1.3 铰链四杆机构的演化（课件）《机械基础》（机工版·第2版）同步精品课堂

1.3 铰链四杆机构的演化 《机械基础》（机工版） 同步精品课堂—中职专业课 1 学习目标 01 03 02 了解铰链四杆机构的演化方法及常见的演化类型。 了解曲柄滑块机构的演化过程、运动特点及应用。 了解定块机构、摇块机构、导杆机构的演化过程、种类、运动特点及应用。 新知学习 情景导入 同学们，咱们每天都能见到自行车，蹬踏板时，链条带动车轮转，可你们想过踏板那套连杆咋让车子跑起来不？其实生活里还有好多奇妙机械！比如汽车发动机里，活塞“哐哐”往复运动，咋就变成曲轴转圈圈啦？工厂里，冲床快速冲压，又是啥机构在帮忙？今天咱就从熟悉的自行车、汽车这些场景出发，探究铰链四杆机构咋“变身”成曲柄滑块、导杆这些机构，看看它们咋让机械运动又巧又妙，一起解锁新的机械奥秘！ 新知学习 在图1-23a所示的机构中，当摇杆DC和机架AD的长度 同时趋于无穷大，铰链D无限远移时，摇杆DC上C点的 运动轨迹将由图1-23a所示的圆弧mm变为图1-23b所 示的直线mm，杆DC的运动变为移动。这样就演化为 图1-23c所示的新机构，曲柄滑块机构。由图可知:曲柄 滑块机构是具有曲柄、连杆、滑块和机架的平面四杆机构，是由曲柄摇杆机构演化而来的。根据滑块的导路中心线是否通过曲柄回转中心，曲柄滑块机构又分为对心曲柄滑块机构(图1-23c)和偏置曲柄滑块机构(图1-23d)。 新知学习 一、曲柄滑块机构 新知学习 在对心曲柄滑块机构中，曲柄AB连续回转，滑块做往复直线移动，其行程等于曲柄长度r的2倍；在偏置曲柄滑块机构中，要想使构件1与相邻杆2或机架做连续相对转动，杆件间的长度必须满足公式 l1+e≤l2 式中 l1--曲柄长度 l2--连杆长度; e--曲柄回转中心至滑块导路中心线的距离。 新知学习 一、曲柄滑块机构 新知学习 曲柄滑块机构在机械中的应用很广，图1-24所示为压力机中的曲柄滑块机构。该机构将曲轴(即曲柄)的回转运动转变成重锤(即滑块)的上下往复直线运动，从而完成对工件的压力加工。 图1-25所示为内燃机中的曲柄 滑块机构。活塞(即滑块)的往复 直线运动通过连杆转变成曲轴 (即曲柄)的连续回转运动。 新知学习 一、曲柄滑块机构 新知学习 当要求滑块的行程日很小时，曲柄的长度必须很小。此时，出于结构的需要，常将曲柄做成偏心轮，用偏心轮的偏心距e来替代曲柄的长度，曲柄滑块机构便演化成偏心轮机构，如图1-26 所示。偏心轮机构中滑块的行程等于偏心距的2倍，即H=2e，传动时只能以偏心轮为主动件。在曲柄滑块机构中，取不同的构件做机架，还可以得到不同形式的演化机构，如定块机构、摇块机构和导杆机构等，如图1-27所示。 新知学习 一、曲柄滑块机构 新知学习 在图 1-27a所示的曲柄滑块机构中，如果将构件3(滑块)作为机架，则可演化为定块机构，如图 1-27b所示。该机构通常以杆1为主动件，1摆动时，杆2绕C点摆动，杆4仅相对固定滑块做往复移动。图1-28所示的抽水机中即采用了定块机构。摆动手柄1，在连架杆2的支承下(连架杆2自身绕机架上的C点摆动)，活塞杆4在固定滑块(简3)内上下往复移动，实现抽水的动作。 新知学习 二、定块机构 新知学习 在图 1-27a所示的曲柄滑块机构中，若取构件2为机架，则可得到块机构，如图1-27c所示。这种机构广泛应用于液压驱动装置中。图1-18所示为应用摇块机构的自卸翻斗装置。摇杆 AB(杆1)可绕车架(机架2)上的A点摆动，活塞杆(导杆4)、液压缸(摇块3)可绕车架上的C点 摆动，当液压缸中的活塞杆运动时，推动摇 杆AB摆动，再通过双摇杆机构使车厢绕B点 转动，转到一定角度时，货物自动卸下。 新知学习 三、摇块机构 新知学习 新知学习 四、导杆机构 新知学习 在图 1-27a所示的曲柄滑块机构中，如果将构件1作为机架，则可演化为导杆机构，如图 1-27d所示。导杆机构分为转动导杆机构和摆动导杆机构两种。 新知学习 四、导杆机构 新知学习 1.转动导杆机构 在图1-29a所示的导杆机构中，当杆件1(机架)的 长度小于杆件2的长度时，件2和4(导杆)均能做整 周转动，称为转动导杆机构。