机械设计教程－4平面四杆机构

　　第一讲

　　 一、教学目标 (一）能力目标。 能准确判断具体实例属于哪种平面四杆机构类型 (二)知识目标 熟悉平面四杆机构的基本型式、应用及其演化 二、教学内容 1.平面连杆机构概述 2.平面连杆机构基本类型 3.平面连杆机构的演化 三、教学的重点与难点 (一）重点 平面四杆机构的基本型式、应用及其演化。 (二)难点 平面四杆机构类型的判断。 四、教学方法与手段 多媒体教学，采用动画展示平面连杆机构的运动特点，注重启发学生理论联系实际。 4.1 概述 平面连杆机构定义：由若干构件通过低副（铰链或滑道）连接而成的机构。因构件形状多呈杆状，所以称连杆机构。 平面连杆机构的特点：（1）能够进行多种运动形式的转换；（2）构件之间连接处是面接触，单位面积上的压力较小，磨损较慢，可以承受较大载荷；（3）两构件接触表面是圆柱面或平面，制造容易；（4）连接处的间隙造成的积累误差较大；（5）连杆机构运动时产生惯性力，不适用于高速场合。 平面连杆机构的应用：各种机器和仪器中，例如金属加工机床、起重运输机械、采矿机械、农业机械、交通运输机械和仪表等。 4.4 四杆机构的基本型式及演化 平面四杆机构的基本型式是铰链四杆机构。其它型式的四杆机构都可看成是在它的基础上通过演化而成的。 由四个构件用铰链连接而成的机构称为铰链四杆机构。如图所示，机构中固定不动的构件AD称为机架，与机架相连的构件AB和CD称为连架杆。如果连架杆能绕轴线作360 o的回转运动，称为曲柄；若只能在某一角度(小于360°)内摆动，称为摇杆。与机架不相连接的构件BC称为连杆。 铰链四杆机构可按有无曲柄、摇杆，分为以下三种基本型式。 1、曲柄摇杆机构 定义：在铰链四杆机构中，若两连架杆之一为曲柄，另一个是摇杆，此机构称为曲柄摇杆机构。 应用：在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，可将曲柄的连续回转运动转换成摇杆的往复摆动。如雷达天线俯仰角调整机构。当摇杆为主动件时，可将摇杆的往复摆动转换成曲柄的连续回转运动，如缝纫机踏板机构。 雷达天线俯仰角调整机构 缝纫机踏板机构 2、双曲柄机构 定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄时，此机构称为双曲柄机构。 在双曲机构中，如果两曲柄的长度不相等，主动曲柄等速回转一周，从动曲柄变速回转一周，如惯性筛。如果两曲柄的长度相等，且连杆与机架的长度也相等，称为平行双曲柄机构。这种机构运动的特点是两曲柄的角速度始终保持相等，在机器中应用也很广泛，如机车车轮联动机构。 惯性筛 机车车轮联动机构 3、双摇杆机构 定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆时，此机构称为双摇杆机构。 在双摇杆机构中，两摇杆可分别为主动件，当主动摇杆摆动时，通过连杆带动从动摇杆作摆动运动。如码头起重机中的双摇杆机构，当CD摇杆摆动时，连杆BC上悬挂重物的点M近似水平直线移动。 码头起重机 4.4.2 平面四杆机构的演化 1、曲柄滑块机构 如图所示，由曲柄AB、连杆BC、滑块C及机架组成的平面连杆机构，称为曲柄滑块机构。 在曲柄滑块机构中，若曲柄为主动件，当曲柄连续回转时，通过连杆带动滑块作往复直线运动；反之，若滑块为主动件，当滑块作往复直线运动时，通过连杆带动曲柄作连续回转运动。 2、导杆机构 导杆机构由曲柄、滑块、导杆和机架组成。 （1）摆动导杆机构 如图所示，若L4＞L1，则该机构称为摆动导杆机构，它由曲柄、滑块、摆动导杆和机架组成。在摆动导杆机构中，当曲柄连续转动时，滑块一方面沿着导杆滑动，另一方面带动导杆绕铰链A往复摆动。摆动导杆机构常用作回转式油泵、插床和等的传动机构。 （2）转动导杆机构 若L4＜L1，则该机构称为转动导杆机构，构件3为转动导杆。如牛头刨床机构。 3、摇块机构和定块机构 （1）摇块机构 如图所示为摇块机构的简图。当曲柄为主动件转动或摆动时，连杆相对滑块滑动，并一起绕C点摆动。例如卡车自动卸料机构就是应用的摇块机构。 （2）定块机构 在曲柄滑块机构中，若取滑块为机架，则得到定块机构。定块机构常用于抽水机筒中。 4、偏心轮机构 在实际生产中，当传递力较大，滑块行程又较小，曲柄也就很短，以致于曲柄两端很难安装铰销时，往往用一个回转中心与几何中心不相重合的偏心轮代替曲柄，连杆的一端有大圆环套在偏心轮上，这种机构称偏心轮机构。 这种机构常用于冲床、剪床等机器中。 小结： 1.平面连杆机构概述 2.平面连杆机构基本类型 3.平面连杆机构的演化 作业与思考： 1、铰链四杆机构有那几种基本型式？各有什么特点？ 2、铰链四杆机构可以通过那几种方式演变成其它型式的四杆机构？试说明曲柄摇块机构是如何演化而来的？ 3、什么是偏心轮机构？它主要用于什么场合？