gòu)件組成移動副的構(gòu)件。連架桿中至少有一個構(gòu)件為導桿的平面四桿機構(gòu)稱為導桿機構(gòu)。導桿機構(gòu)是由改變曲柄滑塊機構(gòu)中固定件位置演化而成。導桿機構(gòu)的分類：（1）轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)（2）擺動導桿機構(gòu)（3）曲柄搖塊機構(gòu)（

17、4）移動導桿機構(gòu)課堂教學安排教學過程主要教學內(nèi)容及步驟復習舊知內(nèi)容新授內(nèi)容新授內(nèi)容新授學生鞏固課堂小結(jié)布置作業(yè)1、曲柄存在的條件2、急回特性的定義、急回特性系數(shù)K、極位夾角3、通過死點位置的常用措施引入：在平面連桿機構(gòu)中，除了三種鉸鏈四桿機構(gòu)基本類型外，在生產(chǎn)實際中，還廣泛地采用其他多種形式。各種形式的平面連桿機構(gòu)，可以認為是由鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型通過選取不同構(gòu)件為機架、改變構(gòu)件的形狀（擴大轉(zhuǎn)動副、將轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副）、改變構(gòu)件的相對長度等方法演化而成。§5-3鉸鏈四桿機構(gòu)的演化一、 曲柄滑塊機構(gòu)1、概念：曲柄滑塊機構(gòu)是具有一個曲柄和一個滑塊的平面四桿機構(gòu)。2、演變來源：曲柄搖桿

18、機構(gòu)3、演變過程：搖桿長度趨向無窮大4、運動特點：曲柄的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為滑塊的往復移動演化分析：當搖桿CD的長度趨向無窮大，原來C點沿圓弧的往復運動變成沿直線的往復移動，搖桿變成了沿導軌往復運動的滑塊，曲柄搖桿機構(gòu)演化成曲柄滑塊機構(gòu)。若曲柄為主動件，并作整周回轉(zhuǎn)時，滑塊C移動的距離H等于曲柄長度r的兩倍，即H=2r。反之，若取滑塊C為主動件，當滑塊作往復直線運動時，曲柄AB作整周回轉(zhuǎn)，但存在兩個死點位置。5、應用：（1）壓力機中的曲柄滑塊機構(gòu) （以曲柄為主動件）（2）內(nèi)燃機中的曲柄滑塊機構(gòu)（以滑塊為主動件，存在兩個死點位置）.對單缸內(nèi)燃機，通常采用附加飛輪，利用慣性通過死點；對多缸內(nèi)燃機通常采用錯列

19、各缸的曲柄滑塊機構(gòu)方式。（3）搓絲機、自動送料機6、分類：（1）對心曲柄滑塊機構(gòu)（2）偏置曲柄滑塊機構(gòu)（3）偏心輪機構(gòu)7、死點位置：有兩個（以滑塊為主動件）8、急回特性：對心曲柄滑塊機構(gòu)（無急回特性）偏置曲柄滑塊機構(gòu)（有急回特性）二、導桿機構(gòu)1、定義：連架桿中至少有一個構(gòu)件為導桿的平面四桿機構(gòu)稱為導桿機構(gòu)。導桿是機構(gòu)中及另一運動構(gòu)件組成移動副的構(gòu)件。2、演變來源：由改變曲柄滑塊機構(gòu)中固定件位置演化而成。3、演變過程：固定原曲柄14、分類：轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)： 擺動導桿機構(gòu)：5、運動特點：（1）轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)：等速回轉(zhuǎn)運動 變速回轉(zhuǎn)運動（運動特點類似于雙曲柄機構(gòu)）（2）擺動導桿機構(gòu)：回轉(zhuǎn)運動 往復擺動（

20、運動特點類似于曲柄搖桿機構(gòu)）6、應用：旋轉(zhuǎn)油泵(轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu))、牛頭刨床(擺動導桿機構(gòu))三、曲柄搖塊機構(gòu)（搖塊機構(gòu)）1、演變來源：曲柄滑塊機構(gòu)2、演變過程：固定原連桿23、運動特點：件1作轉(zhuǎn)動或擺動，件4相對于3滑動并一起繞C點擺動。或4在3中移動，1繞B點轉(zhuǎn)動或擺動。4、應用：自卸翻斗裝置四、固定滑塊機構(gòu)（定塊機構(gòu)、移動導桿機構(gòu)）1、演變來源：曲柄滑塊機構(gòu)2、演變過程：固定滑塊33、運動特點：件1為主動件，件2繞C點擺動，件4相對3往復移動。4、應用舉例：抽水機五、歸納如下表：導桿機構(gòu)的演化機構(gòu)名稱轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)擺動導桿機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu)移動導桿機構(gòu)演化方法固定原曲柄AB固定原連桿BC固定原滑塊C機構(gòu)組成條件曲柄BC長度大于機架AB長度，即曲柄BC長度小于機架AB長度，即運動特點曲柄BC及導桿AC均能