中科大机械制造与设计教案第4次课平面四杆机构的类型及演化

课时授课计划第4次课【教学课题】：§3-1平面机构的基本类型§3-3平面四杆机构的演化【教学目的】：掌握平面机构的基本类型及类型的判断方法。【教学重点及处理方法】：平面机构的基本类型及类型的判断方法。平面机构的演化及类型的判断方法。处理方法：结合图详细讲解【教学难点及处理方法】：曲柄存在条件。平面机构的演化及类型的判断方法。处理方法：分析讲解【教学方法】:讲授法【教具】：三角板【时间分配】：引入新课5min新课80min小结、作业5min第四次课【提示启发引出新课】平面连杆机构是由若干结构通过低副连接而组成的机构。平面连杆机构的用途：实现运动的变换；实现一定的动作；实现一定的轨迹。它的特点是面接触，承载能力高、耐磨损；易于制造和获得较高的精度。缺点是效率低，会产生较大的运动误差。【新课内容】§3-1平面连接机构的基本类型当四杆机构各机件之间都转动副联接时，该四杆机构称为铰链四杆机构，它是四杆机构的基本形式。在此机构中，固定的构件称为机架；与机架相连的构件称为连架杆；联接两连架杆的构件称为连杆。曲柄：能作整周回转的连架杆。摇杆：仅在一定角度范围内摆动的连架杆。根据曲柄和摇杆的数目，铰链四杆机构可以分为三种基本型式平面四杆机构可分为两类：一、曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中，若两连杆之一为曲柄，另一为摇柄时，则此铰链四杆机构称为曲摇杆。二．双曲柄机构双曲柄机构：铰链四杆机构的两个连架都是曲柄时，称为双曲柄机构。三、双摇杆机构双摇杆机构：铰链四杆机构的两连架杆都是摇杆时，称为双摇杆机构。在双摇杆机构中，若两摇杆的长度相等，称为等腰梯形机构。四、铰链四杆机构中曲柄存在的条件铰链四杆机构分成三种基本类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。这三种类型的主要区别在于是否存在曲柄及存在几个曲柄。曲柄的存在条件杆AB、BC、CD、DA的长度分别以a、b、c、d表示。设杆AB为曲柄，杆CD为摇杆，当曲柄AB与连杆BC重叠共线时，CD处于左极限位置；当曲柄AB与连杆BC拉直共线时，CD处于右极限位置。当曲柄AB与连杆BC重叠共线时，有a+b<c+d(1)当曲柄AB与连杆BC拉直共线时,有c-d<b-a及d-c<b-a即a+c<b+d(2)a+d<b+c(3)将上面3式处理后可得a<ba<ca<d根据上述分析可知，铰链四杆机构存在曲柄的条件为：1）、曲柄为最短杆；2）、最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和。（即杆长和条件）2、铰链四杆机构类型的判定准则：A、若满足杆长和条件：取最短杆为机架，是双曲柄机构；取最短杆的对面构件为机架，是双摇杆机构；取最短杆的相邻构件为机架，是曲柄摇杆机构。B、若不满足杆长和条件：取任何构件为机架，均为双摇杆机构。判断下列机构的类型§3-3平面四杆机构的演化1、曲柄滑块机构和偏心轮机构在此机构中，将CD的长度增加至无穷大，则D移至无穷远；转动副C的轨迹变为直线，构件BC和CD之间的转动副D将转化为移动副，此机构演化为曲柄滑块机构。即：e称为偏心距。此图称为偏置曲柄滑块机构。e=0,则称为对心曲柄滑块机构。应用：活塞内燃机，往复式抽水机，空气压缩机等。若上图中AB的长度很短，在其两端做两个转动副将造成加工和装配困难，影响构件的强度。因此常将曲柄作成偏心轮形式，这种机构称为偏心轮机构。偏心轮是一个几何中心A和回转中心B不重合的圆盘。AB称为偏心距，也等于曲柄的长度。但构件之间的运动关系并没有改变。曲柄存在条件：2、机构的演化取AC为机架，得到曲柄滑块机构；取AB为机架，若AB﹤BC，得到转动导杆机构；若AB﹥BC，得到摇动导杆机构；取BC为机架，得到曲柄摇块机构；取滑块为机架，得