高中物理 第三章 第4節(jié) 常用機構(gòu)課件2 新人教版選修22

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1、第二章常用機構(gòu)第二章常用機構(gòu) .平面四連桿機構(gòu)形式及條件.平面四桿機構(gòu)的工作特性（一）教學(xué)要求（一）教學(xué)要求.了解的組成；掌握運動副及機構(gòu)運動簡圖.熟悉平面四桿機構(gòu)的基本類型、應(yīng)用及平面四桿機構(gòu)的演化。.理解平面四桿機構(gòu)的幾個工作特性。（二）教學(xué)的重點與難點（二）教學(xué)的重點與難點第二章常用機構(gòu)第二章常用機構(gòu).機械的組成 . .機械機械 機械是能把能量轉(zhuǎn)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(gòu)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(wù)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(gòu) 機器的特征：機器的特征：1.機器是由許多構(gòu)件組成；2.各構(gòu)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(zhuǎn)化機器的作用體現(xiàn)它的第三條基本特征上機構(gòu)機構(gòu) 機構(gòu)是實現(xiàn)傳遞機械運動和動力或改變機械運動形式的構(gòu)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(gòu)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(gòu)件構(gòu)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(rèn)為機器是由若干個構(gòu)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(jié)構(gòu)件；彈簧、機架、箱體等。2.2. 運動副及機構(gòu)運動簡圖運動副及機構(gòu)運動簡圖一、平面運動構(gòu)件的自由度一、平面運動構(gòu)件的自由度 自由度：構(gòu)件具有獨立運動的數(shù)目。 平面運動構(gòu)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(gòu)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(zhuǎn)動副移動副空間運動副：螺旋副、球面副低副 兩構(gòu)件以面接觸而形成的運動副。 (1) 轉(zhuǎn)動副：只允許兩構(gòu)件作相對轉(zhuǎn)動。 (2) 移動副：只允許兩構(gòu)件作相對移動。轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副移動副2.2. 運動副及機構(gòu)運動簡圖運動副及機構(gòu)運動簡圖高副高副 兩構(gòu)件以點或線接觸而構(gòu)成的運動副。齒輪副凸輪副2.2. 運動副及機構(gòu)運動簡圖運動副及機構(gòu)運動簡圖空間運動副螺旋副球面副2.2. 運動副及機構(gòu)運動簡圖運動副及機構(gòu)運動簡圖三、機構(gòu)運動簡圖的概念三、機構(gòu)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(gòu)件和運動副的相對位置，并能完全反映機構(gòu)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(gòu)件間的相對運動關(guān)系；2、確定各運動副的類型、個數(shù)；3、確定與運動有關(guān)的幾何尺寸；4、選擇一個能充分表現(xiàn)各構(gòu)件運動情況的視圖。5、選定恰當(dāng)?shù)拈L度比例尺41321432413214322.2. 運動副及機構(gòu)運動簡圖運動副及機構(gòu)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(zhuǎn)動副：移動副：平面高副：21122.2. 運動副及機構(gòu)運動簡圖運動副及機構(gòu)運動簡圖例題1 繪制如圖所示的顎式破碎機主體機構(gòu)的運動簡圖2.2. 運動副及機構(gòu)運動簡圖運動副及機構(gòu)運動簡圖六平面機構(gòu)的自由度六平面機構(gòu)的自由度1、自由度自由度：把構(gòu)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(gòu)件有三個自由度。2、機構(gòu)自由度計算機構(gòu)自由度計算：機構(gòu)相對于機架所具有的獨立運動數(shù)目，稱為機構(gòu)的自由度。計算公式：F=3n-2PL-PH其中：n：在一個機構(gòu)中除機架以外的所有構(gòu)件的數(shù)目。 PL：低副數(shù) PH：高副數(shù)3、機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件： 原動件數(shù) F， 機構(gòu)破壞 原動件數(shù) L LADAD+L+LCDCD 則不論取哪一個構(gòu)件為機架，都只能得到雙搖桿機構(gòu)。 L L1 1+L+L2 2 L L3 3+L+L4 4L L1 1+L+L2 2 L L3 3+L+L4 4結(jié)論：結(jié)論：（1）在鉸鏈四桿機構(gòu)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(gòu)件為機架，都只能得到雙搖桿機構(gòu)。 （2）在鉸鏈四桿機構(gòu)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(gòu)件為機架 雙曲柄機構(gòu)取最短構(gòu)件任一相鄰構(gòu)件為機架 曲柄搖桿機構(gòu)取最短構(gòu)件對面的構(gòu)件為機架 雙搖桿機構(gòu)2BCe1C2B1AabE2.曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件： AC1E：b-aee=0, ba AC2E：a+be即曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件:ba+eBCDAC21CB12Bj1j2.急回特性 曲柄搖桿機構(gòu)中，曲柄AB為主動件，作勻速回轉(zhuǎn)運動，搖桿CD為從動件作往復(fù)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(dāng)曲柄AB1位置順時針轉(zhuǎn)到AB2，搖桿由左極限位置C1D擺到右極限位置C2D，設(shè)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(shè)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(gòu)有無急回運動特性取決于該機構(gòu)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(gòu)AeB2B1C12C慢行程1jj21機構(gòu)有急回特性0擺動導(dǎo)桿機構(gòu)CB1B2Aj12j機構(gòu)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(jié)論：牛頭刨床機構(gòu)牛頭刨床機構(gòu)急回特性的應(yīng)用急回特性的應(yīng)用4.死點位置 曲柄搖桿機構(gòu), 當(dāng)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(zhuǎn)動。機構(gòu)的這種位置稱為死點位置。 四桿機構(gòu)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(gòu)而言，當(dāng)曲柄為原動件時，搖桿與連桿無共線位置，不出現(xiàn)死點。當(dāng)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(gòu)，設(shè)計時必須考慮機構(gòu)順利通過死點位置的問題，如利用構(gòu)件的慣性作用，使機構(gòu)通過死點。工程上有時也利用死點位置提高機構(gòu)工作的可靠性。 縫紉機踏板機構(gòu) 縫紉機就是借助帶輪的慣性使機構(gòu)通過死點位置。飛機起落架 當(dāng)機輪著陸時，BC桿和CD桿共線，機構(gòu)處于死點位置，即使輪子上受到很大的力， 構(gòu)件BC也不會使CD桿轉(zhuǎn)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(dāng)工件被夾緊后, 機構(gòu)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(gòu)的演化 在平面連桿機構(gòu)中，除了上述三種形式的鉸

