任務1-曲柄壓力機中的曲柄滑塊機構的設計

1、任務內容 1分析曲柄壓力機的結構和工作原理 2闡述平面連桿機構的設計方法 3設計曲柄壓力機中曲柄連桿機構 4繪制的曲柄滑塊機構運動簡圖 5相關知識拓展上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 任務一 平面連桿機構的設計上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 觀察與思考學生觀察：曲柄滑塊機構在沖床中的運動情況上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 分析沖床的結構圖1 沖床 a)外觀圖 b)傳動簡圖上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 提出學習任務:設計沖床中曲柄滑塊機構同學們思考：1. 曲柄滑塊機構是由什么機構演化而來的? 2. 曲柄滑塊機構的設計方法。1、平面四桿機構的

2、工作特性2、平面四桿機構的圖解法設計（一）教學要求1、熟悉平面四桿機構的基本類型、應用及平面四桿機構的演化。2、理解平面四桿機構的幾個工作特性。3、掌握平面四桿機構的設計（二）教學的重點與難點上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 一、相關知識學習 平面連桿機構是由若干個構件通過低副（轉動副和移動副）聯(lián)接而成的機構，又稱為平面低副機構。 由四個構件通過低副聯(lián)接而成的平面連桿機構，稱為平面四桿機構。它是平面連桿機構中最常見的形式，也是組成多桿機構的基礎。 如果所有低副均為轉動副，這種四桿機構就稱為鉸鏈四桿機構。它是平面四桿機構中最基本的形式，其他形式的四桿機構都是在它的基礎上演化而成的。連

3、桿機構中的構件稱為桿。 上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 平面連桿機構的優(yōu)點由于是面接觸，所以承受壓強小、便于潤滑、磨損較輕，可承受較大載荷結構簡單，加工方便，構件工作可靠可實現(xiàn)多種形式的運動，滿足多種運動規(guī)律要求可滿足多種運動軌跡的要求平面連桿機構的缺點根據(jù)從動件所需要的運動規(guī)律或軌跡來設計連桿機構比較復雜，精度不高。運動時產(chǎn)生的慣性力難以平衡，不適于高速場合。上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 1.1 四桿機構的基本形式及其演化鉸鏈四桿機構的基本形式 平面四桿機構的基本型式是鉸鏈四桿機構，如圖所示，其中AD桿為機架，與機架相連的AB桿和CD桿稱為連架桿，與機架相對的B

4、C桿稱為連桿。其中能作整周回轉運動的連架桿稱為曲柄； 只能在一定范圍內擺動的連架桿稱為搖桿。 上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 1、曲柄搖桿機構 應用：顎式破碎機機構、攪面機、衛(wèi)星天線、縫紉機踏板機構、腳踏砂輪機機構等。 根據(jù)連架桿有無曲柄，可分為三種基本形式 兩連架桿中一個為曲柄，一個為搖桿的四桿機構，稱為曲柄搖桿機構。鉸鏈四桿機構的基本類型上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 曲柄搖桿機構應用實例（一）顎式破碎機機構顎式破碎機上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 曲柄搖桿機構應用實例（二）和面機構運動圖和面機構上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 曲柄搖

5、桿機構應用實例（三）雷達天線俯仰角調整機構 上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 曲柄搖桿機構應用實例（四）縫紉機腳踏板機構縫紉機上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 腳踏砂輪機機構 曲柄搖桿機構應用實例（五）上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 兩連桿架均為曲柄的四桿機構稱為雙曲柄機構。應用：慣性篩、插床機構2.雙曲柄機構上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 慣性篩雙曲柄機構應用實例（一）上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 插床機構雙曲柄機構應用實例（二）上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 雙曲柄機構中，若相對的兩桿長度分別相等，稱為平行雙

6、曲柄機構。當兩曲柄轉向相同時，它們的角速度時時相等, 連桿也始終與機架平行，四根桿形成一平行四邊形，故又稱平行四邊形機構。上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 平行四邊形機構的應用實例機車車輪聯(lián)動機構運動圖示意圖機構圖上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 兩連桿架均為搖桿的四桿機構稱為雙搖桿機構。1、港口起重機2、飛機起落架3、電風扇的搖頭機構應用：3.雙搖桿機構上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 雙搖桿機構應用實例（一）起重機示意圖運動圖簡圖上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 雙搖桿機構應用實例（二）飛機起落架運動圖飛機起落架機構圖上一頁下一頁返 回結 束

