高中物理 第三章 第4節(jié) 常用機構課件2 新人教版選修22

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1、第二章常用機構第二章常用機構 .平面四連桿機構形式及條件.平面四桿機構的工作特性（一）教學要求（一）教學要求.了解的組成；掌握運動副及機構運動簡圖.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。.理解平面四桿機構的幾個工作特性。（二）教學的重點與難點（二）教學的重點與難點第二章常用機構第二章常用機構.機械的組成 . .機械機械 機械是能把能量轉換成機械能，并利用機械能完成某些工作的裝置機機 械械機器和機構的統(tǒng)稱一、機械. .機械的組成機械的組成機械是由原動機部分、傳動裝置部分、工作裝置和控制部分控制部分組成。動力部分是機器動力的來源。工作部分是直接完成機器工作任務的部分。傳動裝置是將動

2、力部分的運動和動力傳遞給工作部分的中間環(huán)節(jié)?？刂撇糠挚刂撇糠?控制機器的開動和停止控制機器的開動和停止,改變運動的速度和改變運動的速度和方向等等方向等等二、機器、機構 機器的特征：機器的特征：1.機器是由許多構件組成；2.各構件之間有相對確定的運動；3.機器能利用機械能來完成有效的功或?qū)崿F(xiàn)不同形式能量之間的轉化機器的作用體現(xiàn)它的第三條基本特征上機構機構 機構是實現(xiàn)傳遞機械運動和動力或改變機械運動形式的構件組合體。它只符合機器的前兩個特征。 “美女機器人美女機器人” 實例實例三、零件和構件零件零件是組成機器的最小制造單元，機器是由若干個不同的零件組裝而成的。分為專用零件、通用零件。構件構件是機器

3、的運動單元，一般由若干個零件剛性聯(lián)接而成，也可以是單一的零件。若從運動的角度來講，可以認為機器是由若干個構件組裝而成的。例如：齒輪、傳動鏈、傳動帶、蝸桿、蝸輪、軸、聯(lián)軸器、離合器、制動器、滾動軸承、滑動軸承、螺栓、鍵、花鍵、銷；鉚、焊、膠結構件；彈簧、機架、箱體等。2.2. 運動副及機構運動簡圖運動副及機構運動簡圖一、平面運動構件的自由度一、平面運動構件的自由度 自由度：構件具有獨立運動的數(shù)目。 平面運動構件具有三個自由度，有三個獨立運動。 約束：對獨立運動的限制。yxxAB二、運動副二、運動副 1、運動副：兩構件間組成的可動聯(lián)接（既保持直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對運動）。 2、分類 平面運動

4、副：低副（面接觸）高副（點、線接觸）轉動副移動副空間運動副：螺旋副、球面副低副 兩構件以面接觸而形成的運動副。 (1) 轉動副：只允許兩構件作相對轉動。 (2) 移動副：只允許兩構件作相對移動。轉動副轉動副移動副2.2. 運動副及機構運動簡圖運動副及機構運動簡圖高副高副 兩構件以點或線接觸而構成的運動副。齒輪副凸輪副2.2. 運動副及機構運動簡圖運動副及機構運動簡圖空間運動副螺旋副球面副2.2. 運動副及機構運動簡圖運動副及機構運動簡圖三、機構運動簡圖的概念三、機構運動簡圖的概念用規(guī)定的符號和線條按一定的比例表示構件和運動副的相對位置，并能完全反映機構運動特征的簡圖。 四、繪制步驟四、繪制步驟

5、1、從原動件開始，按運動傳遞路線，分析各構件間的相對運動關系；2、確定各運動副的類型、個數(shù)；3、確定與運動有關的幾何尺寸；4、選擇一個能充分表現(xiàn)各構件運動情況的視圖。5、選定恰當?shù)拈L度比例尺41321432413214322.2. 運動副及機構運動簡圖運動副及機構運動簡圖五、運動副的表示五、運動副的表示111222(a)1212(b)1-52 轉動副：移動副：平面高副：21122.2. 運動副及機構運動簡圖運動副及機構運動簡圖例題1 繪制如圖所示的顎式破碎機主體機構的運動簡圖2.2. 運動副及機構運動簡圖運動副及機構運動簡圖六平面機構的自由度六平面機構的自由度1、自由度自由度：把構件相對于參考

6、系具有的獨立運動參數(shù)的數(shù)目稱為自由度,作平面運動的自由構件有三個自由度。2、機構自由度計算機構自由度計算：機構相對于機架所具有的獨立運動數(shù)目，稱為機構的自由度。計算公式：F=3n-2PL-PH其中：n：在一個機構中除機架以外的所有構件的數(shù)目。 PL：低副數(shù) PH：高副數(shù)3、機構具有確定運動的條件機構具有確定運動的條件： 原動件數(shù) F， 機構破壞 原動件數(shù) L LADAD+L+LCDCD 則不論取哪一個構件為機架，都只能得到雙搖桿機構。 L L1 1+L+L2 2 L L3 3+L+L4 4L L1 1+L+L2 2 L L3 3+L+L4 4結論：結論：（1）在鉸鏈四桿機構中，若最短桿與最長桿

7、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 曲柄搖桿機構取最短構件對面的構件為機架 雙搖桿機構2BCe1C2B1AabE2.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+eBCDAC21CB12Bj1j2.急回特性 曲柄搖桿機構中，曲柄AB為主動件，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

8、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BCDAC21CB12Bj1j2 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21jjt1t2所以v2v1。v1=C1C2/t1v2=C2C1/t2 搖桿擺回速度比擺去速度快的性質(zhì)，稱急回特性。 行程速度變化系數(shù)1) 1(180KK 鉸鏈四桿機構有無急回運動特性取決于該機構有無極位夾角2112122112/tttCCtCCvvK度從動件工作行程平均速度從動件空載行程平均速j

