高二高教版机械基础7－3 铰链四杆机构的基本性质教案

教材章节 第七章 平面连杆机构 课 题 §7－3 铰链四杆机构的基本性质 教 学 目 的 掌握曲柄存在的条件及其推论；熟悉曲柄摇杆机构的急回性质；熟悉死点位置产生的原因及克服方法； 重 点 曲柄存在的条件及其推论； 难 点 曲柄存在的条件及其推论；曲柄摇杆机构的急回性质；死点位置产生的原因； 课的类型 授新课 教学方法 讲授法 教 具 挂图、模型、作图工具 教 学 进 程 备 注 讲评作业： 复习上讲内容： 讲授新课：§5－2 铰链四杆机构的基本性质 一、曲柄存在的条件 铰链四杆机构中是否能有作整圈旋转的构件，取决于各构件的长度之间的关系，即曲柄存在条件。 如图所示，当曲柄 AB回转一周，B点的轨 迹是以A为圆心，半径 等于a的圆。B点通过 B1和B2点时，曲柄AB 与连杆BC形成两次共线 ，AB能否顺利通过这两 个位置，是AB能成为 曲柄的关键。就这个位置时各构件的几何关系来分析曲柄存在的条件。 当构件AB与BC在B1点共线时，由△AC1D可得： b－a＋c≥d； b－a＋d≥c （AB，BC，CD在极限情况下重合成一直线时等于） 教 学 进 程 追 备 课 与 备 注 当构件AB与CD在B2点共线时，由△AC2D可得： a＋b≤c＋d 综合两情况得： a＋d≤b+c a＋c≤b＋d a＋b≤c＋d 将以上三个不等式两两相加，并化简后得： a≤b；a≤c；a≤d 则由此可得铰链四杆机构中曲柄存在条件： （1）连架杆与机架中必有一个是最短杆； （2）最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和； 两个条件必须同时满足，否则铰链四杆机构中无曲柄存在。 根据曲柄存在条件，可以推论出铰链四杆机构三种基本类型的判别方法： （1）若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则：①取最短杆为连架杆时，构成曲柄摇杆机构； ②取最短杆为机架时，构成双曲柄机构； ③取最短杆为连杆时，构成双摇杆机构； （2）若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则无曲柄存在。 二、急回特性 在上图中，曲柄AB在作等速转动时，摇杆CD在C1D与C2D的极限位置间作摆角为ψ的往复运动，且往复两次摆动所用时间不等，平均速度也不相同。通常摇杆由C1D摆动到C2D的过程被用作机构中从动件的工作行程，摇杆由C2D摆动到C1D的过程被用作机构中从动件的空回行程，以使空回行程的时间缩短，有利于提高生产率。 曲柄摇杆机构中，曲柄虽作等速转动，而摇杆摆动时空行程的平均速度却大于工作行程的平均速度（即＞），这种性质称为机构的急回特性。机构的急回特性用急回特性系数K（或行程速度变化系数）表示： 教 学 进 程 追 备 课 与 备 注 ＝＝＝＝＝＝ 式中：K－急回系数； －极位夹角，摇杆位于两极限位置时，曲柄所夹的锐角。 由此可解出：＝180° 机构有无急回特性，取决于急回特性系数K。K值愈大，急回特性愈显著，也就是从动件回程愈快；K＝1时，机构无急回特性。 急回特性系数K与极位夹角有关，＝0°时，K＝1，机构无急回特性；＞0°，机构有急回特性，且愈大，急回特性愈显著。 三、死点位置 当连杆与从动件处于共线位置时，如不计各运动副中的摩擦和各杆件的质量，则主动件通过连杆传给从动件的驱动力必通过从动件铰链中心，其驱动力对从动件的回转力矩等于零，其从动件不能转动，转动方向也不能确定，此位置称为死点位置。 通过图7－8来分析其死点位置及其运动情况。 对连续运转的机器，利用其从动件的惯性（或附加飞轮）来通过死点位置。 另外还可利用死点位置的特性来实现某些工作要求，如图5－13、14的钻床连杆式快速夹具与飞机起落架。 小结：曲柄存在的条件；急回特性；死点位置。 预习：P98～102 作业：P46～49：一、二、三、四、五。 学科网（北京）股份有限公司 $