機械基礎(chǔ)教案：第七章鉸鏈四桿機構(gòu)

1、機械基礎(chǔ)教案課 題7-1平面連桿機構(gòu)的特點 7-2鉸鏈四桿機構(gòu)的組成和分類課 型新授課 時2教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)了解平面連桿機構(gòu)的特點、掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的組成和分類能力目標(biāo)了解平面連桿機構(gòu)的特點、掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的組成和分類情感目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)重點了解平面連桿機構(gòu)的特點、掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的組成和分類教學(xué)難點了解平面連桿機構(gòu)的特點、掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的組成和分類教學(xué)方法分組教學(xué)、直觀教學(xué)教學(xué)準(zhǔn)備凸輪模型，示教板、多媒體課件教與學(xué)互動設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié) 教學(xué)內(nèi)容師生活動組織教學(xué)導(dǎo)入新課講授新課組織學(xué)生討論課堂小結(jié) 布置作業(yè) 點名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課 1、定軸輪系各輪轉(zhuǎn)速的計算公式2、輪系

2、中各齒輪方向的判定 7-1平面連桿機構(gòu)的特點平面連桿機構(gòu)-由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副和移動副相互連接而組成的,在同一平面或相互平行平面內(nèi)運動的機構(gòu)。 作用 ：實現(xiàn)某些較為復(fù)雜的平面運動，在生產(chǎn)和生活中廣泛用于動力的傳遞或改變運動形式。四桿機構(gòu)最常用的平面連桿機構(gòu)，具有四個構(gòu)件（包括機架）的低副機構(gòu)。 平面鉸鏈四桿機構(gòu)構(gòu)件間用四個轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機構(gòu)，簡稱鉸鏈四桿機構(gòu)。7-2鉸鏈四桿機構(gòu)的組成和分類四桿機構(gòu)的組成鉸鏈四桿機構(gòu)是由轉(zhuǎn)動副聯(lián)結(jié)起來封閉系統(tǒng)。其中被固定的桿4被稱為機架不直接與機架相連的桿2稱之為連桿與機架相連的桿1和 桿3稱之為連架凡是能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱之為曲柄，只能在小于 360

3、的范圍內(nèi)作往復(fù)擺動的連架桿稱之為搖桿。 四桿機構(gòu)的類型 鉸鏈四桿機構(gòu)根據(jù)其兩個連架桿的運動形式不同，可以分為曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)三種基本形式。一、曲柄搖桿機構(gòu)在鉸鏈四桿機構(gòu)中的兩連架桿，如果一個為曲柄，另一個為搖桿，那么該機構(gòu)就稱為曲柄搖桿機構(gòu)。取曲柄AB為主動件，當(dāng)曲柄AB作連續(xù)等速整周轉(zhuǎn)動時，從動搖桿CD將在一定角度內(nèi)作往復(fù)擺動。由此可見，曲柄搖桿機構(gòu)能將主動件的整周回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成從動件的往復(fù)擺動。剪刀機是通過原動機驅(qū)動曲柄轉(zhuǎn)動，通過連桿帶動搖桿往復(fù)運動，實現(xiàn)剪切工作。用來調(diào)整雷達天線俯仰角度的曲柄搖桿機構(gòu)。汽車前窗的刮雨器。當(dāng)主動曲柄AB回轉(zhuǎn)時，從動搖桿作往復(fù)擺動，利用搖

4、桿的延長部分實現(xiàn)刮雨動作。在曲柄搖桿機構(gòu)中，當(dāng)搖桿為主動件時，可將搖桿的往復(fù)擺動經(jīng)連桿轉(zhuǎn)換為曲柄的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動。在生產(chǎn)中應(yīng)用很廣泛。縫紉機的踏板機構(gòu)，當(dāng)腳踏板（相當(dāng)于搖桿）作往復(fù)擺動時，通過連桿帶動曲軸（相當(dāng)于曲柄）作連續(xù)運動，使縫紉機實現(xiàn)縫紉工作。二、 雙曲柄機構(gòu)在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩個連架桿均為曲柄，則該機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)。兩曲柄可分別為主動件。慣性篩中，ABCD為雙曲柄機構(gòu)，工作時以曲柄AB為主動件，并作等速轉(zhuǎn)動，通過連桿BC帶動從動曲柄CD，作周期性的變速運動，再通過E點的聯(lián)接，使篩子作變速往復(fù)運動。慣性篩就是利用從動曲柄的變速轉(zhuǎn)動，使篩子具有一定的加速度，篩面上的物料由于慣性來回抖動