7、任務一 平面連桿機構 風扇搖頭機構雙搖桿機構應用實例（三）上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 1.1.2 平面四桿機構的演化 在平面連桿機構中，除了上述三種形式的鉸鏈四桿機構之外，在實際機器中還廣泛采用其他形式的四桿機構。這些四桿機構可認為是通過改變某些構件的形狀、改變構件的相對長度、改變某些運動副的尺寸、或者選擇不同的構件作為機架等方法，由四桿機構的基本型式演化而成的。 上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 1.擴大轉動副，使轉動副變成移動副上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 2.偏置曲柄滑塊機構1.對心曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面

8、連桿機構 對心曲柄滑塊機構上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 曲柄滑塊機構應用實例（一）小型刨床機構上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 沖壓機構 曲柄滑塊機構應用實例（二）運動圖簡化圖上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 曲柄滑塊機構的演化 通過改變運動副的尺寸，對心曲柄滑塊機構可以演化成偏心輪機構。上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 a、曲柄搖桿機構b、雙曲柄機構c、曲柄搖桿機構d、雙搖桿機構2.通過選用不同構件為機架而演化成的四桿機構（1）在鉸鏈四桿機構中：上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 2.通過選用不同構件為機架而演化成的四桿機構 當構

9、件2做整周轉動時，導桿4也做整周回轉，該機構稱為轉動導桿機構；當構件2做整周轉動時，導桿只能往復擺動，稱為擺動導桿機構。 （1）取構件1為機架，可得到導桿機構。曲柄滑塊機構中：上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 轉動導桿機構擺動導桿機構上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 簡易刨床的主運動機構轉動導桿機構的應用上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 牛頭刨床的主運動機構擺動導桿機構的應用上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 曲柄搖塊機構 當曲柄滑塊機構中取構件2為機架時，可轉化為曲柄搖塊機構。（2）搖塊機構曲柄滑塊機構上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構

10、 自卸卡車翻斗機構曲柄搖塊機構應用ABC1423運動圖示意圖機構簡圖上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 當曲柄滑塊機構中取滑塊3為機架時，即可轉化為移動導桿機構。 （3）移動導桿機構應用： 手動壓水機移動導桿機構曲柄滑塊機構上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 -手動壓水機構移動導桿機構應用運動圖示意圖機構簡圖ABCABC上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 鉸鏈平面四桿機構有曲柄的條件 1.鉸鏈四桿機構有曲柄的條件1.2 平面四桿機構的基本特性adbc acbd abcd由三角形兩邊之和大于第三邊原理得上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 將以上三式兩兩相加

11、, 整理得由此得鉸鏈四桿機構曲柄存在的條件：最短構件條件構件的長度和條件 此兩構件中必有一構件為運動鏈中最短構件。 最短構件與最長構件的長度之和小于或等于其它兩構件長度之和。abadac上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 1）取最短構件AB的鄰邊構件AD(或BC)為機架，AB-曲柄，CD-搖桿1、若LAB+LBC LAD+LCD 鉸鏈四桿機構如圖，AB為最短構件, BC為最長構件 曲柄搖桿機構 2）取最短構件AB為機架，BC-曲柄，AD-曲柄雙曲柄機構3）取最短構件的對邊構件CD為機架，BC-搖桿，AD-搖桿雙搖桿機構上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 2、若LAB+LBC

12、 LAD+LCD 則不論取哪一個構件為機架，都只能得到雙搖桿機構。 上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 L1+L2 L3+L4曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構雙搖桿機構L1+L2 L3+L4上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 L1+L2 L3+L4雙搖桿機構上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 結論：（1）在鉸鏈四桿機構中，若最短桿與最長桿的長度之和大于其余兩桿長度之和時，則不論取哪一個構件為機架，都只能得到雙搖桿機構。 （2）在鉸鏈四桿機構中，若最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和時： 取最短構件為機架 雙曲柄機構取最短構件任一相鄰構件為機架 曲柄搖

