機(jī)械基礎(chǔ) 課件 模塊二任務(wù)二 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及演化

教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.掌握曲柄存在的條件；2.掌握判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型的方法；3.掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化的類(lèi)型；4.掌握平面連桿機(jī)構(gòu)的基本特性。能力目標(biāo)1.具有分析和應(yīng)用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化各機(jī)構(gòu)的能力；2.具有分析和應(yīng)用各種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的能力。素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)和規(guī)范意識(shí)；2.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心、愛(ài)崗敬業(yè)、精益求精的工匠精神。模塊二平面機(jī)構(gòu)

任務(wù)二鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及演化【學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn)】1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類(lèi)型及判別；2.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等的演化；3.平面連桿機(jī)構(gòu)的基本特性。【相關(guān)知識(shí)】一、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用和基本類(lèi)型

所有構(gòu)件均作平行于某一平面運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為平面連桿機(jī)構(gòu)。如果所有低副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副，這種平面四桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。（一）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類(lèi)型及其應(yīng)用

組成：機(jī)架、連架桿、連桿。

能繞固定鉸鏈中心作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿稱(chēng)為曲柄；不能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，只能在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)的連架桿稱(chēng)為搖桿。

按連架桿運(yùn)動(dòng)形式的不同，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本形式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿中，若一個(gè)是曲柄，另一個(gè)是搖桿，則稱(chēng)此四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如圖所示。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用：（a）雷達(dá)天線(xiàn)俯仰機(jī)構(gòu)（b）攪拌機(jī)構(gòu)（c）縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用

在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿相對(duì)機(jī)架都是作整周回轉(zhuǎn)的曲柄，則此四桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。雙曲柄機(jī)構(gòu)及應(yīng)用：平行雙曲柄機(jī)構(gòu)及應(yīng)用：機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)反向平行雙曲柄機(jī)構(gòu)公共汽車(chē)的車(chē)門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)反向平行雙曲柄機(jī)構(gòu)及應(yīng)用：3.雙搖桿機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用

在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿均為搖桿，則此四桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，如圖所示。雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)及應(yīng)用：鶴式起重機(jī)飛機(jī)起落架（1）以最短桿的相鄰桿為機(jī)架時(shí)得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。（2）以最短桿為機(jī)架時(shí)得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。以最短桿的對(duì)邊桿為機(jī)架時(shí)得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。若機(jī)構(gòu)不滿(mǎn)足桿長(zhǎng)和條件，則無(wú)論以哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，都只能為雙搖桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)不存在曲柄，即雙搖桿機(jī)構(gòu)：（二）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件及判斷方法

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件：1.長(zhǎng)度和條件：2.最短桿條件：連架桿和機(jī)架中必有一桿為最短桿。（1）以最短桿的相鄰桿為機(jī)架時(shí)得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。（2）以最短桿為機(jī)架時(shí)得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化（一）轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化過(guò)程：（a）（c）對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（b）（d）偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（二）取不同構(gòu)件為機(jī)架1.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

如果將圖2-32（c）所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件AB作為機(jī)架，構(gòu)件BC成為曲柄，滑塊沿導(dǎo)桿移動(dòng)并做平面運(yùn)動(dòng)，則可得到導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。（1）當(dāng)AB＞BC，為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖所示。擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（2）當(dāng)AB≤BC，為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖所示。轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2.搖塊機(jī)構(gòu)

如果選連桿BC作為機(jī)架，滑塊只能繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，則可得如圖所示的搖塊機(jī)構(gòu)，常用于卡車(chē)車(chē)廂翻斗機(jī)構(gòu)中。翻斗機(jī)構(gòu)3.定塊機(jī)構(gòu)

如果取滑塊C為機(jī)架，AB為主動(dòng)件，導(dǎo)桿AC作往復(fù)移動(dòng)，此機(jī)構(gòu)稱(chēng)為定塊機(jī)構(gòu)，又稱(chēng)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖所示。三、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性（一）急回特性

在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，有兩次與連桿共線(xiàn)。這時(shí)搖桿分別處于左、右兩個(gè)極限位置DC1、DC2。DC1與DC2所夾的銳角稱(chēng)為搖桿的擺角，記為Ψ；θ為搖桿處于兩極限位置時(shí)，曲柄兩對(duì)應(yīng)位置所在直線(xiàn)間所夾的銳角，稱(chēng)為極位夾角。

當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿來(lái)回?cái)[動(dòng)的快慢不同，返回時(shí)的速度較快，四桿機(jī)構(gòu)的這種特性稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的急回特性。機(jī)構(gòu)的急回特性通常用行程速比系數(shù)K來(lái)表示，即：總結(jié)：只要θ＞0，則K＞1，機(jī)構(gòu)就存在急回特性；極位夾角θ越大，K值也越大，急回特性也越顯著。當(dāng)θ=0，即K=1時(shí)，機(jī)構(gòu)沒(méi)有急回特性。急回特性應(yīng)用之一：牛頭刨床（二）壓力角α和傳動(dòng)角γ

作用于從動(dòng)件CD的力F與CD桿上C點(diǎn)的速度vc之間所夾的銳角α稱(chēng)為壓力角α。F的兩個(gè)分力中Fn是有害分力，F(xiàn)t是有效分力。壓力角α越小，有效分力越大，有害分力越小，機(jī)構(gòu)越省力，效率越高，所以壓力角α是判斷機(jī)構(gòu)傳力性能的重要參數(shù)。傳動(dòng)角γ是壓力角α的余角，也是判斷機(jī)構(gòu)傳力性能的參數(shù)。機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角γ越大，傳力性能越好。顯然傳動(dòng)角γ愈大愈好，理想情況是γ=90°。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的壓力角α和傳動(dòng)角γ為了保證機(jī)構(gòu)的正常傳動(dòng)，通常應(yīng)使傳動(dòng)角γ的最小值γmin大于或等于其許用值[γ]。最小傳動(dòng)角的許用值與其受力情況、運(yùn)動(dòng)副間隙的大小、摩擦、速度等因素有關(guān)。一般機(jī)械中，推薦γ=40°～50

°。對(duì)于傳遞功率大的機(jī)構(gòu)，如沖床、鄂式破碎機(jī)中的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為使工作時(shí)得到更大效率，可取γmin=[γ]≥50

°。對(duì)于一些非傳力機(jī)構(gòu)，如控制、儀表等機(jī)構(gòu)，也可取=[γ]≤40

°，但不能過(guò)小。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的壓力角α和傳動(dòng)角γ（三）機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置

如圖所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如果搖桿CD為主動(dòng)件，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到連桿BC與從動(dòng)曲柄AB共線(xiàn)時(shí)，若不考慮慣性力、重力和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力，則主動(dòng)件CD通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件曲柄AB上的力剛好通過(guò)其轉(zhuǎn)動(dòng)中心而出現(xiàn)“卡死”現(xiàn)象。此時(shí)無(wú)論怎樣加大驅(qū)動(dòng)力，均不能僅靠驅(qū)動(dòng)力的作用使從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，這種特性稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置

對(duì)傳動(dòng)而言，死點(diǎn)的存在是不利的。為了順利通過(guò)死點(diǎn)位置，使機(jī)構(gòu)繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可采用以下方法：1.采用錯(cuò)位排列的方法，將兩組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置互相錯(cuò)開(kāi)，從而使曲柄始終獲得有