摘 要:無論是在生活中,還是在生產(chǎn)中,各種各樣的機(jī)構(gòu)都在為人們的生活和工作服務(wù)。了解和熟悉各種常用機(jī)構(gòu)的概念、應(yīng)用特點(diǎn)、種類對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)作用意義重大。其中,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是最常用的機(jī)構(gòu),且可演化成其他很多常用機(jī)構(gòu),因此學(xué)懂學(xué)好這部分知識(shí)內(nèi)容對(duì)生產(chǎn)具有非常重大的指導(dǎo)作用。但近年來職業(yè)學(xué)校招收的學(xué)生素質(zhì)普遍下降,多是一些升學(xué)無望的學(xué)生,他們中間很大一部分學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不明確、學(xué)習(xí)能力有限、學(xué)習(xí)動(dòng)力不足,因此,用淺顯的語言講清、講透主要知識(shí)點(diǎn),使學(xué)生聽懂學(xué)會(huì)就顯得至關(guān)重要,介紹了一種簡(jiǎn)單易懂的判別鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的方法。
關(guān)鍵詞:鉸鏈四桿機(jī)構(gòu);分類;方法;學(xué)生
一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的概念
平面連桿機(jī)構(gòu)是由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副相互連接而成,在同一平面或相互平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。它能夠?qū)崿F(xiàn)某些較為復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng),廣泛用于傳遞動(dòng)力和改變運(yùn)動(dòng)形式。平面連桿機(jī)構(gòu)中的移動(dòng)副都是低副,因此平面連桿機(jī)構(gòu)是低副機(jī)構(gòu)。最常用的平面連桿機(jī)構(gòu)是具有四個(gè)構(gòu)件(包括機(jī)架)的低副機(jī)構(gòu),稱為平面四桿機(jī)構(gòu)。
構(gòu)件間以四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為平面鉸鏈連桿機(jī)構(gòu),簡(jiǎn)稱鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是四桿機(jī)構(gòu)的基本形式,也是其他多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ),熟悉和掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)對(duì)生產(chǎn)具有重大的指導(dǎo)作用。
二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的分類
如上圖所示,在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,固定不動(dòng)的構(gòu)件4稱為機(jī)架,不與機(jī)架直接相連的構(gòu)件2稱為連桿,與機(jī)架相連的構(gòu)件1、3稱為連架桿。在連架桿中,能繞轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線作整周旋轉(zhuǎn)的稱為曲柄,不能繞轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線作整周旋轉(zhuǎn)的稱為搖桿。這樣鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿的運(yùn)動(dòng)形式不同,可分為曲柄搖桿結(jié)構(gòu)、雙曲柄結(jié)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種基本類型。
三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判別方法
曲柄是能作整周旋轉(zhuǎn)的連架桿,只有這種能作整周旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件才能用電動(dòng)機(jī)等連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置來帶動(dòng),所以,能作整周旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中具有重要地位,即曲柄是結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件。
鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄,主要取決于機(jī)構(gòu)中各桿的相對(duì)長(zhǎng)度和機(jī)架的選擇。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄,必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件:(1)最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和;(2)連架桿和機(jī)架中必須有一桿是最短桿。
根據(jù)曲柄存在的條件,可以推導(dǎo)出鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本類型的判別方法。取最短桿與最長(zhǎng)桿之和與其余兩桿之和相比,若最短桿與最長(zhǎng)桿之和大于其余兩桿之和,無論哪個(gè)桿為機(jī)架都不存在曲柄,則該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu);若最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于等于其余兩桿之和,則分三種情況:(1)若連架桿之一為最短桿,則該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu);(2)若機(jī)架為最短桿,則該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu);(3)若連桿為最短桿,則該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。
四、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的簡(jiǎn)易判別方法
鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判別方法中,學(xué)生必須對(duì)機(jī)架、連架桿、連桿的概念非常清楚,才能正確判定出三種基本類型的種類。而現(xiàn)在的學(xué)生卻不愿多花時(shí)間,希望有一套簡(jiǎn)易的判斷方法。為此,可簡(jiǎn)化連架桿、連桿的概念,也可很輕易地判斷出鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型,具體方法是:取最短桿與最長(zhǎng)桿之和與其余兩桿之和相比,若最短桿與最長(zhǎng)桿之和大于其余兩桿之和,則該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必為雙搖桿機(jī)構(gòu);若最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于等于其余兩桿之和,則分三種情況:(1)如果以最短桿為機(jī)架,則該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu);(2)如果以最短桿的鄰邊為機(jī)架,則該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu);(3)如果以最短桿的對(duì)邊為機(jī)架,則該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)??捎孟卤砗?jiǎn)單表述:
鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的簡(jiǎn)易判別方法
例:根據(jù)下圖中標(biāo)注的尺寸,判斷各鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型。
解題思路:首先確定每個(gè)機(jī)構(gòu)中的最短桿及最長(zhǎng)桿,再根據(jù)上面介紹的方法一一對(duì)應(yīng),即可求解。
解:(1)最短桿Lmin為40桿,最長(zhǎng)桿Lmax為110桿,其他兩桿L1、L2為70桿與90桿。套公式:Lmin+Lmax=40+110=170,
L1+L2=70+90=160,
故有:Lmin+Lmax≤L1+L2為第一大類,
且以Lmin為機(jī)架,故可判斷該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。
(2)最短桿Lmin為30桿,最長(zhǎng)桿Lmax為140桿,其他兩桿L1、L2為70桿與120桿。套公式:Lmin+Lmax=30+140=150,
L1+L2=70+120=190,
故有:Lmin+Lmax≤L1+L2為第一大類,
且以Lmin的鄰邊為機(jī)架,故可判斷該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。
(3)最短桿Lmin為50桿,最長(zhǎng)桿Lmax為100桿,其他兩桿L1、L2為70桿與60桿。套公式:Lmin+Lmax=50+100=150,
L1+L2=70+60=130,
故有:Lmin+Lmax>L1+L2為第二大類,故可直接判斷該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。
(4)最短桿Lmin為50桿,最長(zhǎng)桿Lmax為100桿,其他兩桿L1、L2為70桿與90桿。套公式:Lmin+Lmax=50+100=150,
L1+L2=70+90=160,
故有:Lmin+Lmax≤L1+L2為第一大類,
且以Lmin的對(duì)邊為機(jī)架,故可判斷該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。
現(xiàn)代職業(yè)教育以實(shí)用、夠用為原則,以應(yīng)用性為目的,因此教學(xué)過程中應(yīng)突出靈活性,摒棄一些過深、過難的內(nèi)容。對(duì)于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)只要求學(xué)生會(huì)判斷和區(qū)分其類型即可,判斷的方法也只需要按上述式子簡(jiǎn)單套用即可。可生動(dòng)地展示應(yīng)掌握的知識(shí)點(diǎn),降低教學(xué)難度,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感,教學(xué)過程“易教易學(xué),易懂易用”,獲得滿意的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
徐艷敏.利用一種簡(jiǎn)單的方法判別鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的型式[J].廣州航海高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2007(02).
作者簡(jiǎn)介:李詠梅,1970年3月出生,河南省焦作市技師學(xué)院本科。
編輯 薄躍華