5、，達到篩分物料的目的。雙曲柄機構(gòu)中，當(dāng)兩曲柄長度不相等時，主動曲柄作等速轉(zhuǎn)動，從動曲柄隨之作變速轉(zhuǎn)動，即從動曲柄在每一周中的角速度有時大于有時小于主動曲柄的角速度，雙曲柄機構(gòu)中，常見的還有平行雙曲柄機構(gòu)和反向雙曲柄機構(gòu)。在雙曲柄機構(gòu)中，若兩個曲柄的長度相等，機架與連架桿的長度相等，這種雙曲柄機構(gòu)稱為平行雙曲柄機構(gòu)。蒸汽機車輪聯(lián)動機構(gòu)，是平行雙曲柄機構(gòu)的應(yīng)用實例。平行雙曲柄機構(gòu)在雙曲柄和機架共線時，可能由于某些偶然因素的影響而使兩個曲柄反向回轉(zhuǎn)。機車車輪聯(lián)動機構(gòu)采用三個曲柄的目的就是為了防止其反轉(zhuǎn)。當(dāng)雙曲柄機構(gòu)對邊都相等，但互不平行，則稱其為反向雙曲柄機構(gòu)。反向雙曲柄的旋轉(zhuǎn)方向相反，且角速度也不

6、相等。車門啟閉機構(gòu)中，當(dāng)主動曲柄AB轉(zhuǎn)動時，通過連桿BC使從動曲柄CD朝反向轉(zhuǎn)過，從而保證兩扇車門能同時開啟和關(guān)閉。 三、 雙搖桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)的兩個連架桿都在小于360的角度內(nèi)作擺動，這種機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu)。在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩個連架桿均為搖桿時，則該機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu)。在雙搖桿機構(gòu)中，兩桿均可作為主動件。主動搖桿往復(fù)擺動時，通過連桿帶動從動搖桿往復(fù)擺動。 雙搖桿機構(gòu)在機械工程上應(yīng)用也不少，汽車離合器操縱機構(gòu)中,當(dāng)駕駛員踩下踏板時，主動搖桿AB往右擺動，由連桿BC帶動從動桿CD也向右擺動，從而對離合器產(chǎn)生作用。（四）課堂小結(jié)突出重點（五）布置作業(yè)1、復(fù)習(xí)本次課的內(nèi)容2、課后練習(xí)冊3、下一

7、節(jié)內(nèi)容預(yù)習(xí)提示；準(zhǔn)備上課學(xué)生思考并回答所提出的問題。模型演示學(xué)生觀摩跟隨老師的思路進行分析學(xué)生分組舉例討論鉸鏈四桿模型結(jié)合模型說明多媒體演示 跟隨老師的思路進行分析 跟隨老師的思路進行分析學(xué)生根據(jù)老師的提示認真回顧本次課的重點內(nèi)容資源鏈接/jxkj/neirong.htm教學(xué)反思 課 題7-3鉸鏈四桿機構(gòu)的基本性質(zhì)課 型新授課 時2教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的基本性質(zhì)能力目標(biāo)掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的基本性質(zhì)情感目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)重點鉸鏈四桿機構(gòu)的基本性質(zhì)教學(xué)難點鉸鏈四桿機構(gòu)的基本性質(zhì)教學(xué)方法分組教學(xué)、直觀教學(xué)教學(xué)準(zhǔn)備凸輪模型，示教板、多媒

8、體課件教與學(xué)互動設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié) 教學(xué)內(nèi)容師生活動組織教學(xué)導(dǎo)入新課講授新課組織學(xué)生討論課堂小結(jié) 布置作業(yè) 點名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課 1、四桿機構(gòu)的分類、用途2、四桿機構(gòu)組成 第三節(jié) 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本性質(zhì)一、曲柄存在的條件由上述以知，在鉸鏈四桿機構(gòu)中，能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱為曲柄。而曲柄是否存在。則取決于機構(gòu)中各桿的長度關(guān)系，即要使連架桿能作整周轉(zhuǎn)動而成為曲柄，各桿長度必須滿足一定的條件，這就是所謂的曲柄存在的條件。可將鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在的條件概括為：1 連架桿與機架中必有一個是最短桿；2 最短桿與最長桿長度之和必小于或等于其余兩桿長度之和。 上述兩條件必須同時滿足，否則機構(gòu)中無曲柄存在

