PAGE17PAGE4第頁(yè)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：認(rèn)知平面四桿機(jī)構(gòu)的各種類型；理解平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性，了解這些特性在工程實(shí)際中的應(yīng)用；理解平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。能力目標(biāo)：能夠根據(jù)機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)選擇平面四桿機(jī)構(gòu)的類型；能夠根據(jù)已設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)分析其能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)及特性；給定行程速度變化系數(shù)或連桿位置，能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的平面四桿機(jī)構(gòu)。素質(zhì)目標(biāo)：溝通、協(xié)作能力；觀察、信息收集能力；分析總結(jié)能力。良好的職業(yè)道德和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)教學(xué)重點(diǎn)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性教學(xué)難點(diǎn)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)教學(xué)手段理實(shí)一體實(shí)物講解小組討論、協(xié)作教學(xué)學(xué)時(shí)6教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)注釋模塊五平面連桿機(jī)構(gòu)〖相關(guān)知識(shí)〗學(xué)習(xí)情境一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)副連接而成的封閉式四桿系統(tǒng)（即四構(gòu)件系統(tǒng)），其中一個(gè)桿固定。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的一種形式。在此機(jī)構(gòu)中，固定不動(dòng)的桿4稱為機(jī)架；與機(jī)架相連的桿1和桿3稱為連架桿；不與機(jī)架相連的桿2稱為連桿。凡能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱為曲柄（如桿1），在運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中用單向圓弧箭頭表示；只能在小于360°的范圍內(nèi)作往復(fù)擺動(dòng)的連架桿稱為搖桿（如桿3），在運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中用雙向圓弧箭頭表示。二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是當(dāng)曲柄為主動(dòng)件做等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿為從動(dòng)件做往復(fù)擺動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要用途是改變構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式，可將曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的擺動(dòng)。2.雙曲柄機(jī)構(gòu)如果兩個(gè)連架桿均為曲柄,都能作整周回轉(zhuǎn),則該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。雙曲柄機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是當(dāng)主動(dòng)曲柄做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從動(dòng)曲柄做周期性的變速轉(zhuǎn)動(dòng)，以滿足機(jī)器的要求。為了避免平行四邊形機(jī)構(gòu)的這種運(yùn)動(dòng)不確定的情況，以保證機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，在工程上可以利用從動(dòng)件的質(zhì)量或在從動(dòng)件上加裝飛輪以增大慣性；也可以在機(jī)構(gòu)中添加附加構(gòu)件以增加虛約束。3.雙搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)，如圖5-8所示。圖5-8雙搖桿機(jī)構(gòu)三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件（桿長(zhǎng)之和條件）有以下兩點(diǎn)。(1)最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿的長(zhǎng)度之和。(2)連架桿或機(jī)架中必有一桿是最短桿。以上的兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足，否則機(jī)構(gòu)中不存在曲柄。但對(duì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本形式的具體判別，除了滿足鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件外，還與固定不同桿作機(jī)架有關(guān)，可根據(jù)以上所述綜合歸納為以下兩點(diǎn)。(1)當(dāng)最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和大于其他兩桿的長(zhǎng)度之和時(shí)，只能是雙搖桿機(jī)構(gòu)。(2)當(dāng)最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿的長(zhǎng)度之和時(shí)：①最短桿為機(jī)架時(shí)，為雙曲柄機(jī)構(gòu)；②最短桿相鄰桿為機(jī)架時(shí)，為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；③最短桿的對(duì)面桿為機(jī)架時(shí)，為雙搖桿機(jī)構(gòu)。學(xué)習(xí)情境二含有一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用圖5-13曲柄滑塊機(jī)構(gòu)二、偏心輪機(jī)構(gòu)圖5-16偏心輪機(jī)構(gòu)的演化三、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖5-17導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的演化四、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)1.搖塊機(jī)構(gòu)當(dāng)取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的連桿2為機(jī)架時(shí)，則成為曲柄搖塊機(jī)構(gòu)。曲柄搖塊機(jī)構(gòu)常應(yīng)用于各種液壓和氣動(dòng)裝置上。2.定塊機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)情境三平面四桿機(jī)構(gòu)的特性運(yùn)動(dòng)特性1.極位夾角搖桿在兩極限位置時(shí)，曲柄的兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置所夾的銳角θ稱為極位夾角。圖5-23曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性2.急回特性3.行程速比系數(shù)在設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，利用這個(gè)特性，可以使機(jī)器在工作行程速度小些，以減小功率消耗；而在空回行程速度大些，以縮短工作時(shí)間，提高機(jī)器的生產(chǎn)率。傳力特性1.壓力角和傳動(dòng)角壓力角是判斷一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)傳力性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志。若忽略各桿的質(zhì)量、慣性力和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦，則主動(dòng)曲柄1通過(guò)連桿2作用在從動(dòng)搖桿3上的力F是沿桿BC方向的。從動(dòng)搖桿3所受的力F與力作用點(diǎn)C的速度vC間所夾的銳角α稱為壓力角。力F沿vC方向的分力Ft稱有效分力，它推動(dòng)搖桿CD繞D轉(zhuǎn)動(dòng)，做有用功；而沿?fù)u桿CD方向的分力Fn稱有害分力，其不但不能做有用功，而且還增大了運(yùn)動(dòng)副中的摩擦阻力。在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了度量方便，習(xí)慣用壓力角α的余角γ(即連桿和從動(dòng)搖桿之間所夾的銳角)來(lái)判斷傳力性能，γ稱為傳動(dòng)角。2.死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，除從動(dòng)件會(huì)被卡死外，還會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)向不確定的現(xiàn)象。判斷四桿機(jī)構(gòu)有無(wú)死點(diǎn)位置，決定于從動(dòng)件是否與連桿共線。對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮機(jī)構(gòu)能否順利通過(guò)死點(diǎn)位置。工程上有時(shí)也利用機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置來(lái)滿足某些工作要求。學(xué)習(xí)情境四平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法一、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的類型與方法一般可以分為以下兩類。(1)按照給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(位置、速度、加速度)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，稱為位置設(shè)計(jì)。(2)按照給定的點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，稱為軌跡設(shè)計(jì)。對(duì)于上述兩類基本問(wèn)題的設(shè)計(jì)方法有圖解法、實(shí)驗(yàn)法和解析法。圖解法直觀，實(shí)驗(yàn)法簡(jiǎn)便，解析法精確。二、按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)具有急回特性的平面四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，通常按照實(shí)際的工作需要，先確定行程速比系數(shù)K的數(shù)值，并計(jì)算出極位夾角θ，然后利用機(jī)構(gòu)在極限位置時(shí)的幾何關(guān)系，再結(jié)合其他有關(guān)的附加條件進(jìn)行四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從而求出機(jī)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件的尺寸參數(shù)。1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)三、按給定的連桿位置設(shè)計(jì)四、實(shí)驗(yàn)法簡(jiǎn)介四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其連桿做平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，連桿上每一點(diǎn)都描出一條封閉曲線稱為連桿曲線。連桿曲線的形狀隨點(diǎn)在連桿上的位置和各構(gòu)件相對(duì)長(zhǎng)度的不同而不同，由此可作出許多組連桿曲線，將它們匯編成冊(cè)，就得到了連桿曲線圖譜，如圖5-34所示。工程上常借用連桿曲線圖譜設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，其方法是根據(jù)預(yù)定運(yùn)動(dòng)軌跡從圖譜中選擇形狀相近的曲線，直接查出該四桿機(jī)構(gòu)各尺寸，再用縮放儀求出圖譜曲線與所需軌跡曲線的縮放倍數(shù)