11、鏈四桿機構(gòu)之外，在實際機器中還廣泛采用其他形式的四桿機構(gòu)。這些四桿機構(gòu)可認(rèn)為是通過改變某些構(gòu)件的形狀、改變構(gòu)件的相對長度、改變某些運動副的尺寸、或者選擇不同的構(gòu)件作為機架等方法，由四桿機構(gòu)的基本型式演化而成的。 1.擴大轉(zhuǎn)動副，使轉(zhuǎn)動副變成移動副2 2）偏）偏置曲柄滑塊機構(gòu)置曲柄滑塊機構(gòu)1 1）對心）對心曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)應(yīng)用實例（一）小型刨床機構(gòu)小型刨床機構(gòu)ABC沖壓機構(gòu)沖壓機構(gòu) 曲柄滑塊機構(gòu)應(yīng)用實例（二）曲柄滑塊機構(gòu)的演化 通過改變運動副的尺寸，對心曲柄滑塊機構(gòu)可以演化成偏心輪機構(gòu)。a、曲柄搖桿機構(gòu)b、雙曲柄機構(gòu)c、

12、曲柄搖桿機構(gòu)d、雙搖桿機構(gòu)2.通過選用不同構(gòu)件為機架而演化成的四桿機構(gòu)（1）在鉸鏈四桿機構(gòu)中：.通過選用不同構(gòu)件為機架而演化成的四桿機構(gòu) 當(dāng)構(gòu)件2做整周轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)桿4也做整周回轉(zhuǎn)，該機構(gòu)稱為轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)；當(dāng)構(gòu)件2做整周轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)桿只能往復(fù)擺動，稱為擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。 （1）取構(gòu)件1為機架，可得到導(dǎo)桿機構(gòu)。曲柄滑塊機構(gòu)中：轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)簡易刨床的主運動機構(gòu)簡易刨床的主運動機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)的應(yīng)用牛頭刨床的主運動機構(gòu)牛頭刨床的主運動機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)的應(yīng)用 曲柄搖塊機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu) 當(dāng)曲柄滑塊機構(gòu)中取構(gòu)件2為機架時，可轉(zhuǎn)化為曲柄搖塊機構(gòu)。（2）搖塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊

