《机械基础》常用机构（2）（讲义）安徽省加工制造考点讲练测

编写说明：《加工制造类专业考点讲练测》专辑，是依据《安徽省普通高校对口招生考试加工制造类专业课考试纲要》编写的。紧密围绕加工制造类专业课考纲所涉及的三门高考课程的25个考点，精心编撰了58套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、概念回顾、概念强化题、高考真题或高考模拟题、课堂练习、课堂小结以及课后测验等九个环节。 本讲属于《加工制造类专业考点讲练测》的第8套，包含讲义、课件以及课后自测这三个教学文件，且与之配套使用的还有安徽省《加工制造类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 安徽省《加工制造类考点讲练测》 【机械基础】 8.常用机构（2） 讲义 [考纲要求] 1．平面连杆机构简图的识读 （识记） 2．铰链四杆机构的组成、基本形式、特点和应用 （理解） 3．铰链四杆机构基本类型的判定 （综合运用） 4．铰链四杆机构的运动特性（掌握） [思维导图] [知识梳理] 一、平面连杆机构 1.平面连杆机构:平面连杆机构是指各构件由销轴(转动副)、滑道(移动副)等方式连接起来的机构，各构件间的相对运动均在同一平面或互相平行的平面内。 2.平面四杆机构:平面四杆机构是只有四个杆件的平面连杆机构,其结构简单,易于制造,工作可靠,应用非常广泛。 3.铰链四杆机构:铰链四杆机构是指由四个构件通过铰链(转动副)连接而成的机构。 二、铰链四杆机构的组成、基本形式、特点和应用 (一)铰链四杆机构的组成 1.机架:机架是固定不动的杆。 2.连杆:连杆是不与机架直接相连接的杆。 3.连架杆:连架杆是与机架用转动副相连接的杆 (1)曲柄:曲柄是能做整周转动的连架杆。 (2)摇杆:摇杆是仅能在小于 360”的某一角度内做往复摆动的连架杆。 (二)铰链四杆机构的基本形式、特点和应用 根据铰链四杆机构的两个连架杆的运动形式不同,可将其分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双播杆机构三种基本形式。 1.曲柄摇杆机构的两个连架杆,一个是曲柄,而另一个是摇杆,功用是将转动转换为摆动,或者将摆动转换为转动。 (1)曲柄为主动件:曲柄匀速转动,摇杆变速往复摆动,如剪刀机、筛砂机、搅拌机、碎石机、雷达天线、雨刮器等。 (2)播杆为主动件:摇杆的摇摆运动转换为曲柄的整周回转运动,如缝纫机。 2.双曲柄机构的两个连架杆都能做 360“整周回转运动。 (1)不等长的双曲柄机构:主动曲柄匀速转动,从动曲柄周期性变速转动,如惯性筛。 (2)平行双曲柄机构:两个曲柄的长度相等,机架与连杆的长度相等,四杆组成平行四边形,两曲柄的旋转方向相同,角速度相等,如蒸汽机车主动轮联动装置。 (3)反向双曲柄机构:对边杆的长度相等,但互不平行,两曲柄的旋转方向相反,角速度不相等,如公共汽车车门启闭机构 3.双摇杆机构的两个连架杆都在小于 360°的角度内摆动,如港口起重机、自卸车翻斗机构, 三、铰链四杆机构类型的判定方法 1.曲柄存在的条件 推导:以曲柄摇杆机构为例分析并归纳总结 设AB杆的长为a,BC杆的长为b,CD杆的长为c,DA 杆的长为d。 (1)在AC1D中:b-a+c>d;b-a+d>c (2)在AC2D中:c+d>a+b 归纳得出曲柄存在的条件: (1)最短杆长度与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和;(2)连架杆与机架中必有一个是最短杆(连杆不为最短杆)。 2.铰链四杆机构类型的判定方法 (1)若最短杆长度与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和(足杆长和条件),则根据所选机架不同,有以下三种情况: ①以与最短杆相邻的任一杆为机架时,该机构为曲柄摇杆机构,且最短杆为曲柄。 ②以最短杆为机架时,该机构为双曲柄机构。 ③以最短杆为连杆时,该机构为双摇杆机构 (2)若最短杆长度与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和(不满足杆长和条件),则不论以哪一杆为机架,均无曲柄存在,机构只能为双摇杆机构。 推论:如果最短杆为连杆,则必为双摇杆机构四、铰链四杆机构的运动特性 1.急回特性:曲柄摇杆机构中,主动曲柄做等速转动时,从动摇杆摆动时的返回速度较快,空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度,这种性质称为急回特性。