13、桿機構 取最短構件對面的構件為機架雙搖桿機構上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 2.曲柄滑塊機構有曲柄的條件： AC1E：b-aee=0, ba AC2E：a+be即曲柄滑塊機構有曲柄的條件:ba+e上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 1.2.2 壓力角和傳動角1.壓力角 從動件上某點的受力方向與從動件上該點速度方向的所夾的銳角。 Ft是推動搖桿繞D點轉動的有效分力， Fn不但對搖桿無推動作用，反而在鉸鏈處引起摩擦消耗動力，因此它是有害分力。上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 2、傳動角 壓力角的余角，是連桿BC與搖桿CD夾的銳角。 傳動角愈大（壓力角越小），機構

14、傳力性能愈好，所以壓力角和傳動角是機構傳力性能的兩個重要指標。 機構運動時，傳動角是變化的。為使機構正應使最小傳動角 min4050，輕載時取較小值，重載時取較大值。上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 曲柄滑塊機構min的位置 對于曲柄滑塊機構，當主動件為曲柄時，最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機架垂直的位置上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 導桿機構min的位置 導桿機構, 由于在任何位置時主動曲柄通過滑塊傳給從動件的力的方向與從動桿上受力點的速度方向始終一致,因此傳動角始終等于90。上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 1.2.3 急回特性 曲柄搖桿機構中，曲柄AB為主動

15、件，作勻速回轉運動，搖桿CD為從動件作往復擺動。 C1D，C2D搖桿的兩個極限位置 擺角 極位夾角：搖桿在兩極限位置時，曲柄兩位置間所夾的銳角稱為極位夾角。極位夾角上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 當曲柄AB1位置順時針轉到AB2，搖桿由左極限位置C1D擺到右極限位置C2D，設經(jīng)歷的時間為t1, C點的平均速度曲柄再由AB2位置回到AB1位置時,搖桿自C2D擺回到C1D，設經(jīng)歷的時間為t2， C點的平均速度t1t2所以v2v1。v1=C1C2/t1v2=C2C1/t2上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 搖桿擺回速度比擺去速度快的性質，稱急回特性。 行程速度變化系數(shù) 鉸鏈四

16、桿機構有無急回運動特性取決于該機構有無極位夾角上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 偏置曲柄滑塊機構機構有急回特性0上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 擺動導桿機構機構有急回特性0上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 牛頭刨床機構上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 可以縮短非生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)率。急回特性的作用：急回特性的應用死點位置 曲柄搖桿機構, 當CD為原動件時, 在曲柄與連桿共線的位置出現(xiàn)傳動角等于0的情況, 這時無論連桿BC對曲柄AB的作用力有多大, 都不能使曲柄轉動。機構的這種位置稱為死點位置。上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 四桿機

17、構中有無死點位置, 取決于從動件是否與連桿共線。 對曲柄搖桿機構而言，當曲柄為原動件時，搖桿與連桿無共線位置，不出現(xiàn)死點。當搖桿為原動件時，曲柄與連桿共線位置的位置為死點位置。死點位置的判斷 對于傳動機構，設計時必須考慮機構順利通過死點位置的問題，如利用構件的慣性作用，使機構通過死點。工程上有時也利用死點位置提高機構工作的可靠性。 上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 縫紉機踏板機構 縫紉機就是借助帶輪的慣性使機構通過死點位置。上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 飛機起落架 當機輪著陸時，BC桿和CD桿共線，機構處于死點位置，即使輪子上受到很大的力， 構件BC也不會使CD桿轉

18、動(起落架不會折回)，使飛機著陸可靠。 上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 鉆床工件夾緊裝置 當工件被夾緊后, 機構處于死點位置, 無論工件的反力N多大, 夾具也不會自行松脫。ABCDBCD共線上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 三、操作與實踐平面四桿機構的設計 平面連桿機構的設計主要是根據(jù)給定的運動條件選定機構的形式，確定各構件的尺寸參數(shù)。平面連桿機構設計的基本問題歸納為兩類: （1）按照給定的運動規(guī)律設計四桿機構； （2）按照給定的點的運動軌跡設計四桿機構。 平面四桿機構的設計方法有圖解法、 實驗法和解析法。圖解法直觀, 實驗法簡便, 解析法精確。 本學習任務重點介紹圖

