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1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩
2、子们却在周下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味
3、道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人
4、生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅长的时间隧道，袅四连杆机构1、平面四杆机构的工作特性2、平面四杆机构的设计（一）教学要求（一）教学要求1、熟悉平面四杆机构的基本类型、应用及平面四杆机构的演化。2、理解平面四杆机构的几个工作特性。3、掌握平面四杆机构的设计（二）教学的重点与难点（二）教学的重点与难点 矢量 代表其大小为后一个方程只有两个未知数，可用图解法求解 过b点作 的方向线过c点作 的方向线两线交于e点 2.加速度分析（1）求方向为B A 方向垂直于AB，指向与 方向一致。 （2）求根据相
5、对运动原理，可建立如下方程式 大小？方向 式中有两个未知数，可用矢量图解法求解任取一点任取一点PP为极点，作矢量为极点，作矢量选定加速度比例尺选定加速度比例尺，其大小为其大小为，指向为指向为BABA，矢量，矢量可以代表可以代表从从bb作矢量作矢量，长度为长度为，指向与指向与11一致，则矢量一致，则矢量代表代表；作；作，指向指向CBCB，长度，长度，矢量矢量作为作为 的方向线；从的方向线；从pp作作代表了代表了作作 ，方向为方向为CDCD，长度为，长度为 ，矢量，矢量代表代表过过作作，作为作为的方向线，与的方向线，与线相交于线相交于cc代表了C点的加速度aC、代表aCB，大小分别为，（3）求a2
6、、a3由图c可知，代表 , 代表将它们平移到机构图中的C点处，可得逆时针方向逆时针方向（4）求aE B、C、E是同一构件上的三点，得方程式大小方向？EB？EB？EC如图c所示，过b点作，方向EB，长度作的方向线与的方向线相交于e点。代表aE，矢量代表Aec，大小分别为矢量过e点作的方向线；过c点作代表，作4.2.2 组成移动副的两构件瞬时重合点的速度、加速度分析已知条件：机构的位置各构件的长度顺时针转动主动件1以等角速度要求：试求导杆3的角速度角加速度1.速度分析（1）求构件1和2在B点组成转动副，方向垂直于AB，指向与的方向相同。（2）求构件2和构件3组成移动副，B2与B3为瞬时重合点，B3
7、点的绝对速度等于点B2的绝对速度和B3相对于B2的相对速度的合成，即大小方向 ？AB ？/BC该式只有两个未知数，可用图解法求解。选定速度比例尺，任取极点p，作，则代表；作，代表的方向线，作，代表的方向线，速度的大小分别为代表，矢量代表则矢量二者相交于b3点，2、加速度分析（1）求，其大小为，方向为BA。哥氏加速度和相对加速度的合成，其中哥氏加，方向由相对速度速度的大小的指向顺着牵连角速度转过90而得，即（2）求B3点的绝对加速度等于牵连加速度2Ba方向？BC？/BC大小（3）求a3将移至B点，得，方向为逆时针。由于构件2、构件3组成移动副，所以。选加速度比例尺为，作加速度多边形，其中代表代表
8、代表代表，由p指向代表代表所以4.3 平面机构的力分析 平面机构进行力分析的主要目的:根据作用在平面机构上的已知外力和惯性力，确定各运动副中的反力，进而确定为维持机构按给定规律运动所需的平衡力或平衡力矩。 力分析通常用于计算机构各零件的强度、确定机械效率以及机械工作时所需的驱动力矩等。 4.3.1 运动副中的摩擦 1.移动副中的摩擦力滑块1和平面2组成移动副，滑块受力F作用沿水平相左移动。力F与接触面法线的夹角为 可以将F分解成切向力Ft和法向力Fn根据摩擦定律， Ff=fFN， 由图可知 由上述两式可得由上式可知：（1）当外力F的作用线在摩擦角所包围的区域之外，此时FtFf,滑块作加速运动；