机构具有急回特性,缩短了空回时间,提高了机械的工作效率。 (1)极位夹角:主动曲柄与连杆两次共线的两个对应位置之间所夹的锐角0称为极位夹角。 (2)急回特性的判定条件:主动曲柄与连杆共线的两个对应位置之间所夹的极位夹角不为零 (3)急回特性系数区(定量分析)分析推导:曲柄摇杆机构中,曲柄为主动件时,主动曲柄AB在转动一周的过程中,曲柄AB与连杆B有两次共线位置AB:和AB:，这时从动摇杆CD分别位于左、右两个极限位置D和CD,其夹角称为摇杆摆角,它是从动摇杆的摆动范围,故又称为行程。 急回特性系数 K (4)极位夹角0对急回特性的影响:0越大,K值越大,急回特性越显著。 2.死点:曲柄摇杆机构中,摇杆为主动件时,在从动曲柄与连杆共线的两个位置,连杆对从动曲柄的作用力恰好通过其回转中心，不能推动曲柄转动，出现了机构的传动角7=0、压力角(受力方向与运动方向的夹角)a=90”的情况，造成从动曲柄运动的不确定性(可能停止、惯性续转或突然反转),该位置称为死点。 (1)死点的判定条件:从动件(曲柄)是否与连杆共线 (2)避免死点的措施 ①加大惯性通过死点,如缝纫机的大带轮。 ②)采用分组机构错位排列的方法避开死点，如蒸汽机车车轮联动机构。 (3)死点的应用:①飞机起落架机构;②钻床工件快速夹紧机构。 [师生互动] 1.什么是平面连杆机构和平面四杆机构？ 【答案】1.平面连杆机构:平面连杆机构是指各构件由销轴(转动副)、滑道(移动副)等方式连接起来的机构，各构件间的相对运动均在同一平面或互相平行的平面内。 2.平面四杆机构:平面四杆机构是只有四个杆件的平面连杆机构,其结构简单,易于制造,工作可靠,应用非常广泛。 2.铰链四连杆机构由什么组成？ 【答案】1.机架:机架是固定不动的杆。2.连杆:连杆是不与机架直接相连接的杆。3.连架杆:连架杆是与机架用转动副相连接的杆(1)曲柄:曲柄是能做整周转动的连架杆。(2)摇杆:摇杆是仅能在小于 360”的某一角度内做往复摆动的连架杆。 3.简述曲柄存在的条件。 【答案】(1)最短杆长度与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和;(2)连架杆与机架中必有一个是最短杆(连杆不为最短杆)。 4.什么是急回特性？ 【答案】曲柄摇杆机构中,主动曲柄做等速转动时,从动摇杆摆动时的返回速度较快,空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度,这种性质称为急回特性。机构具有急回特性,缩短了空回时间,提高了机械的工作效率。 5.避免死点有哪些措施？ 【答案】①加大惯性通过死点,如缝纫机的大带轮。 ②)采用分组机构错位排列的方法避开死点，如蒸汽机车车轮联动机构。 [概念强化] 1.（单项选择题）铰链四杆机构中,固定不动的杆称为（ ） A. 连杆 B. 连架杆 C. 曲柄 D. 机架 【答案】D 2、（单项选择题）铰链四杆机构中,不与机架直接连接的杆称为（ ） A.连杆 B.连架杆 C.曲柄 D. 机架 【答案】A 3、（单项选择题）曲柄摇杆机构中,曲柄的长度（ ） A.最长 B,最短 C.大于摇杆 D.大于连杆 【答案】B 4、（填空题）平面连杆机构的各构件是用______、______等方式连接起来的,各构件间的相对运动均在_____或_______的平面内。 【答案】销轴 滑道 同一平面 互相平行 5.（填空题）铰链四杆机构分别由_______、_______和______组成,其中能做整周转动的杆称为，仅能 在小于 360°的某一角度内摆动的杆称为_________。 【答案】机架连架杆 连杆 曲柄 摇杆 6.（简述与计算题）简述铰链四杆机构的组成及基本类型。 【答案】组成:连架杆、连杆、机架;基本类型:曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。 [高考模拟] 1. （单项选择题）具有急回特性的铰链四杆机构,其急回特性系数K（ ） A. =1 B. C. D. =0 【答案】C 2.（单项选择题 ）在下列平面四杆机构中,有急回特性的机构是（ ） A.双曲柄机构 B.对心曲柄滑块机构 C.摆动导杆机构 D.转动导杆机构 【答案】C 3.（单项选择题）缝纫机踏板机构采用了（ ）机构。 A.双曲柄 B. 双摇杆 C.曲柄摇杆 D.曲柄滑块 【答案】C 4.（单项选择题）铰链四杆机构的死点发生在（ ）位置。 A. 主动杆与连杆共线 B. 主动杆与机架共线 C 从动杆与连杆共线 D. 