9、。根據(jù)曲柄條件，還可作如下推論：（1）若鉸鏈四桿機構(gòu)中最短桿與最長桿長度之和必小于或等于其余兩桿長度之和，則可能有以下幾種情況：a以最短桿的相鄰桿作機架時，為曲柄搖桿機構(gòu)；b以最短桿為機架時，為雙曲柄機構(gòu)；c以最短桿的相對桿為機架時，為雙搖桿機構(gòu)。(2)若鉸鏈四桿機構(gòu)中最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則不論以哪一桿為機架，均為雙搖桿機構(gòu)。二、急回特性 極位夾角搖桿在C1D、C2D兩極限位置時，曲柄與連桿共線，對應(yīng)兩位置所夾的銳角，用表示。 急回特性：空回行程時的平均速度大于工作行程時的平均速度。機構(gòu)的急回特性可用行程速比系數(shù)K表示： 極位夾角越大，機構(gòu)的急回特性越明顯。曲柄搖杯機構(gòu)

10、中，當(dāng)曲柄A B沿順時針方向以等角速度轉(zhuǎn)過1時，搖桿CD自左極限位置C1D擺至右極位置C2D，設(shè)所需時間為 t1，C點的明朗瞪為 V1；而當(dāng)曲柄AB再繼續(xù)轉(zhuǎn)過2時，搖桿CD自C2D擺回至C1D，設(shè)所需的時間為 t2，C點的平均速度為 V2。由于12，所以 t1t2 ,V2Vl。由此說明：曲柄AB雖作等速轉(zhuǎn)動，而搖桿CD空回行程的平均速度卻大于工作行程的平均速度，這種性質(zhì)稱為機構(gòu)的急回特性。搖桿CD的兩個極限位置間的夾角稱為搖稈的最大擺角，主動曲柄在搖桿處于兩個極限位置時所夾的銳角稱為極位夾角。 在某些機械中(如牛頭刨床、插床或慣性篩等)，常利用機械的急回特性來縮短空回行程的時間，以提高生產(chǎn)率。

11、行程速比系數(shù)K：從動件空回行程平均速度V2與從動件工作行程平均速度V1的比值。K值的大小反映了機構(gòu)的急回特性，K值愈大，回程速度愈快。 KV2V1 (C2C1t2) (C1C2t1)（180十） (180一)由上式可知，K與有關(guān)，當(dāng)0時，K1，說明該機構(gòu)無急回特性；當(dāng)0時，Kl，則機構(gòu)具有急回特性。一、 死點位置 在曲柄搖桿機構(gòu)中，如圖所示，若取搖桿為主動件，當(dāng)搖桿在兩極限位置時，連桿與曲柄共線，通過連桿加于曲柄的力F經(jīng)過鉸鏈中心A，該力對A點的力矩為零，故不能推動曲柄轉(zhuǎn)動，從而使整個機構(gòu)處于靜止?fàn)顟B(tài)。這種位置稱為死點。平面四桿機構(gòu)是否存在死點位置，決定于從動件是否與連桿共線。凡是從動件與連桿

12、共線的位置都是死點。 對機構(gòu)傳遞運動來說，死點是有害的，因為死點位置常使機構(gòu)從動件無法運動或出現(xiàn)運動不確定現(xiàn)象。如上圖所示的縫紉機踏板機構(gòu)（曲柄搖桿機構(gòu)），當(dāng)踏板CD為主動件并作往復(fù)擺動時，機構(gòu)在兩處有可能出現(xiàn)死點位置，致使曲柄AB不轉(zhuǎn)或出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。為了保證機構(gòu)正常運轉(zhuǎn)，可在曲柄軸上裝飛輪，利用其慣性作用使機構(gòu)順利地通過死點位置。 在工程上，有時也利用死點進行工作，如圖2所示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，就是應(yīng)用死點的性質(zhì)來夾緊工件的一個實例。當(dāng)夾具通過手柄1，施加外力F使鉸鏈的中心B、C、D處于同一條直線上時，工件2被夾緊，此時如將外力F去掉，也仍能可靠地夾緊工件，當(dāng)需要松開工件時，則必須向上扳動手柄

