铰链四杆机构基本性质完美教案-(公开课)

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《机械基础》

铰链四杆机构的基本性质

教案

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第二节《铰链四杆机构的基本性质》

教案

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教学过程：

一、复习有关内容（6分钟）：

1.铰链四杆机构有三种基本形式，即曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

2.曲柄：与机架用转动副相连并能绕着该转动副作连续整周旋转运动的构件。

2.摇杆：与机架用转动副相连并能绕着该转动副作往复摆动的构件。

3.、

4.曲柄摇杆机构：一连架杆为曲柄、另一连架杆为摇杆的铰链四杆机构，其中曲柄作连续整周旋转运动，摇杆在一定范围内作往复摆动。

5.双曲柄机构：两连架杆都为曲柄的铰链四杆机构，其中两曲柄都作连续整周旋转运动。

6.双摇杆机构：两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构，其中两摇杆都在一定范围内作往复摆动。

二、导入新课（4分钟）：

通过曲柄摇杆机构的动画模拟其两共线位置，设疑提问，引导学生思考曲柄的存在必须

满足一定的条件（设置悬念）。

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三、讲授新课（33分钟）：

（一）曲柄存在的条件：

1.已知：AB=a，BC=b，CD=c，AD=d,如图5-17所示，进行详细分析。

2.第一次共线时：AC1D构成一个三角形，有两边之和大于第三边。

)

即：b－a+c＞d a+d＜b+c；

b－a+d＞c a+c＜b+d.

3.第二次共线时：AC2D构成一个三角形，有两边之和大于第三边。

【

即：a+b＜c+d.

4、考虑到两次共线正好四杆都重合成一直线，有：

（1）a+d≤b+c；

（2）a+c≤b+d；

（3）a+b≤c+d.

】

5.分析思考以上三式得出结论：

（1）a是最短杆；

（2）b、c、d中有一杆为最长杆；

（3）三式中必然有一式是：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。

《

6.得出推论，即曲柄存在的条件是：

①连架杆与机架中必有一个是最短杆。

②最短杆与最长杆的长度之和不大于其余两杆的长度之和。

7. 根据曲柄存在的条件，可以推论出铰链四件机构的三种基本类型的判别方法：

~

若满足最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和，则：

最短杆为连架杆→构成曲柄摇杆机构

最短杆为机架→构成双曲柄机构

最短杆为连杆→构成双摇杆机构

|

（二）急回特性

1. 定义：曲柄摇杆机构中，曲柄作等速转动，而摇杆摆动时空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度（即V2＞V1），这种性质称为机构的急回特性。

根据上图中曲柄摇杆机构中，曲柄AB为等角速度w顺时针回转，自AB1 回转到AB2即转过角度Ψ1时，摇杆CD自CD1摆动到C2Ｄ，摆动角度为Ψ，设C点的平均线速度为V 1，所需时间为t1；当曲柄AB继续由AB2回转到AB1，转过角度Ψ2时，CD自CD2摆回到C1D，摆角仍为Ψ，设C点的平均线速度为V2，时间为t2,由图不难看出，Ψ1>Ψ2、所以t1> t2,即

V 2>V1;

通常摇杆C1D 摆动到C2D 的过程被用作机构中从动件的行程，而C2D 到C1D 作为空回行程，以使空回行程时间缩短，有利于提高生产率。

。

2. 得出结论：当极位夹角ϴ> 0，K 值越大，急回性质越明显。当极位夹角ϴ= 0，K=1时机构无急回特性。

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3. 课堂练习

（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( )。

A. K=1

B. K>1

C. K ≥1

D. K<1

%

（3）如图所示，θ=30°，该机构的行程速度变化系数k 为多少

、

1

2

V V K =

2

1t t =122121t C C t C C =θ

θ

-︒+︒=

180180C

,

】

（三）死点位置

结合学生的生活经验，我首先提出这样一个问题:即使用缝纫机的问题，通过学生的回答导出第二个教学目标：死点。

(

定义：当在铰链四杆机构中，当连杆与从动件处于共线的位置我们把机构中的这种位置就称为死点位置。

根据上图分析当摇杆CD为主动件时，曲柄ＡＢ会和连杆BC出现两次共线，曲柄会出现不转动或转动不确定现象，这个位置就是死点位置。

当机构处于死点位置时，从动件将出现运动方向不确定或被卡死现象。

对于传动机构来说，机构有四点位置是不利的，应采取措施使机构顺利通过死点位置。对于连续回转的机器，通常：

⑴利用从动件自重或安装飞轮加大惯性的方法，借惯性作用使机构闯过死点。

⑵增设辅助机构。

⑶多组机构错列。来通过死点位置，如缝纫机就是借助于带轮的惯性通过死点位置的。

五、自学练习（25分钟）：

1.铰链四杆机构中的四杆长度尺寸为：AB=45mm，BC=90mm，CD=70mm，AD=100mm。若取AD

2.根据图5—30所注明的尺寸，判断各铰链四杆机构的类型。