平面四杆机构的运动特性

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2—平面四杆机构的运动特性
问题1： 观察曲柄摇杆机构的运动，回答柄摇杆机构 中曲柄和摇杆的运动各有什么特点？ 问题2： 摇杆在空回行程和工作行程往复摆动的过程 中，哪个行程运动速度较快？
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一、急回特性
我们再来看上图的曲柄摇杆机构，曲柄为主动件逆时针匀 速转动，当摇杆从右向左摆动时速度较慢，从左向右摆动时 速度较快。也就是说摇杆的返回速度较快，我们称它具有急 回运动特性。为什么会出现这种现象呢？ 下面我们来分析：
你用过缝纫机吗？当你踩 缝纫机踏板时，由于操作 不当，遇到过踩不动或使 缝纫机飞轮反转的情况吗？
这是为什么呢？
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1．死点的概念
曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件，曲柄为从动件，当连杆与从动曲
柄共线时，机构的传动角 γ＝0 ， ＝90°此时摇杆CD 通过连杆作用 于从动曲柄AB上的力恰好通过曲柄回转中心，故出现了不能使曲柄AB转
注意：
平面四杆机构是否存在“死点”取决于从动件与连杆是否共线。
机构处于死点位置，从动件会出现卡死（机构自锁）或运 动方向不确定的现象。
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2．死点的利弊 （1）死点的利用
在工程中也常常应用死点位置实现工作要求。 如工件加紧机构、飞机起落架等。
连杆2与连架杆3共 线，此时不管N多大，作 用在1上的力由2传给3时 总是通过3的回转中心D， 无法使其转动。
“为什么？” “它驱赶我的饥饿。” 鸟儿啄完稻谷，轻轻梳理着光润的羽毛。 “现在你爱这稻谷吗？”精灵又取出一束黄澄澄的稻谷。 鸟儿抬头望着远处的一湾泉水回答：“现在我爱那一湾泉水，我有点渴了。” 精灵摘下一片树叶，里面盛了一汪泉水。 鸟儿喝完泉水，准备振翅飞去。 “请再回答我一个问题，”精灵伸出指尖，鸟儿停在上面。 “你要去做什么更重要的事吗？我这里又稻谷也有泉水。” “我要去那片开着风信子的山谷，去看那朵风信子。” “为什么？它能驱赶你的饥饿？”
平面四杆机构具有急回特性的条件： ① 主动件作整周回转运动； ② 从动件往返运动且有极位； ③ 从动件存在两极位时，主动件相应的有极位夹角θ，
且极位夹角θ ≠0。 机构具有死点位置的条件： ① 主动件为摇杆； ② 从动件与连杆共线，即：压力角为 α=90°、传动角
γ=0°。
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7—布置作业
上交作业： P68：T1.1，T1.5，T6。 目的：巩固本节所学知识
你越渴望的东西，也许越是无情无义地弃你而去。所以美好的愿望，就会像肥皂泡一样破灭，只能在错误的时间遇到错的人。 岁月匆匆像一阵风，有多少故事留下感动。愿曾经的相遇，无论是锦上添花，还是追悔莫及；无论是青涩年华的懵懂赏
识，还是成长岁月无法躲避的经历……愿曾经的过往，依然如花芬芳四溢，永远无悔岁月赐予的美好相遇。 其实，人生之路的每一段相遇，都是一笔财富，尤其亲情、友情和爱情。在漫长的旅途上，他们都会丰富你的生命，使
“不能。” “它能滋润你的干渴？”
“不能。”
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其实，世上最温暖的语言，“ 不是我爱你，而是在一起。” 所以懂得才是最美的相遇！只有彼此以诚相待，彼此尊重，
相互包容，相互懂得，才能走的更远。 相遇是缘，相守是爱。缘是多么的妙不可言，而懂得又是多么的难能可贵。否则就会错过一时，错过一世！ 择一人深爱，陪一人到老。一路相扶相持，一路心手相牵，一路笑对风雨。在平凡的世界，不求爱的轰轰烈烈；不求誓
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实例1： 牛头刨主机构
这是一个六杆机构，曲柄整周匀速转动，带动刨刀往复移 动,该机构利用摆动导杆机构的急回特性使刨刀快速退回，缩 短非生产工作时间，以提高工作效率。
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实例2：插床导杆机构
利用摆动导杆机构 的急回特性使插刀快速 退回，缩短非生产工作 时间以提高工作效率。
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二、死点位置
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偏 置 曲 柄 滑 块 机 构
因为从动件滑块导路的中心线不通过曲柄的回转中心，c1、 c2为滑块的两极限位置，θ极位夹角存在，故该机构具有急回特 性，滑块行程不是曲柄长度的两倍。
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对 心 曲 柄 滑 块 机 构
因滑块导路的中心线通过曲柄的回转中心，从动件滑块
位于极限位置时，无极位夹角，故机构无急回特性。
