⒈認(rèn)知平面四桿機構(gòu)的各種類型；⒉理解平面四桿機構(gòu)的工作特性，了解這些特性在工程實際中的應(yīng)用；⒊理解平面四桿機構(gòu)的設(shè)計方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識目標(biāo)

能力目標(biāo)⒈能夠根據(jù)機構(gòu)要實現(xiàn)的運動選擇平面四桿機構(gòu)的類型；⒉能夠根據(jù)已設(shè)計的機構(gòu)分析其能實現(xiàn)的運動及特性；3.能夠用圖解法設(shè)計平面四桿機構(gòu)。1.具有一定的工程思維和工程探索精神；

2.樹立誠實守信意識和安全意識，具有良好的職業(yè)責(zé)任感。

素質(zhì)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)單元4：平面連桿機構(gòu)4-1：鉸鏈四桿機構(gòu)4.1.1鉸鏈四桿機構(gòu)的組成和基本形式主講教師：黃新然⒈正確繪制、分析機構(gòu)的運動簡圖；2.計算機構(gòu)自由度并分析判斷其是否具有確定運動。課前回顧課前回顧平面連桿機構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種機械和儀表中，內(nèi)燃機、鶴式吊、火車輪、手動沖床、牛頭刨床、橢圓儀、機械手爪等。能實現(xiàn)多種運動形式。如何根據(jù)機構(gòu)的運動特性設(shè)計平面連桿機構(gòu)呢？項目任務(wù)根據(jù)自動送料機的結(jié)構(gòu)簡圖，分析自動送料機的工作過程，若已知行程速比系數(shù)K=1.5，滑塊行程L=50mm，偏置距離e=20mm，設(shè)計該機構(gòu)。自動送料機機構(gòu)實例:內(nèi)燃機、鶴式吊、火車輪、手動沖床、牛頭刨床、橢圓儀、機械手爪等。特征：有一作平面運動的構(gòu)件，稱為連桿。

特點：

①采用低副。面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度。②改變桿的相對長度，從動件運動規(guī)律不同。③連桿曲線豐富。可滿足不同要求。定義：由低副（轉(zhuǎn)動、移動）連接組成的平面機構(gòu)?！?鉸鏈四桿機構(gòu)的組成和基本形式知識點鏈接缺點：①構(gòu)件和運動副多，累積誤差大、運動精度低、效率低。②產(chǎn)生動載荷（慣性力），不適合高速。③設(shè)計復(fù)雜，難以實現(xiàn)精確的軌跡。分類:平面連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)常以構(gòu)件數(shù)命名：如四桿機構(gòu)、多桿機構(gòu)。本項目重點介紹四桿機構(gòu)——鉸鏈四桿機構(gòu)。知識點鏈接基本型式——鉸鏈四桿機構(gòu)，構(gòu)件間聯(lián)接都是轉(zhuǎn)動副

。曲柄——整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；連桿——作平面運動的構(gòu)件；連架桿——與機架相聯(lián)的構(gòu)件；搖桿——作定軸擺動的構(gòu)件；知識點鏈接§2鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式：據(jù)是否有曲柄存在分為曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)（一）、曲柄搖桿機構(gòu)

1、特點：兩連架桿一個是曲柄（整周轉(zhuǎn)）；一個是搖桿（擺動）應(yīng)用：雷達(dá)天線調(diào)整機構(gòu)汽車雨刮器（二）、雙曲柄機構(gòu)

特點：兩連架桿都是曲柄（整周轉(zhuǎn)）主動曲柄勻速轉(zhuǎn)，從動曲柄變速轉(zhuǎn)正平行雙曲柄機構(gòu)：對邊平行且相等特點：主、從動曲柄勻速且相等，運動不確定現(xiàn)象火車驅(qū)動輪反平行雙曲柄機構(gòu)：對邊平行但不相等

公交車門啟閉器（三）、雙搖桿機構(gòu)