9、（2）当外力F的作用线在摩擦角所包围的区域的面上，此时Ft=Ff,滑块作等速运动。若滑块原来是静止的，则保持静止不动；（3）当外力F的作用线在摩擦角所包围的区域的里面，此时FtFf,滑块作减速运动，直到静止。若滑块原来静不动，则不论用多大的外力都无法推动滑动使其运动，这种现象称为自锁。两个构件组成非平面移动副时，根据平衡条件得 在z方向在xy平面内2.转动副中的摩擦力 图示为转动副中摩擦力的情况。轴颈1与轴承2组成转动副，Ff为作用在轴颈上的径向载荷。 轴颈在力矩M的作用下相对轴承以角速度传动当轴颈作等速转动时的值由轴颈半径r和当量摩擦系数f0决定。 无论FR21的方向如何，与轴心的距离始终等
10、于 ,总反力的作用线始终与摩擦圆相切 。 如图所示。Fa为轴向载荷，r和R分别为圆环面的内、外半径，f为滑动摩擦系数，则摩擦力矩Mf为对于非跑合轴颈对于跑合轴颈4.3.2 机构受力分析1.运动副中作用力的特点（1）转动副 约束反力的大小与方向未知。当不计摩擦时，离作用线通过转动中心；当计及摩擦时，约束反力逆相对转动方向与转动中心偏离一个摩擦圆半径的距离。 （2）移动副 约束反力的大小与作用点未知。当不计摩擦时，力的方向垂直于相对移动方向；当计及摩擦时，约束反力逆相对移动方向偏转一个摩擦角。 （3）平面高副 约束反力的大小未知。当不计摩擦时，约束反力过接触点的公法线；当计及摩擦时，约束反力过接触
11、点，并相对于公法线逆相对滑动方向偏转一个摩擦角。 2.计及摩擦力时的静力分析（不考虑惯性力）构件力平衡的特点为：（1）不含力偶的二力杆，两个力等值、共线、反向。（2）含力偶的二力杆，两个力值、反向、不共线，相距 h = M/F。（3）不含力偶的三力杆，三个力汇交于一点。（4）确定摩擦总反力FRik的方位时，首先粗略判断FRik的指向，然后确定相对角速度 的转向，使FRik与摩擦圆相切，并对铰链中心所形成的力矩方向与 的方向相反。4.3.3 机械效率及自锁1机械效率的计算 机械在稳定运转的一个周期内，驱动力所作的功Wd等于工作阻力所作的功Wr和有害阻力所作的功Wf之和，即 通常用来表示机械对能量
12、的利用程度 用功率表示的机械效率 机械效率也可以用力或力矩的表达式表示 一机械传动如图。设Fd为驱动力，Fr为生产阻力， 分别为在Fd和Fr的作用点处沿其作用线方向上的速度 和假设机械中不存在摩擦（即理想机械），设理想驱动力用Fd0表示，此时输入功率与输出功率相等，即 得2机械的自锁 由于机械中总存在着损失功，所以机械效率h1。若机械的输入功全部消耗于摩擦，结果就没有有用功输出，则h=0。若机械的输入功不足克服摩擦阻力消耗的功，则h L LADAD+L+LCDCD 则不论取哪一个构件为机架，都只能得到双摇杆机构。 L L1 1+L+L2 2 L L3 3+L+L4 4L L1 1+L+L2 2
13、 L L3 3+L+L4 4结论：结论：（1）在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论取哪一个构件为机架，都只能得到双摇杆机构。 （2）在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和时： 取最短构件为机架 双曲柄机构取最短构件任一相邻构件为机架 曲柄摇杆机构 取最短构件对面的构件为机架双摇杆机构2.曲柄滑块机构有曲柄的条件： AC1E：b-aee=0, ba AC2E：a+be即曲柄滑块机构有曲柄的条件:ba+e 4.5.2 压力角和传动角1.压力角 从动件上某点的受力方向与从动件上该点速度方向的所夹的锐角。 Ft是推动摇杆绕D点转动的
14、有效分力， Fn不但对摇杆无推动作用，反而在铰链处引起摩擦消耗动力，因此它是有害分力。2、传动角 压力角的余角，是连杆BC与摇杆CD夹的锐角。 传动角愈大（压力角越小），机构传力性能愈好，所以压力角和传动角是机构传力性能的两个重要指标。 机构运动时，传动角是变化的。为使机构正应使最小传动角 min4050，轻载时取较小值，重载时取较大值。曲柄滑块机构min的位置 对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置导杆机构min的位置 导杆机构, 由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动件的力的方向与从动杆上受力点的速度方向始终一致,因此传动角始终等于90。4.5.3 急回
