《机械设计基础》教案七

浙江工业职业技术学院日期：2009.9NO7§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熟悉平面四杆机构的基本型式与演化2、熟悉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点。而行程速度变化系数、压力角、最小传动角的判断则是本次课的难点何谓铰链平面四杆机构？何谓急回特性？何谓行程速度变化系数，其大小有何意义？何谓压力角、传动角？其大小对机构的传力特性有何影响？何谓死点位置？教材、教案、教参等。老师讲解为主（举例、介绍经验），举一反三，课后小结，布置作业。P59：4-6、4-7、4-8上课与作业情况较正常。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实用意义。行程速度变化系数的计算，关键在于找出两个极限位置，在K计算公式，在实际应用中可用来计算，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：平面连杆机构由若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。图7-1铰链四杆机构§4.4四杆机构的基本型式与演化图7-1铰链四杆机构一、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。根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，转换为摇杆的往复摆动。也可以将主动摇杆的往复摆动，转换为从动曲柄的连续转动。图7-2抽油机驱动机构图7-3缝纫机踏板机构2、双曲柄机构两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构，称为双曲柄机构。主动曲柄等速运动，从动曲柄一般为变速运动。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摆动；也可将主动连杆的整周运动，转变为两从动摇杆的往复摆动。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关系。连架杆成为曲柄必须满足下列条件：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。满足了杆长和条件，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。如不能满足杆长和条件，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。应用于往复式气体压缩机等机械中。a）b）图7-11曲柄滑块机构a）对心曲柄滑块机构b）偏轩曲柄滑块机构2、摇杆滑块机构如把上面a）图中的构件3作为机架，BC杆成为绕C点摆动的摇杆，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C点摆动，就得到摇杆滑块机构。4、导杆机构如把上面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7-14曲柄摇块机构图7-15汽车吊图7-16导杆机构a）曲柄转动导杆机构b）曲柄摆动导杆机构若，导杆只能作整周转动，称为曲柄转动导向机构。若＞导杆作4作摆动，称为曲柄摆动导向机构，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图7-17急回特性分析一、急回特性图7-17急回特性分析对于插床、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A为主动件以等角速度作顺时针转动；摇杆CD为从动件，向右摆动为工作行程，向左摆动为返回行程。当曲柄转至AB1，连杆位于与曲柄共线，摇杆处于左极限位置C1当曲柄由AB1转过（1800+）到达AB2，连杆位于与曲柄的延长线共线，杆向右摆到期达右限位完成工作行程。工作行程所用时间，摇杆上C点的平均速度。为从动件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AB2继续转过（1800-）回到AB1时，摇杆则向左摆动角，到达极限位置C1D，完成返回行程。返回行程式所用时间，摇杆上C点的平均速度。因为（1800+）＞（1800-）即＞，所以摇杆的＞。当主动件等速转动时，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/值K表示，K称为行程速度变化系数。图7-20传力特性分析行程速度系数与极位夹角有关。当＞0时，K＞1，机构 有急回特性；=00时，K=1，机构无急回特性。越大，急回特性越明显，但机构的平稳性下降。一般取K=1.2-2.0。图7-20传力特性分析二、传力特性1、压力角和传动角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。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。对于K＞1的机构，工作行程中的一般出现在摇杆处于右极限位置，即工作行程终了位置。2、死点位置如左图所示，若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，，无法使曲柄转动，出现“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出现运动不确定现象。为了使机构能顺利通过死点，可以在曲柄上安装飞轮，利用惯性