特點：兩連架桿都是搖桿（擺動）應(yīng)用：起重機吊臂應(yīng)用：飛機起落架主題討論平面連桿機構(gòu)在生產(chǎn)中的應(yīng)用實例？你身邊有沒有可以用平面連桿機構(gòu)解決的問題？單元4：平面連桿機構(gòu)4-1：鉸鏈四桿機構(gòu)4.1.2鉸鏈四桿機構(gòu)中曲柄存在的條件主講教師：黃新然

曲柄整周轉(zhuǎn)動，曲柄AB必須順利通過與機架AD共線的兩個位置AB1和AB2。當(dāng)曲柄處于AB1時，形成三角形B1C1D。根據(jù)三角形任意兩邊之和必大于（或等于）第三邊定理可得：

當(dāng)曲柄處于AB2時，形成三角形B2C2D。同理可得：

1、鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：即：b≤(d－a)＋ca＋b≤c＋d

(1)

c≤(d－a)＋ba＋c≤b＋d

(2)a＋d≤b＋c(3)一、鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件

知識點鏈接將式（1）、（2）、（3）兩兩相加可得：

結(jié)論:

1）最短桿與最長桿的長度和應(yīng)小于或等于其余兩桿的長度和?！?/p>

桿長條件。2）最短桿兩端的轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副。即知識點鏈接(1)最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和；(2)最短桿或其相鄰桿為機架。3、鉸鏈四桿機構(gòu)的組成條件：1）如果：lmin+lmax≤其它兩桿長度之和

——滿足曲柄存在的條件（滿足桿長和條件）以最短桿的相鄰構(gòu)件為機架，此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)；且：12以最短桿為機架，則此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)；以最短桿的對邊為機架，此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。32）如果：lmin+lmax＞其它兩桿長度之和——不滿足曲柄存在的條件，則不論選哪個構(gòu)件為機架，都為雙搖桿機構(gòu)。

2、鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件：知識點鏈接

鉸鏈四桿機構(gòu)不滿足條件（1）滿足條件（1）最短桿為機架最短桿的相鄰桿為機架最短桿的相對桿為機架雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)知識點鏈接知識點鏈接例1

鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD的各桿長度如圖所示。請根據(jù)基本類型判別準(zhǔn)則，說明機構(gòu)分別以AB、BC、CD、AD各桿為機架時屬于何種機構(gòu)解：分析題目給出鉸鏈四桿機構(gòu)知，最短桿為AD=20，最長桿為CD=55，其余兩桿AB=30、BC=50。因為 AD＋CD=20＋55=75AB＋BC=30＋50=80＞Lmin＋Lmax故滿足曲柄存在的第一個條件。1)以AB或CD為機架時，即最短桿AD成連架桿，故為曲柄搖桿機構(gòu)；2)以BC為機架時，即最短桿成連桿，故機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)；3)以AD為機架時，即以最短桿為機架，機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)。知識點鏈接主題討論怎么設(shè)計一個曲柄搖桿機構(gòu)？單元4：平面連桿機構(gòu)4-2：鉸鏈四桿機構(gòu)的其他形式主講教師：黃新然演化方法：轉(zhuǎn)動副移動副；選取不同構(gòu)件作為機架（一）、轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成移動副鉸鏈四桿機構(gòu)中一個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副曲柄滑塊機構(gòu)§1鉸鏈四桿機構(gòu)的演化類型：對心曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)曲柄存在條件：對心曲柄滑塊機構(gòu)：L1<L2行程S=2L1偏置曲柄滑塊機構(gòu)：L1+e<L21、導(dǎo)桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)中，當(dāng)將曲柄改為機架時演化成導(dǎo)桿機構(gòu)。導(dǎo)桿機構(gòu)類型轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)L1<L2L1>L2L1L2：機架長度：曲柄長度2、搖塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)中，當(dāng)將連桿改為機架時就演化成搖塊機構(gòu)。應(yīng)用3、定塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)中，當(dāng)將滑塊改為機架時演化成定塊機構(gòu)。

