機械基礎(chǔ) 課件 模塊二任務(wù)二 鉸鏈四桿機構(gòu)的類型及演化

教學(xué)目標知識目標1.掌握曲柄存在的條件；2.掌握判斷鉸鏈四桿機構(gòu)類型的方法；3.掌握鉸鏈四桿機構(gòu)演化的類型；4.掌握平面連桿機構(gòu)的基本特性。能力目標1.具有分析和應(yīng)用鉸鏈四桿機構(gòu)演化各機構(gòu)的能力；2.具有分析和應(yīng)用各種機構(gòu)運動特性的能力。素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)學(xué)生標準意識和規(guī)范意識；2.培養(yǎng)學(xué)生嚴謹細心、愛崗敬業(yè)、精益求精的工匠精神。模塊二平面機構(gòu)

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

所有構(gòu)件均作平行于某一平面運動的連桿機構(gòu)，稱為平面連桿機構(gòu)。如果所有低副均為轉(zhuǎn)動副，這種平面四桿機構(gòu)稱為鉸鏈四桿機構(gòu)。（一）鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用

組成：機架、連架桿、連桿。

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

按連架桿運動形式的不同，可將鉸鏈四桿機構(gòu)分為三種基本形式：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)及其應(yīng)用鉸鏈四桿機構(gòu)的兩個連架桿中，若一個是曲柄，另一個是搖桿，則稱此四桿機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，如圖所示。曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)的應(yīng)用：（a）雷達天線俯仰機構(gòu)（b）攪拌機構(gòu)（c）縫紉機踏板機構(gòu)2.雙曲柄機構(gòu)及其應(yīng)用

在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩連架桿相對機架都是作整周回轉(zhuǎn)的曲柄，則此四桿機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)。雙曲柄機構(gòu)及應(yīng)用：平行雙曲柄機構(gòu)及應(yīng)用：機車車輪聯(lián)動機構(gòu)慣性篩機構(gòu)反向平行雙曲柄機構(gòu)公共汽車的車門啟閉機構(gòu)反向平行雙曲柄機構(gòu)及應(yīng)用：3.雙搖桿機構(gòu)及其應(yīng)用

在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩連架桿均為搖桿，則此四桿機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu)，如圖所示。雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)及應(yīng)用：鶴式起重機飛機起落架（1）以最短桿的相鄰桿為機架時得到曲柄搖桿機構(gòu)。（2）以最短桿為機架時得到雙曲柄機構(gòu)。以最短桿的對邊桿為機架時得到雙搖桿機構(gòu)。若機構(gòu)不滿足桿長和條件，則無論以哪個構(gòu)件為機架，都只能為雙搖桿機構(gòu)。鉸鏈四桿機構(gòu)不存在曲柄，即雙搖桿機構(gòu)：（二）鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在的條件及判斷方法

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

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

如果選連桿BC作為機架，滑塊只能繞C點轉(zhuǎn)動，則可得如圖所示的搖塊機構(gòu)，常用于卡車車廂翻斗機構(gòu)中。翻斗機構(gòu)3.定塊機構(gòu)

如果取滑塊C為機架，AB為主動件，導(dǎo)桿AC作往復(fù)移動，此機構(gòu)稱為定塊機構(gòu)，又稱移動導(dǎo)桿機構(gòu)，如圖所示。三、平面四桿機構(gòu)的基本特性（一）急回特性

在曲柄搖桿機構(gòu)中，曲柄轉(zhuǎn)動一周的過程中，有兩次與連桿共線。這時搖桿分別處于左、右兩個極限位置DC1、DC2。DC1與DC2所夾的銳角稱為搖桿的擺角，記為Ψ；θ為搖桿處于兩極限位置時，曲柄兩對應(yīng)位置所在直線間所夾的銳角，稱為極位夾角。

當曲柄等速轉(zhuǎn)動，搖桿來回擺動的快慢不同，返回時的速度較快，四桿機構(gòu)的這種特性稱為機構(gòu)的急回特性。機構(gòu)的急回特性通常用行程速比系數(shù)K來表示，即：總結(jié)：只要θ＞0，則K＞1，機構(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θ=0，即K=1時，機構(gòu)沒有急回特性。急回特性應(yīng)用之一：牛頭刨床（二）壓力角α和傳動角γ

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

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

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

°，但不能過小。鉸鏈四桿機構(gòu)的壓力角α和傳動角γ（三）機構(gòu)的死點位置

如圖所示的曲柄搖桿機構(gòu)中，如果搖桿CD為主動件，當機構(gòu)運動到連桿BC與從動曲柄AB共線時，若不考慮慣性力、重力和運動副中的摩擦力，則主動件CD通過連桿作用于從動件曲柄AB上的力剛好通過其轉(zhuǎn)動中心而出現(xiàn)“卡死”現(xiàn)象。此時無論怎樣加大驅(qū)動力，均不能僅靠驅(qū)動力的作用使從動件運動，這種特性稱為機構(gòu)的死點位置。曲柄搖桿機構(gòu)的死點位置

對傳動而言，死點的存在是不利的。為了順利通過死點位置，使機構(gòu)繼續(xù)正常運轉(zhuǎn)，可采用以下方法：1.采用錯位排列的方法，將兩組機構(gòu)的死點位置互相錯開，從而使曲柄始終獲得有