《機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)的基本型式與演化§4.5平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性熟悉平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式與演化2、熟悉平面四桿機(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)和難點(diǎn)。而行程速度變化系數(shù)、壓力角、最小傳動(dòng)角的判斷則是本次課的難點(diǎn)何謂鉸鏈平面四桿機(jī)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(dòng)角？其大小對(duì)機(jī)構(gòu)的傳力特性有何影響？何謂死點(diǎn)位置？教材、教案、教參等。老師講解為主（舉例、介紹經(jīng)驗(yàn)），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(diǎn)，其中急回特性、傳力特性和連桿曲線的應(yīng)用均有較大的實(shí)用意義。行程速度變化系數(shù)的計(jì)算，關(guān)鍵在于找出兩個(gè)極限位置，在K計(jì)算公式，在實(shí)際應(yīng)用中可用來(lái)計(jì)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)由若干構(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(jiàn)的平面連桿機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)。圖7-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)§4.4四桿機(jī)構(gòu)的基本型式與演化圖7-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)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(chēng)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(chēng)為曲柄，不能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的稱(chēng)為搖桿。根據(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)兩連架桿分別為曲柄和搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱(chēng)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)擺動(dòng)。也可以將主動(dòng)搖桿的往復(fù)擺動(dòng)，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)圖7-3縫紉機(jī)踏板機(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)，稱(chēng)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。主動(dòng)曲柄等速運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)曲柄一般為變速運(yùn)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(chēng)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(chēng)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(chē)門(mén)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(chēng)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)擺動(dòng)；也可將主動(dòng)連桿的整周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓮膭?dòng)搖桿的往復(fù)擺動(dòng)。圖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)度之間的關(guān)系。連架桿成為曲柄必須滿足下列條件：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。滿足了桿長(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)。如不能滿足桿長(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)。應(yīng)用于往復(fù)式氣體壓縮機(jī)等機(jī)械中。a）b）圖7-11曲柄滑塊機(jī)構(gòu)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)擺動(dòng)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C點(diǎn)擺動(dòng)，就得到搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。4、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)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(chēng)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(chē)吊圖7-14曲柄搖塊機(jī)構(gòu)圖7-15汽車(chē)吊圖7-16導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)a）曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)b）曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)若，導(dǎo)桿只能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，稱(chēng)為曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。若＞導(dǎo)桿作4作擺動(dòng)，稱(chēng)為曲柄擺動(dòng)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)的基本特性圖7-17急回特性分析一、急回特性圖7-17急回特性分析對(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A為主動(dòng)件以等角速度作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；搖桿CD為從動(dòng)件，向右擺動(dòng)為工作行程，向左擺動(dòng)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(guò)（1800+）到達(dá)AB2，連桿位于與曲柄的延長(zhǎng)線共線，桿向右擺到期達(dá)右限位完成工作行程。工作行程所用時(shí)間，搖桿上C點(diǎn)的平均速度。為從動(dòng)件處于兩極限位置時(shí)曲柄與連桿兩共線位置的夾角，稱(chēng)為極位夾角。曲柄由AB2繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)（1800-）回到AB1時(shí)，搖桿則向左擺動(dòng)角，到達(dá)極限位置C1D，完成返回行程。返回行程式所用時(shí)間，搖桿上C點(diǎn)的平均速度。因?yàn)椋?800+）＞（1800-）即＞，所以搖桿的＞。當(dāng)主動(dòng)件等速轉(zhuǎn)動(dòng)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(chēng)為急回特性。急回的程度用/值K表示，K稱(chēng)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(shí)，K＞1，機(jī)構(gòu) 有急回特性；=00時(shí)，K=1，機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性。越大，急回特性越明顯，但機(jī)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(dòng)角主動(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)速度間的夾角稱(chēng)為機(jī)構(gòu)在該位置的壓力角。壓力角的余角稱(chēng)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。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。對(duì)于K＞1的機(jī)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(diǎn)位置如左圖所示，若曲柄搖桿機(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，，無(wú)法使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，出現(xiàn)“頂死”現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)的這個(gè)位置稱(chēng)為死點(diǎn)位置。死點(diǎn)位置常使機(jī)構(gòu)無(wú)法運(yùn)動(dòng)或處于出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象。為了使機(jī)構(gòu)能順利通過(guò)死點(diǎn)，可以在曲柄上安裝飛輪，利用慣性