这种机构的功能通常 是将曲柄的等速转动转变为导杆的变速转动。 图1-29b所示为插床的插刀机构，其中构件1、2、3和4组成转动导杆机构。工作时，主动曲柄2等速回转，从动导杆4绕A点做变速回转，然后带动构件5(连杆)及滑块6(插刀)往复运动，进而实现切削。 2.摆动导杆机构当导杆机构中杆件1(机架)的长度大于杆件2(连杆)的长度时，导杆4只能绕机架摆动，故称为摆动导杆机构，如图1-30a所示。这种机构的功能通常是将主动曲柄的等速转动转变为从动导杆的往复摆动，或者将主动导杆的往复摆动转变为从动曲柄的转动。图1-30b所示 为摆动导杆机构在牛头创床主运动机构中的应用。 杆BC为主动件，做等速回转运动，带动从动导杆 AD在左极限位置AD1与右极限位置AD2之间摆动， 从而使牛头刨床的滑枕在D1与D2之间往复移动， 实现刨削。 新知学习 四、导杆机构 新知学习 随堂练习 （1）简述曲柄滑块机构的组成及运动特点。 （2）定块机构和摇块机构的主要区别是什么？ 课堂练习 答案：A 解析：曲柄滑块机构可看作是将曲柄摇杆机构中的摇杆长度增至无穷大，摇杆与机架的铰链演变为滑块与导轨的滑动副演化而来，本质源于曲柄摇杆机构。 1. 曲柄滑块机构是由（ ）演化而来的。 A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 C. 双摇杆机构 D. 导杆机构 课堂练习 答案：D 解析：压力机、内燃机、搓丝机常利用曲柄滑块机构实现转动与直线运动转换；抽水机多为定块机构（属于四杆机构演化的其他形式 ），不属于曲柄滑块机构。 2. 以下不属于曲柄滑块机构的应用的是（ ）。 A. 压力机 B. 内燃机 C. 搓丝机 D. 抽水机 课堂练习 答案：B 解析：牛头刨床横向机构中，导杆做往复摆动，属于摆动导杆机构；A是摇块机构，C飞机起落架多为双摇杆等机构，D牛头刨床滑枕机构一般是曲柄滑块或其他适配机构，这里B符合摆动导杆应用。 3. 下列应用摆动导杆的是（ ）。 A. 自卸翻斗机构 B. 牛头刨床横向机构 C. 飞机起落架 D. 牛头刨床滑枕机构 课堂练习 答案：A 解析：需结合图1 - 11尺寸（假设图中满足转动导杆条件，如曲柄长度合适，导杆可绕某点整周转动 ），转动导杆机构的特点是导杆能做360°整周转动，通过判断图中机构运动特性，符合转动导杆机构的定义。 4. 图1 - 11所示机构属于（ ）。 A. 转动导杆机构 B. 移动导杆机构 C. 曲柄滑块机构 D. 摆动导杆机构 课堂练习 答案：C 解析：偏心轮机构可看作是曲柄滑块机构的变形，包含偏心轮与连杆的转动副、连杆与滑块的转动副、滑块与导轨的移动副、偏心轮与机架的转动副，共4个运动副。 5. 偏心轮机构运动副的个数是（ ）。 A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 课堂练习 答案：B 解析：已知L1 = L2 = L3>L4，以L3为机架（最长杆为机架 ），且满足杆长条件（最短杆L4 + 最长杆L3 ≤ 其余两杆和，因L1 = L2 = L3 ，L4 + L3<L1 + L2 ），此时两连架杆L1、L2 可做整周转动，构成双曲柄机构。 6. 在铰链四杆机构中，若L1 = L2 = L3>L4且四杆顺序铰接，则以L3为机架时该机构（ ）。 A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 C. 双摇杆机构 D. 摆动导杆机构 课堂练习 答案：C 解析：牛头刨床横向进给运动常借助摆动导杆机构实现特定的往复摆动进给动作，将曲柄的转动转换为导杆的摆动，进而带动工作台等部件运动，所以含有摆动导杆机构。 7. 牛头刨床的横向进给运动机构中含有（ ）机构。 A. 曲柄摇杆 B. 双摇杆 C. 摆动导杆 D. 转动导杆 课堂练习 答案：B 解析：B选项满足“导杆可绕固定点整周转动、曲柄长度适配机架”的核心条件。 8. 图1 - 12所示中，为转动导杆机构的是（ ）。 课堂小结 感谢观看 $$