2022年《机械设计基础》教案七

1、浙江工业职业技术学院日期： 2022.9 NO7课题 4.4 四杆机构的基本型式与演化 4.5 平面四杆机构的基本特性 1、熟识平面四杆机构的基本型式与演化目的要求 2、熟识平面四杆机构的传力特性；铰链四杆机构、平面四杆机构的基本特性是本次课的重点和难重点、难 点点；而行程速度变化系数、压力角、最小传动角的判定就是本次课的难点1、何谓铰链平面四杆机构？复习提问 要点：2、何谓急回特性？3、何谓行程速度变化系数,其大小有何意义？4、何谓压力角、传动角？其大小对机构的传力特性有何影响？5、何谓死点位置？教具、实 验及教学 手段作业布置教学反映教材、教案、教参等；老师讲解为主（举例、介绍体会） ,举

2、一反三,课后小结,布置作 业；P59：4-6 、4-7 、4-8 上课与作业情形较正常；本次课内容是本章的重点,其中急回特性、传力特性和连杆曲线的应用均有较大的有用意义；行程速度变化系数的运算,关键在于找课后分析出两个极限位置,在K运算公式K1800,在实际应用中可用1800K3600来运算,为主动曲柄在从动件回程时所转过的角度；复习提问：1、移动副中的摩擦力 2、转动副中的摩擦力 3、机械效率与自锁 新课导入：平面连杆机构由如干构件和低副组成的平面机构,可以实现预期的运动规律及位置,轨迹等要求；低副为面接触,压强小,易于润滑,便于加工；最常见的平面连杆 机构是平面四杆机构； 4.4 四杆机构

3、的基本型式与演化一、铰链四杆机构的形式 运动副都是转动副的平面四杆机构,称为铰 链四杆机构；它由机架、连杆、和两连架杆组成；连架杆相对于机架作整周转动的称为曲柄,不能作整周转动的称为摇杆；依据连架杆中曲柄的数目,铰链四杆机构分为三种基本形式；1、曲柄摇杆机构图 7-1 铰链四杆机构两连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构,称为曲柄摇杆机构；它可将主动 曲柄的连续运动, 转换为摇杆的往复摇摆； 也可以将主动摇杆的往复摇摆,转换为从 动曲柄的连续转动；图 7-2 抽油机驱动机构 2、双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构,曲柄一般为变速运动；图 7-3 缝纫机踏板机构称为双曲柄机构； 主动曲柄等

4、速运动, 从动连杆与机架长度相等且转向相同的双曲柄机构,称为平行四边行机构；连杆与机架长度相等,两个曲柄长度相等但转向相反的双曲柄机构,称为逆平 行四边行机构；图 7-5 平行四边形机构 图 7-6 茶叶捻揉机结构图 7-4 插床六杆机构图 7-7 逆平行四边形机构 图 7-8 车门启闭机构3、双摇杆机构两个连架杆都为摇杆的铰链四杆机构,称为双摇杆机构；它可将主动摇杆的往复运动,经连杆转化为从动摇杆的往复摇摆；动摇杆的往复摇摆；也可将主动连杆的整周运动, 转变为两从图 7-9 起重机变幅机构 图 7-10 电扇摇头机构二、铰链四杆机构形式的判别铰链四杆机构中是否存在曲柄,取决于各构件长度之间的

5、关系；连架杆成为曲柄必需满意以下条件：1）最长杆与最短杆之和,小于或等于其余两杆之和；2）连架杆与机架两者之一为最短杆；满意了杆长和条件, 铰链四杆机构的形式取决于最短杆,以最短杆作连架杆, 为曲柄摇杆机构；以最短杆作机架；为双曲柄机构；以最短杆作连杆,为双摇杆机构；如不能满意杆长和条件,铰链四杆机构为双摇杆机构；三、含有一个移动副的四杆机构 1、曲柄滑块机构 曲柄滑块机构可将主动滑块的往复直线运动经连杆转化为从动曲柄的连续转动；也可将主动曲柄的连续转化为从动滑块的往复直线移动；机械中；应用于往复式气体压缩机等a）图 7-11 曲柄滑块机构b）a）对心曲柄滑块机构b） 偏轩曲柄滑块机构2、摇杆