13、1，才能松開夾緊的工件。 急回特性；死點位置。 1、復(fù)習(xí)本次課的內(nèi)容2、課后練習(xí)冊3、下一節(jié)內(nèi)容預(yù)習(xí)提示；準(zhǔn)備上課學(xué)生思考并回答所提出的問題。模型演示學(xué)生觀摩跟隨老師的思路進行分析學(xué)生分組舉例討論鉸鏈四桿模型結(jié)合模型說明多媒體演示學(xué)生體驗 跟隨老師的思路進行分析 跟隨老師的思路進行分析學(xué)生根據(jù)老師的提示認真回顧本次課的重點內(nèi)容資源鏈接/jxkj/neirong.htm教學(xué)反思 課 題7-4鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式課 型新授課 時2教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式能力目標(biāo)掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式情感目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)重點鉸鏈四桿機

14、構(gòu)的演化形式教學(xué)難點鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式教學(xué)方法分組教學(xué)、直觀教學(xué)教學(xué)準(zhǔn)備凸輪模型，示教板、多媒體課件教與學(xué)互動設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié) 教學(xué)內(nèi)容師生活動組織教學(xué)導(dǎo)入新課講授新課組織學(xué)生討論課堂小結(jié) 布置作業(yè)點名考勤，穩(wěn)定學(xué)生情緒，準(zhǔn)備上課 1、急回特性2、存在曲柄條件 第四節(jié) 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化一、曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)是具有一個曲柄和一個滑塊的平面四桿機構(gòu)，是由曲柄搖桿機構(gòu)演化而來的它能把回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運動，或作相反的轉(zhuǎn)變。在曲柄滑塊機構(gòu)中，若曲柄為主動件，可將曲柄的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動，經(jīng)連桿轉(zhuǎn)換為從動滑塊的往復(fù)直線運動，圖所示的壓力機，當(dāng)曲柄連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動時，經(jīng)連桿帶動滑塊實現(xiàn)加壓工作；反之若滑

15、塊為主動件，經(jīng)連桿轉(zhuǎn)換為從動曲柄的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動。二、導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿是機構(gòu)中與另一運動構(gòu)件組成移動副的構(gòu)件。連架桿中至少有一個構(gòu)件為導(dǎo)桿的平面四桿機構(gòu)稱為導(dǎo)桿機構(gòu)。（1）轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu) 圖1b所示導(dǎo)桿機構(gòu)，當(dāng)時，機架1為最短桿，它的相鄰桿2與導(dǎo)桿4均能繞機架作連續(xù)轉(zhuǎn)動，故稱為轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)（圖2a）；圖2b所示為插床機構(gòu)，其中構(gòu)件1、2、3、4組成轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)，工作時，導(dǎo)桿4繞A點回轉(zhuǎn)，帶動構(gòu)件5及插刀6往復(fù)運動，實現(xiàn)切削。（2）擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 圖1b所示導(dǎo)桿機構(gòu)，當(dāng)時，機架1不是最短桿，它的相鄰構(gòu)件導(dǎo)桿4只能繞機架擺動，故稱為擺動導(dǎo)桿機構(gòu)（圖3a）。圖3b所示為刨床機構(gòu)，其中構(gòu)件1、2、3、4組成擺動

16、導(dǎo)桿機構(gòu)，工作時，導(dǎo)桿4繞A點擺動，帶動構(gòu)件5及刨刀6往復(fù)運動，實現(xiàn)刨削。三、定塊機構(gòu) 若將曲柄滑塊機構(gòu)（圖1）中的構(gòu)件3作為機架，就演化成定塊機構(gòu)（圖2a)，此機構(gòu)中滑塊固定不動。圖2b所示的抽水機，就應(yīng)用了定塊機構(gòu)。當(dāng)搖動手柄1時，在桿2的支撐下，活塞桿4即在固定滑塊3（唧筒作為靜件）內(nèi)上下往復(fù)移動，以達到抽水的目的。四、搖塊機構(gòu)若將曲柄滑塊機構(gòu)（圖1）中的構(gòu)件2作為機架，就演化成搖塊機構(gòu)（圖3a)，此機構(gòu)中滑塊相對機架搖動。這種機構(gòu)常應(yīng)用于擺缸式內(nèi)燃機或液壓驅(qū)動裝置。圖3b所示的自卸翻斗裝置，也應(yīng)用了搖塊機構(gòu)。桿1（車廂）可繞車架2上的B點擺動。桿4（活塞桿），液壓缸3（搖塊）可繞車架上C點擺動，當(dāng)液壓缸中的壓力油推動活塞桿運動時，迫使車廂繞B點翻轉(zhuǎn)，物料