9、j18018021偏置曲柄滑塊機構AeB2B1C12C慢行程1jj21機構有急回特性0擺動導桿機構CB1B2Aj12j機構有急回特性0 =0無急回特征 0有急回特征 0有急回特征結論：牛頭刨床機構牛頭刨床機構急回特性的應用急回特性的應用4.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。 四桿機構中有無死點位置, 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

10、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。 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。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桿轉動(起落架不會折回)，使飛機著陸可靠。 ACDB飛機起落架動畫展示飛機起落架動畫展示鉆床工件夾緊裝置（動畫展示） 當工件被夾緊后, 機構處于死點位置, 無論工件的反力多大, 夾具也不會自行松脫。2.4 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

11、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。 1.擴大轉動副，使轉動副變成移動副2 2）偏）偏置曲柄滑塊機構置曲柄滑塊機構1 1）對心）對心曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構對心曲柄滑塊機構對心曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構應用實例（一）小型刨床機構小型刨床機構ABC沖壓機構沖壓機構 曲柄滑塊機構應用實例（二）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。a、曲柄搖桿機構b、雙曲柄機構c、

12、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：.通過選用不同構件為機架而演化成的四桿機構 當構件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：轉動導桿機構轉動導桿機構擺動導桿機構擺動導桿機構簡易刨床的主運動機構簡易刨床的主運動機構轉動導桿機構的應用牛頭刨床的主運動機構牛頭刨床的主運動機構擺動導桿機構的應用 曲柄搖塊機構曲柄搖塊機構 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曲柄滑塊

13、機構自卸卡車翻斗機構自卸卡車翻斗機構曲柄搖塊機構應用 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移動導桿機構曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構手動壓水機構手動壓水機構移動導桿機構應用2.52.5凸輪機構和棘輪機構凸輪機構和棘輪機構 棘輪機構棘輪機構- -主動件的連續(xù)往復擺動轉換為棘主動件的連續(xù)往復擺動轉換為棘 輪的單向間歇運動輪的單向間歇運動制動爪制動爪主動件主動件搖桿搖桿驅(qū)動棘爪驅(qū)動棘爪棘輪棘輪彈簧彈簧齒式內(nèi)棘輪機構齒式內(nèi)棘輪機構一、齒式棘輪機構一、齒式棘輪機構單動式單動式齒式外棘輪機構齒式外棘輪機構總目錄總目錄本章本章上頁上頁下頁下頁

14、雙動式雙動式可變向式可變向式 結構簡單，運動可靠結構簡單，運動可靠; ; 主從動關主從動關系可互換，動程可在較大范圍內(nèi)調(diào)系可互換，動程可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，動停時間比可通過選擇合適的節(jié)，動停時間比可通過選擇合適的驅(qū)動機構實現(xiàn)。驅(qū)動機構實現(xiàn)。優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點 動程只能有級調(diào)節(jié)；有噪聲、沖動程只能有級調(diào)節(jié)；有噪聲、沖擊、磨損，不宜用于高速場合。擊、磨損，不宜用于高速場合。齒式棘輪機構特點齒式棘輪機構特點二、摩擦式棘輪機構二、摩擦式棘輪機構傳動平穩(wěn)、無噪音，傳遞扭矩較大，動程可無級調(diào)節(jié)傳動平穩(wěn)、無噪音，傳遞扭矩較大，動程可無級調(diào)節(jié)。優(yōu)優(yōu)點點缺點缺點摩擦式棘輪機構特點摩擦式棘輪機構特點由于靠摩擦力傳動，

15、會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，一方面起到過由于靠摩擦力傳動，會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，一方面起到過載保護，另一方面也使傳動精度降低。載保護，另一方面也使傳動精度降低。適用于低速輕載的場合。適用于低速輕載的場合。三三 棘輪機構的應用棘輪機構的應用 凸輪式間歇運動機構運轉可靠、轉位精確、無需專門的定位裝置，但凸輪式間歇運動機構精度要求較高、加工比較復雜、安裝調(diào)整比較困難。 凸輪式間歇運動機構在輕工機械、沖壓機械等高速機械中常用作高速、高精度的步進進給、分度轉位等機構。凸輪式間歇運動機構的特點應用四.凸輪式間歇機構應用應用弧面凸輪式間歇運動機構弧面凸輪式間歇運動機構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、

16、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1、對于鉸鏈四桿機構，當滿足構件長度和條件時，若取( D )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( D )時，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，(C )死點位置。A. 有一個B.沒有C.有兩個D. 有三個復習思考題復習思考題 4、 對于鉸鏈四桿機構，當滿足桿長之和的條件時，

17、若取( A )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( B )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)(B )時，機構必有急回特性。A.K0 B.K1 C.K1 D.K=17、對于鉸鏈四桿機構，當滿足桿長之和的條件時，若取( B )為機架，將得到雙搖桿機構。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8.鉸鏈四桿機構中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。(1) 以a桿為機架得(雙曲柄)機構;(2) 以b桿為機架得(雙搖桿)機構(3) 以c桿為機架得(雙搖桿)機構(4) 以d桿為機架得(曲搖桿)機構9、連桿機構中的急回特性是什么含義？什么條件下機構才具有急回特性？10、鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件是什么？曲柄是否一定是最短桿？11、如何依照各桿長度判別鉸鏈四桿機構的型式？12、平面四連桿機構最基本形態(tài)是什么？由它演化為其它平面四桿機構，有哪些具體途徑？ 13、何謂連桿機構的死點？舉出避免死點和利用死點的例子。