实验一 四杆机构认知实验
实验一 四杆机构认知实验
一、实验目的
1.通过观看四杆机构的运动，了解各种四杆机构的基本结构、工作原理、特点、功能及应用，配合《机械原理》课程的学习。
2.增强学生对机构与机器的感性认识。
二、实验设备
各类机器、机构模型陈列柜
三、实验内容
陈列室展示各种常用机构的模型，通过模型的动态展示，增强学生对机构与机器的感性认识。实验教师只作简单介绍，提出问题，供学生思考，学生通过观察，增加对常用机构的结构、类型、特点的理解，培养对课程理论学习和专业方向的兴趣。
四、实验原理
(一)对机器的认识：通过实物模型和机构的观察，学生可以认识到：机器是由一个机构或几个机构按照一定运动要求组合而成的。所以只要掌握各种机构的运动特性，再去研究任何机器的特性就不困难了。在机械原理中，运动副是以两构件的直接接触形式的可动联接及运动特征来命名的。如：高副、低副、转动副、移动副等。
(二)平面四杆机构：平面连杆机构中结构最简单，应用最广泛的是四杆机构，四杆机构分成三大类：即铰链四杆机构；单移动副机构；双移动副机构。
1.铰链四杆机构分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构，即根据两连架杆为曲柄，或摇杆来确定。
2.单移动副机构，它是以一个移动副代替铰链四杆机构中的一个转动副演化而成的。可分为：曲柄滑块机构，曲柄摇块机构、转动导杆机构及摆动导杆机构等。
3.双移动副机构是带有两个移动副的四杆机构，把它们倒置也可得到：曲柄移动导杆机构、双滑块机构及双转块机构。
（平面四连杆机构的基本知识
平面连杆机构是被广泛应用的机构之一。而最基本的是四连杆机构。通常把它们分为三大类：第一类基本形式是铰链四杆机构，它有3种运动形式。
1．曲柄摇杆机构
它是以最短杆相邻的杆作为机架，而最短杆能相对机架回转360°，故成为曲柄，在曲柄等速运转时，摇杆作变速摆动，在右面的机构中摆杆向右面摆动慢，而向左面摆动快，这种现象称为急回特性。在左面机构中的急回特性就不很明显。
2．双曲柄机构
当取最短杆为机架时，这时与机架相联的两杆均成为曲柄。所以这个机构称为双曲柄机构。注意观察，当一个曲柄等速运转时，而另一个曲柄在右半周内转动慢，在左半周内转动快。双曲柄机构也具有急回特性。
3．双摇杆机构I
当取蓝色的杆为机架，则与机架相联的两杆均不能作整周回转，而只能来回摆动。所以此机构称为双摇杆机构。
4．双摇杆机构II
从外表看它与上面的铰链四杆机构相似，但它的红、蓝、白三杆长度是相等的。因此，同样由黑杆作为机架，但得不到曲柄，并且无论取哪个杆为机架均没有曲柄出现。平面四杆机构的第二类基本形式是带有一个移动副的四杆机构，它是以一个移动副代替铰链四杆机构中的一个转动副而演变得到的。简称为单移动副机构。
5．曲柄滑块机构
它是应用最多的一种单移动副机构，它可以将转动变为往复移动，或将往复移动变为转动。但是，当曲柄匀速转动时，滑块的速度则是非匀速的，取不同构件为机架，我们还可得到下面几种不同运动形式的单移动副机构。
6．曲柄摇块机构
蓝色的杆为机架，红杆称为曲柄。黑杆绕固定点作摆动，它也有急回特征。
7．转动导杆机构
以红杆为机架，其他两杆均为曲柄，黑杆称为导杆。
8．移动导杆机构
以滑块为机架，此机构没有曲柄。
平面连杆机构的第三类基本形式，是带有2个移动副的四连杆机构，简称双移动副机构。取不同构件为机架，可得到3种形式的四连杆机构。
9．曲柄移动导杆机构
黑色导杆作简谐移动，所以又叫做正弦机构。它常用于仪器仪表中。
10．双滑块机构
在机构上除连杆中点的轨迹为圆以外，连杆上其余所有点的轨迹均为椭圆。所以也叫做画椭圆机构。
11．转块机构
这种机构如果以某一转块作为等速回转的原动件，则从动转块亦作等速回转，而且转向相同。当2个相互平行的转动轴间的距离很小时，可采用这种机构。这种机构通常作为联轴器应用，称为十字滑块联轴器。）
五、实验方法和步骤
1、 认真阅读和掌握教材中相关部分的理论知识；
2、现场观察各种机构模型及其运动规律和特点，听录音和实验教师讲解；
3、认真完成实验报告。
六、注意事项
1、不要用手人为地拨动构件。
2、不要随意按动控制面板上的按钮。
3、遵守实验室规则，规范操作，注意安全。
杜希元整理
2014/5/27