單元二平面連桿機(jī)構(gòu)課件

單元二：平面連桿機(jī)構(gòu)觀察家用腳踏縫紉機(jī)如何傳遞運(yùn)動(dòng)的？知識(shí)導(dǎo)入：2.1平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及鉸鏈四桿類型判斷任務(wù)呈現(xiàn)：

指出家用腳踏縫紉機(jī)哪個(gè)構(gòu)件是曲柄？哪個(gè)構(gòu)件是搖桿？哪個(gè)構(gòu)件是連桿？哪個(gè)是機(jī)架？

一、基本概念

平面連桿機(jī)構(gòu)：由若干個(gè)構(gòu)件通過(guò)低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)。

平面四桿機(jī)構(gòu):由四個(gè)構(gòu)件聯(lián)接而成的平面連桿機(jī)構(gòu)。

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：所有低副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)。相關(guān)知識(shí)：1、平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)1）由于是低副為面接觸，故壓強(qiáng)小可承受較大載荷。2）構(gòu)件之間的接觸是由構(gòu)件本身的幾何約束保持的，故構(gòu)件工作可靠。3）在原動(dòng)件等速連續(xù)運(yùn)動(dòng)的條件下，從動(dòng)件可實(shí)現(xiàn)多種形式的運(yùn)動(dòng)，滿足多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求。2、平面連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)1）根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)的連桿機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜、精度不高。2）運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力難以平衡，不適用于高速場(chǎng)合。二、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)三、

四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及演化形式機(jī)架、連桿、連架桿、滑塊曲柄:能作360度整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的連架桿。搖桿:只能在小于360度范圍內(nèi)擺動(dòng)的連架桿。（動(dòng)畫演示1）（動(dòng)畫演示2）1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式三種基本形式：(根據(jù)連架桿是否曲柄)1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：兩連架桿中一個(gè)為曲柄,

另一個(gè)為搖桿的四桿機(jī)構(gòu)。2）雙曲柄機(jī)構(gòu):兩連架桿均為曲柄的四桿機(jī)構(gòu)。3）雙搖桿機(jī)構(gòu):兩連架桿均為搖桿的四桿機(jī)構(gòu)。攪拌機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理圖演化：將四桿機(jī)構(gòu)的桿3變成滑塊3，將轉(zhuǎn)動(dòng)副D變成移動(dòng)副D。2、四桿機(jī)構(gòu)的演化形式1）四桿機(jī)構(gòu)的演化過(guò)程（動(dòng)畫演示）2）四種演化形式

根據(jù)滑塊不同的運(yùn)動(dòng)形式劃分:

①滑塊機(jī)構(gòu)：滑塊進(jìn)行滑動(dòng)的四桿機(jī)構(gòu)②轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)：滑塊進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的四桿機(jī)構(gòu)③搖塊機(jī)構(gòu)：滑塊進(jìn)行擺動(dòng)的四桿機(jī)構(gòu)④定塊機(jī)構(gòu)：滑塊被固定的四桿機(jī)構(gòu)⑤導(dǎo)桿機(jī)構(gòu):滑塊隨導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)的四桿機(jī)構(gòu)

四、

四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2、雙曲柄機(jī)構(gòu)3、雙搖桿機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)機(jī)車車輪飛機(jī)起落架漫步機(jī)自行車

衛(wèi)星天線加緊機(jī)構(gòu)搖頭扇破碎機(jī)起重機(jī)4、滑塊機(jī)構(gòu)5、轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)6、搖塊機(jī)構(gòu)7、定塊機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)縫紉機(jī)頭慣性篩8、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿回轉(zhuǎn)油泵橢圓規(guī)

離合器

聯(lián)軸器

自卸汽車

抽水機(jī)

牛頭刨床

設(shè)a＜d，a≤d

a≤b

a≤c即AB桿為最短桿。1、

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件｛可得:五、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有一個(gè)曲柄的條件（必須同時(shí)滿足）：(1)最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和；(2)最短桿或其相鄰桿為機(jī)架。2、四桿機(jī)構(gòu)類型的判別方法：2）最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和則:(1)最短桿的鄰邊為機(jī)架時(shí)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；(2)最短桿為機(jī)架時(shí)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；(3)最短桿的對(duì)邊為機(jī)架時(shí)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。1）最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和為雙搖桿機(jī)構(gòu)。教師示范完成任務(wù)：構(gòu)件1是搖桿；構(gòu)件2是連桿；構(gòu)件3是曲柄；構(gòu)件4是機(jī)架。學(xué)生訓(xùn)練：

指出調(diào)整雷達(dá)天線俯仰角的搜索機(jī)構(gòu)、飛剪機(jī)構(gòu)、抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、慣性篩機(jī)構(gòu)、車門啟閉機(jī)構(gòu)、起重機(jī)、搖頭風(fēng)扇機(jī)構(gòu)中的曲柄、搖桿、連桿、機(jī)架構(gòu)件。。課堂小結(jié)：1、平面連桿機(jī)構(gòu)的概念；2、曲柄、連桿、搖桿、連架桿等的概念；3、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件；4、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷；5、平面連桿機(jī)構(gòu)常見的應(yīng)用。布置作業(yè)：?jiǎn)卧嚓P(guān)習(xí)題。2.2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性知識(shí)導(dǎo)入：