15、特性 曲柄摇杆机构中，曲柄AB为主动件，作匀速回转运动，摇杆CD为从动件作往复摆动。 C1D，C2D摇杆的两个极限位置 摆角 极位夹角：摇杆在两极限位置时，曲柄两位置间所夹的锐角称为极位夹角。极位夹角 当曲柄AB1位置顺时针转到AB2，摇杆由左极限位置C1D摆到右极限位置C2D，设经历的时间为t1, C点的平均速度曲柄再由AB2位置回到AB1位置时,摇杆自C2D摆回到C1D，设经历的时间为t2， C点的平均速度t1t2所以v2v1。v1=C1C2/t1v2=C2C1/t2 摇杆摆回速度比摆去速度快的性质，称急回特性。 行程速度变化系数 铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极位夹角偏置曲
16、柄滑块机构机构有急回特性0摆动导杆机构机构有急回特性0牛头刨床机构牛头刨床机构急回特性的应用急回特性的应用4.5.4 死点位置 曲柄摇杆机构, 当CD为原动件时, 在曲柄与连杆共线的位置出现传动角等于0的情况, 这时无论连杆BC对曲柄AB的作用力有多大, 都不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点位置。 四杆机构中有无死点位置, 取决于从动件是否与连杆共线。 对曲柄摇杆机构而言，当曲柄为原动件时，摇杆与连杆无共线位置，不出现死点。当摇杆为原动件时，曲柄与连杆共线位置的位置为死点位置。死点位置的判断 对于传动机构，设计时必须考虑机构顺利通过死点位置的问题，如利用构件的惯性作用，使机构通过死点。工程
17、上有时也利用死点位置提高机构工作的可靠性。 缝纫机踏板机构 缝纫机就是借助带轮的惯性使机构通过死点位置。飞机起落架 当机轮着陆时，BC杆和CD杆共线，机构处于死点位置，即使轮子上受到很大的力， 构件BC也不会使CD杆转动(起落架不会折回)，使飞机着陆可靠。 飞机起落架动画展示飞机起落架动画展示钻床工件夹紧装置（动画展示） 当工件被夹紧后, 机构处于死点位置, 无论工件的反力多大, 夹具也不会自行松脱。4.6 平面四杆机构的设计 平面连杆机构的设计主要是根据给定的运动条件选定机构的形式，确定各构件的尺寸参数。平面连杆机构设计的基本问题归纳为两类: （1）按照给定的运动规律设计四杆机构； （2）按
18、照给定的点的运动轨迹设计四杆机构。 平面四杆机构的设计方法有图解法、 实验法和解析法。图解法直观, 实验法简便, 解析法精确。 本章重点介绍图解法。 4.6.1 图解法设计平面四杆机构 1.按给定连杆位置设计四杆机构 已知：连杆BC长度及三个位置（B1C1，B2C2，B3C3）要求：设计铰链四杆机构设计步骤：连接B1B2、B2B3，作线B1B2、B2B3的垂直平分线b12、b23，交于A点；连接C1C2、C2C3，作线C1C2、C2C3的垂直平分线c12、c23，交于D点；连接AB1、C1D。2.按给定行程速度变化系数K设计四杆机构 例1：已知摇杆长度c，摆角 和行程速比系数k，试设计曲柄摇杆
19、机构。 任选点D作为摇杆回转中心位置，选取适当的长度比例尺L，根据已知的摇杆长和摆角作出摇杆的两个极限位置C1D和C2D。 解： (1) 计算极位夹角(2) 作摇杆的两极限位置(3) 作辅助圆 连接C1C2，并作与C1C2成90-的两直线交于O点，则C1OC2=2。以O点为圆心，以OC1为半径作辅助圆。(4) 求曲柄、连杆的长度(5) 求其他杆长度 机架AD的长度可直接量得, 乘以比例尺L即为实际尺寸。 在圆周上任取一点A，连接AC1、AC2， (1) 计算极位夹角 设计分析: 摆动导杆机构的极位夹角与导杆的摆角相等。设计导杆机构的实质就是确定曲柄长度 。例2. 设已知机架AC的长度d和行程速