“不能。” “它能滋润你的干渴？” “不能。”爱是什么？ 一个精灵坐在碧绿的枝叶间沉思。
风儿若有若无。 一只鸟儿飞过来，停在枝上，望着远处将要成熟的稻田。
精灵取出一束黄澄澄的稻谷问道：“你爱这稻谷吗？” “爱。”
“为什么？” “它驱赶我的饥饿。” 鸟儿啄完稻谷，轻轻梳理着光润的羽毛。 “现在你爱这稻谷吗？”精灵又取出一束黄澄澄的稻谷。 鸟儿抬头望着远处的一湾泉水回答：“现在我爱那一湾泉水，我有点渴了。” 精灵摘下一片树叶，里面盛了一汪泉水。 鸟儿喝完泉水，准备振翅飞去。 “请再回答我一个问题，”精灵伸出指尖，鸟儿停在上面。 “你要去做什么更重要的事吗？我这里又稻谷也有泉水。” “我要去那片开着风信子的山谷，去看那朵风信子。” “为什么？它能驱赶你的饥饿？”
A、 K=1 B 、K>1
、 K≥1
D 、K<1
（3）极位夹角越大，机构的急回特性越显著。（判断）
（4）已知曲柄摇杆机构的行程速比因素数K 为1.4，求极位夹角？
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（5）如图所示，θ=30°，该机构的行程速比因数k为多少？
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6—课堂小结
在演练反馈的基础上，我采用对比法总结出本节重点内容： 急回特性和死点产生的条件，加深学生印象。
忘记该忘记的人，忘记该忘记的事儿，忘记苦乐年华的悲喜交集。 人有悲欢离合，月有阴晴圆缺。对于离开的人，不必折磨自己脆弱的生命，虚度了美好的朝夕；不必让心灵痛苦不堪，
弄丢了快乐的自己。擦汗眼泪，告诉自己，日子还得继续，谁都不是谁的唯一，相信最美的风景一直在路上。 人生，就是一场修行。你路过我，我忘记你；你有情，他无意。谁都希望在正确的时间遇见对的人，然而事与愿违时，
K V 2 C1C2 t 2
V 1 C1C 2 t1
t 1 180 t 2 180
由 K18 0 可:得 180K1
18 0
K1
只要θ≠0 ，机构就具有急运动；并且θ越大，K 值越大，
急回程度就越高，但机构的平稳性下降。
故，可通过分析机构中是否存在极位夹角θ以及θ的大
小来判断机构是否有急回运动以及急回运动的程度。
均速度也不相等：
t1 >t2 ，V2 > V1
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急回特性的定义： 主动件等速旋转时，作往复运动的从动件在空 回行程中的平均速度大于工作行程的平均速度 的这种运动特性称为急回特性。
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行程速比因数K
曲柄摇杆机构的急回运动程度可以用 行程速比因数K 来表示，
K等于从动件空回行程的平均速度与工作行程的平均速度之比。
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总结归纳：
平面四杆机构具有急回特性的条件：
• ①主动件作整周回转运动； • ②从动件往返运动且有极位； • ③从动件存在两极位时，主动件相应的有极
位夹角θ，且极位夹角θ ≠0。
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4—拓展延伸
偏置曲柄滑块机构 （1）曲柄滑块机构的急回特性
对心曲柄滑块机构 （2）摆动导杆机构机构的急回特性
动的卡死现象，机构的这种连杆与从动件共线、传动角为零时的位置称 为机构的死点位置或死点。
C
复习:
压力角 ：从动件受力 B
方向与受力点线速度方
向之间所夹的锐角。
点死
传动角γ ：压力角
源自文库
A
的余角，也等于连 点 死
D
杆与从动件之间所
夹的锐角
F V
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总结
机构具有死点位置的条件：
a、主动件为摇杆； b、从动件与连杆共线，即：压力角为α=90°、传动角γ=0°。
列措施使机构顺利通过死点位置。 克服死点的措施： ①利用系统的惯性；如缝纫机的脚踏机构 ②利用多组机构错列；如火车轮机构
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应用实例1：缝纫机的脚踏机构
性利 用 惯
脚踏机构将踏板的往复摆动 变换为带轮的单向转动，就是借 助带轮的惯性通过死点位置，并 使带轮转向不变的。
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应用实例2：火车轮机构 利用两组机构错开排列
滑块行程不是曲柄长度的两倍，广泛应用于蒸汽机、内
燃机以及各种冲压机器中。
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摆动导杆机构机构的急回特性
该机构具有急回运动性质，且具有最好的传力性能， 常用于牛头刨床、插床等。
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拓展应用— 机构急回特性的应用实例
应用实例牛头刨床主机构、插床导杆机构。
设计目的：通过演示牛头刨床主机构、插床导杆机构 的实际工作过程，让学生观察分析，分组讨论，从而 得到急回特性的意义——利用机构的急回特性，可缩 短非生产工作时间，提高工作效率。 这样可以使学生对急回特性的应用有了进一步的感性 认识.