从动杆与机架共线 【答案】C 5.（单项选择题）下列铰链四杆机构中，( )位置不可能存在死点。 A.平行双曲柄机构 B.反向双曲柄机构 C曲柄摇杆机构 D,双摇杆机构 【答案】 B 6.（单项选择题）曲柄摇杆机构中，只有当（ ）为主动件时,在运动中才可能会出现“死点”位置， A. 连杆 B. 曲柄 C.摇杆 D. 机架 【答案】C 7.（单项选择题）死点位置的压力角为（ ）。 A. 90° B. 30° C.180° D.0 【答案】A 8.（双项选择题）下列常见机构中，( )属于双摇杆机构的应用 A.缝纫机踏板机构 B.港口用起重吊车 C 搅拌机 D.自卸载货汽车的翻斗机构 【答案】BD 9.（双项选择题）铰链四杆机构中,存在曲柄的条件是( ) A.满足杆长和条件 B.最短杆为连杆 C.最短杆不为连杆 D,不满足杆长和条件 【答案】AC 10.（填空题）平面连杆机构中曲柄存在的条件是_________________、___________________、________________。 【答案】最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和 最短杆不为连杆(最短杆为机架或连架杆) 11.（填空题）铰链四杆机构的三种基本形式是______机构、_________机构和________机构。 【答案】曲柄摇杆 双曲柄双摇杆 12.（填空题）曲柄摇杆机构中,主动曲柄与连杆两次共线位置之间所夹的锐角称为_______;越大，急回特性系数K越________，急回特性越__________。 【答案】极位夹角 大 显著 13. (简述与计算题）如图所示的铰链四杆机构中，已知BC=50cm,CD35cm，AD=30cm，AD 为机架。 试求: (1)若此机构为曲柄摇杆机构,且AB为曲柄,AB的最大值; (2)若此机构为双曲柄机构,求AB的最小值:(3)若此机构为双摇杆机构,求AB的取值范围, 【答案】∵要构成曲柄摇杆机构，且连架杆为曲柄 杆为最短杆，且满足杆长和条件即 cm,且 解得 cm cm 要构成双曲柄机构 机架 杆为最短杆，且满足杆长和条件 30cm cm(不长不短)时， 解得 45 cm cm 50cm(最长)时： 解得 50 cm cm 综上 cm (3)“要构成双摇杆机构，且连杆不为最短杆 杆的长度必须不满足杆长和条件 30cmAB(最短)时： 解得 30 cm cm 50cm>AB>30 cm(不长不短)时， 解得 45 cm>AB>30 cm (四杆共线)50+35+30=115cm>AB》50 cm (最长)时 解得 115 cm>AB>55 cm 综上，45 cm>AB>15 cm 或 115 cm>AB> 55 cm时，该机构为双摇杆机构。 [课堂练习] 1.(单项选择题）在曲柄摇杆机构中，当_______处于共线位置时，出现最小传动角。（ ） A. 曲柄与连杆 B. 曲柄与机架 C. 摇杆与机架 D. 机架与连杆 【答案】A 2.(单项选择题）曲柄摇杆机构中，以曲柄为主动件时，死点位置为（ ） A. 曲柄与连杆共线时 B. 摇杆与连杆共线时 C. 曲柄与摇杆共线时 D. 不存在 【答案】D 3.(单项选择题）曲柄滑块机构是由_______演变而来的。（ ） A. 双曲柄机构 B. 双摇杆机构 C. 曲柄摇杆机构 D. 偏置机构 【答案】C 4.（填空题）铰链四杆机构中是否存在曲柄，主要取决于机构中各杆的_______和_______的选择。 【答案】相对长度、机架 5.（填空题）双曲柄机构_______为最短杆。 【答案】机架 6.（简述与计算题）图示为家用缝纫机传动机构示意图,试解答有关问题: (1)缝纫机的踏板、连杆和曲轴所构成的四杆机构ABCD 属于________机构。 (2)若CD=65cm,BC=80cm,AD=100 cm,要保证缝纫机能正常工作,则AB杆的最大长度为多少?(需写出解题过程) (3)该机构在__________的位置存在死点，该机构通过__________避过死点。 【答案】(1)曲柄摇杆 缝纫机踏板机构是曲柄摇杆机构 为踏板(播杆)为曲柄 杆 AB 必为最短杆(AB65cm) 则 解得 cm 故 cm (3)AB 与 两次共线 飞轮的惯性 [课堂小结] 1、 平面连杆机构 2、 铰链四连杆 1、 组成 2、 基本形式、特点和应用 3、 铰链四连杆机构类型的判定方法 1、 曲柄存在的条件 2、 判定方法 4、 铰链四杆机构的运动特性 1、 急回特性 2、 死点 学科网（北京）股份有限公司 $$