應(yīng)用抽水唧筒（二）、偏心輪（擴大運動副)

在曲柄滑塊機構(gòu)（曲柄搖桿機構(gòu)）中，若曲柄很短，可將轉(zhuǎn)動副B的尺寸擴大到超過曲柄長度，則曲柄AB就演化成幾何中心B不與轉(zhuǎn)動中心A重合的圓盤，該圓盤稱為偏心輪，含有偏心輪的機構(gòu)稱為偏心輪機構(gòu)。

偏心輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，偏心輪軸頸的強度和剛度大，且易于安裝整體式連桿，廣泛用于曲柄長度要求較短、沖擊載荷較大的機械中。

顎式破碎機主題討論列舉不同類型平面連桿機構(gòu)在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用？單元4：平面連桿機構(gòu)4-3：平面四桿機構(gòu)的工作特性主講教師：黃新然2、急回特性：主動件曲柄AB以等角速度轉(zhuǎn)動時，從動件搖桿CD往復(fù)擺動的平均速度不相等。從動件反回行程的平均速度比工作行程的平均速度快。這個性質(zhì)稱為機構(gòu)的急回特性。

—搖桿的擺角，—極位夾角。

1、平面四桿機構(gòu)的極位、極位夾角、最大擺角§4.2平面四桿機構(gòu)的運動特性知識點鏈接曲柄搖桿擺角,時間t1擺角

,時間t2

因

1＞

2且曲柄勻速，所以，t1>t2,速度v2>v1

，搖桿具有急回運動的特性。即曲柄勻速轉(zhuǎn)動時,通常把搖桿往復(fù)擺動速度快慢不同的運動稱為急回運動。知識點鏈接（1）

四桿機構(gòu)從動件空回行程平均速度與工作行程平均速度的比值稱為行程速比系數(shù)，用K表示：（2）（2）當(dāng)

>0，k>1，機構(gòu)有急回作用。因此（1）當(dāng)

=0，k=1，機構(gòu)無急回作用。

在生產(chǎn)實際中，常利用機構(gòu)的急回運動來縮短非生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)率，如牛頭刨床、往復(fù)式運輸機等。

知識點鏈接3.壓力角與傳動角壓力角愈小，機構(gòu)的傳力效果愈好。所以，衡量機構(gòu)傳力性能，可用壓力角作為標(biāo)志。

壓力角：從動件受力方向與受力點線速度方向之間所夾的銳角。傳動角:壓力角的余角即連桿與從動件間所夾的銳角。

知識點鏈接在連桿機構(gòu)中，為度量方便，常用壓力角的余角即連桿與從動件間所夾的銳角(傳動角)檢驗機構(gòu)的傳力性能。

傳動角愈大，機構(gòu)的傳力性能愈好，反之則不利于機構(gòu)中力的傳遞。機構(gòu)運轉(zhuǎn)過程中，傳動角是變化的，機構(gòu)出現(xiàn)最小傳動角的位置正好是傳力效果最差的位置，也是檢驗其傳力性能的關(guān)鍵位置。設(shè)計要求：設(shè)計時一般應(yīng)使γmin≥40°,對于高速大功率機械應(yīng)使γmin≥50°。知識點鏈接曲柄搖桿機構(gòu)，以曲柄為原動件時，其最小傳動角發(fā)生在曲柄與機架兩次共線位置之一。ABCD知識點鏈接

對于曲柄滑塊機構(gòu)，當(dāng)主動件為曲柄時，最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機架垂直的位置。

對于擺動導(dǎo)桿機構(gòu)由于在任何位置時主動曲柄通過滑塊傳給從動桿的力的方向，與從動桿上受力點的速度方向始終一致，所以傳動角等于90度。知識點鏈接4、死點的位置