13、機構(gòu)自卸卡車翻斗機構(gòu)自卸卡車翻斗機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu)應(yīng)用 當(dāng)曲柄滑塊機構(gòu)中取滑塊3為機架時，即可轉(zhuǎn)化為移動導(dǎo)桿機構(gòu)。 （3）移動導(dǎo)桿機構(gòu)應(yīng)用： 手動壓水機移動導(dǎo)桿機構(gòu)移動導(dǎo)桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)手動壓水機構(gòu)手動壓水機構(gòu)移動導(dǎo)桿機構(gòu)應(yīng)用2.52.5凸輪機構(gòu)和棘輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)和棘輪機構(gòu) 棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)- -主動件的連續(xù)往復(fù)擺動轉(zhuǎn)換為棘主動件的連續(xù)往復(fù)擺動轉(zhuǎn)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(gòu)齒式內(nèi)棘輪機構(gòu)一、齒式棘輪機構(gòu)一、齒式棘輪機構(gòu)單動式單動式齒式外棘輪機構(gòu)齒式外棘輪機構(gòu)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(jié)構(gòu)簡單，運動可靠結(jié)構(gòu)簡單，運動可靠; ; 主從動關(guān)主從動關(guān)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(gòu)實現(xiàn)。驅(qū)動機構(gòu)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(gòu)特點齒式棘輪機構(gòu)特點二、摩擦式棘輪機構(gòu)二、摩擦式棘輪機構(gòu)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(gòu)特點摩擦式棘輪機構(gòu)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(gòu)的應(yīng)用棘輪機構(gòu)的應(yīng)用 凸輪式間歇運動機構(gòu)運轉(zhuǎn)可靠、轉(zhuǎn)位精確、無需專門的定位裝置，但凸輪式間歇運動機構(gòu)精度要求較高、加工比較復(fù)雜、安裝調(diào)整比較困難。 凸輪式間歇運動機構(gòu)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(jìn)進(jìn)給、分度轉(zhuǎn)位等機構(gòu)。凸輪式間歇運動機構(gòu)的特點應(yīng)用四.凸輪式間歇機構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用弧面凸輪式間歇運動機構(gòu)弧面凸輪式間歇運動機構(gòu)1、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型、應(yīng)用2、鉸鏈四桿機構(gòu)的演化3、

16、平面四桿機構(gòu)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(gòu)，當(dāng)滿足構(gòu)件長度和條件時，若取( D )為機架，將得到曲柄搖桿機構(gòu)。A.最短桿 B.與最短桿相對的構(gòu)件 C.最長桿D.與最短桿相鄰的構(gòu)件2、曲柄搖桿機構(gòu)，當(dāng)( D )時，機構(gòu)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(gòu)中，當(dāng)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(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題 4、 對于鉸鏈四桿機構(gòu)，當(dāng)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(gòu)。A.最短桿 B.與最短桿相對的構(gòu)件 C.最長桿D. 與最短桿相鄰的構(gòu)件 5、曲柄搖桿機構(gòu)，搖桿為原動件當(dāng)( B )時，機構(gòu)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(gòu)，當(dāng)從動件的行程速比系數(shù)(B )時，機構(gòu)必有急回特性。A.K0 B.K1 C.K1 D.K=17、對于鉸鏈四桿機構(gòu)，當(dāng)滿足桿長之和的條件時，若取( B )為機架，將得到雙搖桿機構(gòu)。A.最短桿 B.與最短桿相對的構(gòu)件 C.最長桿D.與最短桿相鄰的構(gòu)件8.鉸鏈四桿機構(gòu)中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。(1) 以a桿為機架得(雙曲柄)機構(gòu);(2) 以b桿為機架得(雙搖桿)機構(gòu)(3) 以c桿為機架得(雙搖桿)機構(gòu)(4) 以d桿為機架得(曲搖桿)機構(gòu)9、連桿機構(gòu)中的急回特性是什么含義？什么條件下機構(gòu)才具有急回特性？10、鉸鏈四桿機構(gòu)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(gòu)的型式？12、平面四連桿機構(gòu)最基本形態(tài)是什么？由它演化為其它平面四桿機構(gòu)，有哪些具體途徑？ 13、何謂連桿機構(gòu)的死點？舉出避免死點和利用死點的例子。