你的生命更充实，更真实；丰盈你的内心，使你的内心更慈悲，更善良。所以生活的美好，缘于一颗善良的心，愿我们都能 善待自己和他人。
一路走来，愿相亲相爱的人，相濡以沫，同甘共苦，百年好合。愿有情有意的人，不离不弃，相惜相守，共度人生的每 一个朝夕……直到老得哪也去不了，依然是彼此手心里的宝，感恩一路有你！
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问题 摇杆在两个极限位置时， 所对应的曲柄和连杆处于 怎样的位置关系？
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在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于 两个极限位置，简称极位；
此时输入构件曲柄相对应位置之间所夹角的锐角θ称为 极位夹角。
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工作行程
• 当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆 从C2D位置摆到C1D。所花时间为t1 , 平均速 度为V1,则有：
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t1(180)/
V 1C 2C 1 t1C 2 C 1 /1 ( 8 0 )
空回行程
• 当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从
C1D位置摆到C2D，所花时间为t2 ,平均速度 为V2 ,则有：
t1(18 0)/
V2C1C2 t2C 1 C 2 /1 ( 8 0 )
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推导结果：因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动时间不一样，平
言多么美丽；唯愿简单的相处，真心地付出，平淡地相守，才不负最美的人生；不负善良的自己。 人海茫茫，不求人人都能刻骨铭心，但求对人对己问心无愧，无怨无悔足矣。大千世界，与万千人中遇见，只是相识的
开始，只有彼此真心付出，以心交心，以情换情，相知相惜，才能相伴美好的一生，一路同行。 然而，生活不仅是诗和远方，更要面对现实。如果曾经的拥有，不能天长地久，那么就要学会华丽地转身，学会忘记。
1—复习旧课
问题1：铰链四杆机构中各个构件的名称是什么？
4 —机架， 2 —连杆， 1、3 — 连架杆
摇杆
机架
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1
问题2：铰链四杆机构有哪三种基本形式？
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2
问题3：铰链四杆机构中存在曲柄的条件？
（1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆 长度之和（称为杆长之和条件）；
（2）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。
思考题： 1、我们坐折叠椅的时候，靠在椅背上，为何靠椅不会自动 松开或合拢？
通过设置这样的课后思考问题，有利于学生在生活中 应用本节所学的知识，达到举一反三，学以致用的目的。
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爱是什么？ 一个精灵坐在碧绿的枝叶间沉思。
风儿若有若无。 一只鸟儿飞过来，停在枝上，望着远处将要成熟的稻田。
精灵取出一束黄澄澄的稻谷问道：“你爱这稻谷吗？” “爱。”
应用实例1：工件加紧机构
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应用实例2：飞机起落架
γ=0
F
BC、CD共线，机构处于死点位 置，承受着陆时的地面反力，作用于 CD的力通过其铰链中心D，故起落架 不会反转（摇杆CD不会转动），从而 使飞机的降落更加安全可靠。
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飞机起落架机构
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（2）死点的缺陷 对于传动机构，存在死点位置是一个缺陷，常采用下
B’
F’
C’
A’
E’
D’
G’
A
E
D
G
B
F
C
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5—演练反馈
扣住本节，我设置了五个习题，通过学生的回答，教师归纳总结使 学生更好的区分急回特性和死点产生条件的不同。
（1）当曲柄为原动件时，具有急回特性的机构有( )。
A 曲柄摇杆机构 B 偏置曲柄滑块机构
C 摆动导杆机构 D 双曲柄机构
（2）有急回特性的平面连杆机构的行程速度变化系数( )。