6、滑块机构如把上面 a）图中的构件 3 作为机架, BC 杆成为绕 C 点摇摆的摇杆, AC 杆作为滑块作往复移动,就得到摇杆滑块机构；图 7-12 摇杆滑块机构 图 7-13 手摇唧筒3、曲柄摇块机构如把上面 a）图中的连杆 BC 作为机架,滑块只能绕 机构；4、导杆机构C 点摇摆,就得到摇杆滑块如把上面 a）图中的 AB 杆作为机架, 构件 BC 成为曲柄, 构件 3 沿连架杆 4（又 称导杆）移动并作平面运动,就得到曲柄导杆机构；图 7-14 曲柄摇块机构 图 7-15 汽车吊图 7-16 导杆机构如1la）曲柄转动导杆机构b）曲柄摇摆导杆机构1l 2l 导杆作 4 2l ,导杆只能作整周

7、转动,称为曲柄转动导向机构；如作摇摆,称为曲柄摇摆导向机构,常与其它构件组合,用于牛头刨床和插床等的机机中；如左图所示的牛头刨床的导杆机构；图 7-17 简易刨床的导杆机构图 7-18 牛头刨床的导杆机构 4.5 平面四杆机构的基本特性 一、急回特性 对于插床、刨床等单向工作的机械,为了 缩短刀具非切削时间,提高生产率,要求刀具 快速返回,某些平面四杆机构能实现这一要求；在左图所示的曲柄摇杆机构中, 设曲柄 AB 为主动件, 以等角速度 1作顺时针转动；摇杆 CD 为从动件, 向右摇摆为工作行程, 向左摇摆 为返回行程；当曲柄转至 AB 1,连杆位于 B1C1,与曲柄共线,摇杆处于左极限位置

8、C1D；当曲柄由 AB 1 转过图 7-17 急回特性分析（180 0+）到达 AB 2,连杆位于B2C2,又与曲柄的延长线共线,摇 杆向右摇摆角,到期达右限位置 C2D,完成工作行程；工作行程所用时间t118001,摇杆上 C 点的平均速度v1C1C2； 为从动件t1处于两极限位置时曲柄与连杆两共线位置的夹角,称为极位夹角；曲柄由 AB 2 连续转过（ 180 0-）回到 AB 1 时,摇杆就向左摇摆 角,到达极限0位置 C1D,完成返回行程；返回行程式所用时间 t 2 180,摇杆上 C 点的平均速1度v2C2C 1；）（180 0-）即1t 2t ,所以摇杆的v 1v ；当主动件等速转动

9、t2由于（180 0+时,作往复运动的从动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称为急回特性；急回的程度用v /v 值 K 表示, K 称为行程速度变化系数；=00Kv 2t 10 180v 1t20 180行程速度系数与极位夹角有关；当0 时, K1,机构有急回特性；时, K=1,机构无急回特性；取 K=1.2-2.0；二、传力特性1 、压力角和传动角越大,急回特性越明显,但机构的平稳性下降；一般主动件曲柄经连杆传递到从动件摇杆上 C 点的力 F,与受力点运动速度 v 间的夹角 称为机构在该位置的压力角；压力角的余角称为传动角；压力角和传动角在机构运动过程中是变化的；图 7-

10、20 传力特性分析压力角 和传动角 在机构运动过程中是变化的, 压力角 愈小或传动角 愈大,对机构的传动是有利；压力角 愈大或传动角 愈小,会使传动副的压力增大,磨损加剧,降低传动效率；因此,压力角不能太大或传动角不能太小,规定工作行程中的最小传动角min400500；对于 K1 的机构,工作行程中的 行程终了位置；min一般显现在摇杆处于右极限位置,即工作2、死点位置如左图所示, 如曲柄摇杆机构以摇杆为主动件,而曲柄为从动件, 当机构处于图中双点划线所示的两个位置之一时,由于摇杆处于极限位置, 连杆与曲柄共线, 摇杆经连杆传递到曲柄上的作用力,刚好通过曲柄回转中心,0 0 ,无法使曲柄转动,显现“ 顶死” 现象,机构的这个位置称为死点位置；死点位置常使机构无法运动或处 于显现运动不确定现象；为了使机构能顺当通过死点, 可以