在從動曲柄與連桿共線的位置，出現(xiàn)機構(gòu)的傳動角g=0，壓力角a=90的情況，這時連桿對從動曲柄的作用力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，不能推動曲柄轉(zhuǎn)動，機構(gòu)的這種位置稱為死點位置。知識點鏈接知識點鏈接利：工程上利用死點進行工作。

弊：機構(gòu)有死點，從動件將出現(xiàn)卡死或運動方向不確定現(xiàn)象，對傳動機構(gòu)不利死點的利弊消除措施

增大從動件的質(zhì)量，利用慣性度過死點位置。如利用飛輪的慣性。對從動曲柄施加外力。采用機構(gòu)錯位排列的方法。ABCD1234P鉆孔夾具也可以利用死點進行工作：

起落架、鉆夾具等。工件ABCD1234工件Pγ=0TABDC飛機起落架ABCDFγ=0知識點鏈接主題討論如何應(yīng)用平面連桿機構(gòu)的運動特性？單元4：平面連桿機構(gòu)4-4：平面四桿機構(gòu)運動設(shè)計主講教師：黃新然

設(shè)計方法：

1、圖解法，2、解析法，3、實驗法平面連桿機構(gòu)的運動設(shè)計選型：運動尺寸設(shè)計：確定連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成：構(gòu)件數(shù)目，運動副類型、數(shù)目。確定機構(gòu)運動簡圖的參數(shù)：①轉(zhuǎn)動副中心之間的距離；②移動副位置尺寸1、實現(xiàn)構(gòu)件給定位置2、實現(xiàn)已知運動規(guī)律3、實現(xiàn)已知運動軌跡知識點鏈接2、按K設(shè)計四桿機構(gòu)已知：曲柄搖桿機構(gòu)，搖桿CD長度，擺角，K

設(shè)計此機構(gòu)（確定曲柄和連桿長）

已知：曲柄滑塊機構(gòu)的行程、偏距、K

設(shè)計此機構(gòu)（確定曲柄和連桿長）1、已知B，C及連桿的三個位置，設(shè)計該鉸鏈四桿機構(gòu)。若知2個位置，無窮解。二、平面四桿機構(gòu)的圖解法設(shè)計一、設(shè)計原理：相對運動原理（轉(zhuǎn)換機架法）知識點鏈接●D設(shè)計一四桿機構(gòu),實現(xiàn)連桿給定位置

已知活動鉸點B、C中心位置，求固定鉸鏈A、D中心位置。B1C1B2C2四桿機構(gòu)AB1C1D為所求.A●知識點鏈接實現(xiàn)連桿給定的三個位置B1C1B2C2B3C3AD四桿機構(gòu)AB1C1D

為所求.知識點鏈接舉例：造型機翻轉(zhuǎn)機構(gòu)知識點鏈接B2C2按給定的K值,設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)1）給定K、y、LCDABCDqO2qyq=——

180°K-1K+1①分析.900-

qB1ADC1知識點鏈接C2DC1y900-

q2qOAEBCAC1=BC-ABAC2=BC+ABAB=—————AC2-AC12BC=—————AC2+AC12曲柄搖桿機構(gòu)ABCD

為所求.②設(shè)計.以mL

=…作圖.LAB=

mLAB

=

、LBC=

mLBC=.……q=——

1800=K-1K+1…知識點鏈接C1C2S2q3.按給定的K、S值,設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)SADBCee若給定K、S、e.AB=—————AC2-AC12BC=—————AC2+AC12知識點鏈接2θ2aC1C2e按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)H90°-θoAE已知K，滑塊行程H，偏距e，設(shè)計此機構(gòu)。①計算θ＝180°(K-1)/(K+1);②作C1C2

＝H③作射線C1O

使∠C2C1O=90°－θ,④以O(shè)為圓心，C1O為半徑作圓。⑥以A為圓心，AC1為半徑作弧交于E,得：