腳踏家用縫紉機(jī)會(huì)出現(xiàn)何種狀況？

任務(wù)呈現(xiàn)：

試解釋腳踏家用縫紉機(jī)有時(shí)為何踩不動(dòng)或反轉(zhuǎn)？轉(zhuǎn)一下帶輪又能踩動(dòng)？1.壓力角α壓力角：從動(dòng)件所受的力F與受力點(diǎn)速度Vc所夾的銳角。有效分力：Ft=Fcosα有害分力：Fn=Fsinα

愈小，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能愈好。2.傳動(dòng)角

傳動(dòng)角：連桿與從動(dòng)件所夾的銳角

=90°-αγ越大機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能越好。設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)使

min≥40°，對(duì)于高速大功率機(jī)械應(yīng)使

min≥50°。3.最小傳動(dòng)角

min的位置鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在曲柄與機(jī)架共線的兩位置出現(xiàn)最小傳動(dòng)角。一、壓力角和傳動(dòng)角的概念

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：當(dāng)主動(dòng)件為曲柄時(shí)，最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架垂直的位置。

擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：在任何位置時(shí)主動(dòng)曲柄通過(guò)滑塊傳給從動(dòng)桿的力的方向，與從動(dòng)桿上受力點(diǎn)的速度方向始終一致，所以傳動(dòng)角等于90°。二、急回特性1、急回特性：機(jī)構(gòu)工作件返回行程速度大于工作行程速度的特性。工作行程時(shí)：V1=C1C2/t1

返回行程時(shí)：V2=C1C2/t22、行程速度變化系數(shù)K為了表示工作件往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的急回程度，用V2和V1的比值K來(lái)描述。由上式可得：3、急回特性的作用四桿機(jī)構(gòu)的急回特性可以節(jié)省空回時(shí)間，提高生產(chǎn)率。三、死點(diǎn)1、死點(diǎn)的位置

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：在從動(dòng)曲柄與連桿共線的位置時(shí)，出現(xiàn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角g=0，壓力角a=90°的情況，這時(shí)連桿對(duì)從動(dòng)曲柄的作用力恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，不能推動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置。2、死點(diǎn)的利弊利：工程上利用死點(diǎn)進(jìn)行工作，如飛機(jī)的起落架和工件的夾緊裝置。

弊：機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)從動(dòng)件將出現(xiàn)卡死，或運(yùn)動(dòng)方向不確定現(xiàn)象，對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不利加緊機(jī)構(gòu)3、度過(guò)死點(diǎn)的方法：1）增大從動(dòng)件的質(zhì)量、利用慣性度過(guò)死點(diǎn)位置，如與曲柄相連的飛輪。2）采用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列的方法，如機(jī)車的車輪。教師示范完成任務(wù)：學(xué)生訓(xùn)練：試解釋飛機(jī)起落架、鉆床加緊機(jī)構(gòu)能穩(wěn)定工作的原因。加緊機(jī)構(gòu)課堂小結(jié)：1、壓力角和傳動(dòng)角的概念；2、急回性、行程速比系數(shù)；3、死點(diǎn)的概念及應(yīng)用。謝謝！知識(shí)導(dǎo)入：

攪拌機(jī)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的工作演示，了解當(dāng)構(gòu)件的尺寸改變時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也會(huì)改變。2.3平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

任務(wù)呈現(xiàn)：

如圖所示，已知踏板CD在水平位置上下各擺20o，搖桿的行程速度變化系數(shù)K=1.2，且lCD=250mm，lAD=300mm，試用圖解法設(shè)計(jì)曲柄和連桿的長(zhǎng)度lAB、lBC。兩類基本問(wèn)題：實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律；實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)軌跡；三種設(shè)計(jì)方法：圖解法解析法實(shí)驗(yàn)法簡(jiǎn)明易懂，精確性差。

精確度好，計(jì)算繁雜。形象直觀，過(guò)程復(fù)雜。相關(guān)知識(shí)：一、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知：連桿BC長(zhǎng)度及三個(gè)位置（B1C1、B2C、B3C3）要求：設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟：①連接B1B2、B2B3，作線B1B2、B2B3的垂直平分線b12、b23，交于A點(diǎn)；②連接C1C2、C2C3，作線C1C2、C2C3的垂直平分線c12、c23，交于D點(diǎn)；③連接AB1、C1D，即為所求機(jī)構(gòu)。剛化反轉(zhuǎn)法設(shè)已知機(jī)架AD的長(zhǎng)度及連架桿AB、CD的兩組對(duì)應(yīng)位置α1

、ψ1

和α2、ψ2，試設(shè)計(jì)該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。

此問(wèn)題的關(guān)鍵是求鉸鏈C的位置

二、按給定連架桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)例：已知四桿機(jī)構(gòu)一連架桿AB和機(jī)架AD的長(zhǎng)度，連架桿AB和另一連架桿上標(biāo)線ED的三組對(duì)應(yīng)位置φ1

、ψ1

，φ2、ψ2及φ3

、ψ3，要求設(shè)計(jì)該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。

三、按給定行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)四、按給定速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)已知擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架長(zhǎng)度d和行程速度變化系K，試設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)

1）取比例尺μL

，作AD＝d/μL2）由K算出θ3）作∠ADB1＝∠ADB2＝θ/24）作AB1（或AB2）垂直于B1D（或B2D），則AB就是曲柄，其長(zhǎng)度