19、解法。 上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 1.3.1 圖解法設計平面四桿機構 1.按給定連桿位置設計四桿機構 已知：連桿BC長度及三個位置（B1C1，B2C2，B3C3）要求：設計鉸鏈四桿機構設計步驟：連接B1B2、B2B3，作線B1B2、B2B3的垂直平分線b12、b23，交于A點；連接C1C2、C2C3，作線C1C2、C2C3的垂直平分線c12、c23，交于D點；連接AB1、C1D。上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 1.3.1 圖解法設計平面四桿機構 2.按給定連桿二個位置設計四桿機構 上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 1.3.1 圖解法設計平面四桿機構

20、 3.按給定連桿三個位置設計四桿機構 上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 4.按給定行程速度變化系數(shù)K設計四桿機構 例1：已知搖桿長度c，擺角 和行程速比系數(shù)k，試設計曲柄搖桿機構。 上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 任選點D作為搖桿回轉中心位置，選取適當?shù)拈L度比例尺L，根據(jù)已知的搖桿長和擺角作出搖桿的兩個極限位置C1D和C2D。 解： (1) 計算極位夾角(2) 作搖桿的兩極限位置上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 (3) 作輔助圓 連接C1C2，并作與C1C2成90-的兩直線交于O點，則C1OC2=2。以O點為圓心，以OC1為半徑作輔助圓。上一頁下一頁返 回

21、結 束任務一 平面連桿機構 (4) 求曲柄、連桿的長度(5) 求其他桿長度 機架AD的長度可直接量得, 乘以比例尺L即為實際尺寸。 在圓周上任取一點A，連接AC1、AC2，上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 (1) 計算極位夾角 設計分析: 擺動導桿機構的極位夾角與導桿的擺角相等。設計導桿機構的實質就是確定曲柄長度 。例2. 設已知機架AC的長度d和行程速比系數(shù)K，試設計擺動導桿機構。設計步驟:上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 任選C點為固定鉸鏈中心，以=mCn, 作出導桿的兩極限位置Cm和Cn。 (3) 確定A點及曲柄長度。 平分角，選比例尺l， ACc/ l,以C為圓

22、心，AC為半徑作圓弧與角的平分線交于A點，過A作Cm、Cn的垂線，得垂足B1、B2，AB即為曲柄，長度a= l.AB 。(2) 作導桿的兩極限位置。上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 總 結1、鉸鏈四桿機構的基本類型、應用2、鉸鏈四桿機構的演化3、平面四桿機構的幾個工作特性（1）曲柄存在的條件（2）壓力角和傳動角（3）急回特性（4）死點位置4、平面四桿機構的設計上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 1、對于鉸鏈四桿機構，當滿足構件長度和條件時，若取( )為機架，將得到曲柄搖桿機構。A.最短桿 B.與最短桿相對的構件 C.最長桿D.與最短桿相鄰的構件2、曲柄搖桿機構，當( )時

23、，機構處于死點位置。A.曲柄為原動件、曲柄與機架共線B.曲柄為原動件、曲柄與連桿共線C.搖桿為原動件、曲柄與機架共線D.搖桿為原動件、曲柄與連桿共線3、在曲柄搖桿機構中，當曲柄為原動件時，( )死點位置。A. 有一個B.沒有C.有兩個D. 有三個復習思考題 上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面連桿機構 4、 對于鉸鏈四桿機構，當滿足桿長之和的條件時，若取( )為機架，將得到雙曲柄機構。A.最短桿 B.與最短桿相對的構件 C.最長桿D. 與最短桿相鄰的構件 5、曲柄搖桿機構，搖桿為原動件當( )時，機構處于極限位置。A.曲柄與機架共線B.曲柄與連桿共線C.搖桿與機架共線 D.搖桿與連桿共線6、對于鉸鏈四桿機構，當從動件的行程速比系數(shù)( )時，機構必有急回特性。A.K0 B.K1 C.K1 D.K=1上一頁下一頁返 回結 束任務一 平面