20、比系数K，试设计摆动导杆机构。设计步骤: 任选C点为固定铰链中心，以=mCn, 作出导杆的两极限位置Cm和Cn。 (3) 确定A点及曲柄长度。 平分角，选比例尺l， ACc/ l,以C为圆心，AC为半径作圆弧与角的平分线交于A点，过A作Cm、Cn的垂线，得垂足B1、B2，AB即为曲柄，长度a= l.AB 。(2) 作导杆的两极限位置。总总 结结1、铰链四杆机构的基本类型、应用2、铰链四杆机构的演化3、平面四杆机构的几个工作特性（1）曲柄存在的条件（2）压力角和传动角（3）急回特性（4）死点位置4、平面四杆机构的设计1、对于铰链四杆机构，当满足构件长度和条件时，若取( )为机架，将得到曲柄摇杆机
21、构。A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆D.与最短杆相邻的构件2、曲柄摇杆机构，当( )时，机构处于死点位置。A.曲柄为原动件、曲柄与机架共线B.曲柄为原动件、曲柄与连杆共线C.摇杆为原动件、曲柄与机架共线D.摇杆为原动件、曲柄与连杆共线3、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，( )死点位置。A. 有一个B.没有C.有两个D. 有三个复习思考题复习思考题 4、 对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取( )为机架，将得到双曲柄机构。A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆D. 与最短杆相邻的构件 5、曲柄摇杆机构，摇杆为原动件当( )时，机构处于极限位置。A.曲柄与机架共
22、线B.曲柄与连杆共线C.摇杆与机架共线 D.摇杆与连杆共线6、对于铰链四杆机构，当从动件的行程速比系数( )时，机构必有急回特性。A.K0 B.K1 C.K1 D.K=17、对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取( )为机架，将得到双摇杆机构。A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆D.与最短杆相邻的构件 8.铰链四杆机构中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。(1) 以a杆为机架得( )机构;(2) 以b杆为机架得( )机构;(3) 以c杆为机架得( )机构;(4) 以d杆为机架得( )机构. 9、连杆机构中的急回特性是什么含义？什么条件下机构才具有急
23、回特性？10、铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？曲柄是否一定是最短杆？11、如何依照各杆长度判别铰链四杆机构的型式？12、平面四连杆机构最基本形态是什么？由它演化为其它平面四杆机构，有哪些具体途径？ 13、何谓连杆机构的死点？举出避免死点和利用死点的例子。习题1、图示两种曲柄滑块机构，若已知a=120mm，b=600mm，对心时e=0，偏置时e=120mm，要求：（1）两机构的极位夹角及行程速比系数K。（2）在对心曲柄滑块机构中，若连杆BC为二力杆件，则滑块的压力角将在什么范围内变化？ 题题2图图2、图示六杆机构，已知（单位mm）：l1=20，l2=53，l3=35，l4=40，l5=20，l6=60，试确定：1）构件AB能否整周回转？2）滑块行程h；3）滑块的行程速度变化系数K；4）机构DEF中的最大压力角max。3、设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K=1.5，滑块的冲程lC1C2=50mm，导路的偏距e=20mm，求曲柄长度lAB和连杆长度lBC。 题题3图图结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！107
