铰链四杆机构的基本性质

《铰链四杆机构的基本性质》教案

铰链四杆机构的基本性质

学科机械基础第七章第3节

课题铰链四杆机构的基本性质

授课时数 2

授课日期 2009.5.22

授课班级机电一体化

教学目标与要求

1．通过分析曲柄摇杆机构的运动，使学生理解急回特性和死点位置的形成原因

2．掌握行程速比系数K的含义及计算

3．明确死点位置的含义

教学重点和难点

重点：机构急回特性形成分析

难点：急回特性形成分析

死点位置的理解

授课方法：（教具、挂图和多媒体）演示、讲授，再演示，再归纳讲授

教具：曲柄摇杆机构教具、挂图和多媒体等

执行后摘记 1．通过教具、挂图和多媒体演示，绝大数学生能较好掌握机构的

急回特性性和死点位置

2．在死点位置的理解上，主要是死点的克服问题，部分同学理解较慢，课后还需加强辅导

教学内容、过程及教时分配

第一节课

一、提问：（两个同学）4分钟

二、对上节课重点内容再次总结：（要求学生牢固掌握）3分钟

三、导入新课：2分钟

四、讲授新课：36分钟

1.分析曲柄摇杆机构的运动：（5分钟）

2.归纳：（7分钟）

3.急回特性形成原因：（10分钟）

4.提问：（2分钟）

5.归纳：（3分钟）

6.行程速比系数K：（9分钟）

第二节课

一、演示———发现死点位置5分钟

二、死点位置产生的原因分析：（分析过程并提问）10分钟

三、对死点位置的理解要点：22分钟

四、内容小结：6分钟

五、作业布置：2分钟

复习旧课并导入新课

提问并总结

[提问]：

1．什么是曲柄摇杆机构？什么是双曲柄机构？什么是双摇杆机构？

2．判断下个铰链四杆机构的类型？

[总结]：

铰链四杆机构曲柄存在的条件是两点：

a．连架杆与机架中必有一个是最短杆

b．最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆之和

如有曲柄存在，再根据最短杆与机架之间的关系，具体确定曲柄摇杆机构，双曲柄机构和

双摇杆机构。

导入新课

铰链四杆机构三种基本形式中，曲柄摇杆机构是最基本的。这节课将通过分析曲柄摇杆机构的运动进一步研究铰链四杆机构的基本性质。

讲授新课第二节平面连杆机构

一．急回特性和行程速比系数（板书）

1、分析曲柄摇杆机构的运动：（板书）

（反复演示曲柄摇杆机构的运动，注意当曲柄作主动件时，摇杆往复摆动的状况。）

[提问]：从演示中，你发现了什么？

2、归纳：（板书）

a．能使用主动件曲柄的整周回转运动转换成摇杆的往复运动。

b．曲柄主动件，且作匀速转动时，摇杆摆向与曲柄转向相同时（工作行程）的摆动速度慢于摇杆摆向与曲柄转向相反时（空回行程）的摆动速度。

c．急回特性：主动件曲柄作等速转动，而摇杆空回行程的平均速度大于工作行程的平均速

度。

（机构为什么会形成急回特性，再用教具演示，及用挂图分析）。

3、急回特性形成原因：（板书）

（用挂图1和多媒体分析）

（图略）

[分析]：（板书）

（1）曲柄AB 摇杆CD 位置：AB1→AB2（工作行程）左极限C1D→右极限

C2D

时间：

t1 时间：t1

转角：φ1=1800 + θ摆角：ψ =

C1C2

转速：ω（等速）摆速：v1（平均）

（2）

位置：A B2→AB1（空回行程）右极限C2D→左极限C1D

时间：t2 时间：t2

转角：φ2=1800 –θ摆角：ψ= C2C1

转速：ω（等速）摆速：v2（平均）∵φ1 ＞φ2 ∴ t1 ＞ t2

又∵C1C2 = C2C1 ∴ v2（平均）＞ v1（平

均）

形成原因：（板书）

摇杆来回摆程相同而所时间不同，因此来回速度不同。

[提问]：从你的生产实习的经验中，你觉得急回特性有什么实际意义？

[归纳]：

（板书）：在一些机械中，利用机构的急回特性能缩短空行程时间，以提高工作效率。（急回特性就是摇杆的空回行程平均速度大于工作行程的平均速度，如何来衡量这种空回行程与工作行程的快慢程度，引入行程速比系数概念）。

4、行程速比系数K：（板书）

K = 空回行程平均速度v2 / 工作行程平均速度v1

= φ1 / φ2

= 1800 + θ / 1800 –θ————（1）

θ——极位夹角（主动件曲柄与连杆在两共线位置时的夹角）

K值的大小反映了机构的急回特性。K＞1，有急回特性。K值愈大，回程愈快。θ=0时，K=1，

此时，该机构无急回特性。

由公式（1）变形得：

θ = 1800 K-1 / K+1 (已知K，可求得θ) ————（2）

第二节课

（演示）：（上节课以曲柄摇杆机构的曲柄作主动件，分析了急回特性，现在以摇杆作主

动件，机构运动状况如何？有什么特性？）

由学生动手操作教具——发现死点

由学生回想初学缝纫机的经验——卡死，不动，倒转说明机构确实存在死点

[归纳]

三.死点位置（板书）

1、死点位置的产生的原因（板书）

（再次演示摇杆作主动件时，机构的运动状况，特别是注意连杆与曲柄出现两次共线时的

情况）

[归纳]

（板书）：摇杆为主动件时能将摇杆的往复摆动转换为曲柄的回转运动。

（连杆与曲柄的两次共线时，摇杆CD通过连杆BC传给曲柄AB的力，其作用线必通过A点）[提问]：根据已学过的工程力学知识，这个力对A点的力矩等于多少？

（由工程力学知识，该力对A点的力矩等于零，因此，曲柄AB不会转动，这时的位置，就

是死点位置）

（对死点位置，我们必须明确以下几点）

2、对死点位置的理解要点：（板书）

①死点位置，就是连杆与从动件共线的位置

②摇杆作主动件时，摇杆的两个极限文职，就是曲柄的两个死点位置

③机构处于死点位置时，从动件和整个机构是静止不动（卡死，自锁）或产生不确定的现

象

（在死点位置B1，B2时，从动件正的方向可以顺时针转，也可以逆时针转）

④死点位置有其不利的一面，也有其有利的一面。

（利用死点位置卡死性质，使机构具有自锁作用，如：飞机起落架等）

⑤死点的克服：

a.利用惯性使机构渡过死点。（增加从动曲柄本身重量，或附加一转动惯量较大的飞轮）

b.利用多组机构的死点错位。（利用几组相同机构联动而又死点位置互相错位来克服死点）

⑥死点位置在曲柄摇杆机构中存在，在双摇杆机构，曲柄滑块机构等中也存在。

3、小结：（板书）

a.急回特性特点：

★ 曲柄作主动件且等速转动，从动件有急回特性

★ 用行程速比系数K = 1800 + θ / 1800 –θ来表示急回特性的大小

★ K＞1，有急回特性。K=1，无急回特性。

b.死点位置要求：