平面四杆机构的运动特性.ppt

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？ 摇杆 连 杆 曲 柄 机架 4机架， 2 连杆， 1、3 连架杆 问题2：铰链四杆机构有哪三种基本形式？ 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。 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？ 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： 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？ u 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称为 极位夹角。 工作行程 当曲柄以逆时针转过180+时，摇杆 从C2D位置摆到C1D。所花时间为t1 , 平均速 度为V1,则有： 空回行程 当曲柄以继续转过180-时，摇杆从 C1D位置摆到C2D，所花时间为t2 ,平均速度 为V2 ,则有： 推导结果：因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动时间不一样，平 均速度也不相等： t1 t2 ，V2 V1 u 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。 u 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。 只要0 ，机构就具有急运动；并且越大，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以及的大 小来判断机构是否有急回运动以及急回运动的程度。 行程速比因数K 总结归纳： 平面四杆机构具有急回特性的条件： 主动件作整周回转运动； 从动件往返运动且有极位； 从动件存在两极位时，主动件相应的有极 位夹角，且极位夹角 0。 注 意 4拓展延伸 （1）曲柄滑块机构的急回特性 （2）摆动导杆机构机构的急回特性 偏置曲柄滑块机构 对心曲柄滑块机构 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，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。 偏 置 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。 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。 对 心 曲 柄 滑 块 机 构 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。 应用实例牛头刨床主机构、插床导杆机构。 机构急回特性的应用实例拓展应用 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. 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。 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。 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？ 二、死点位置 F V 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 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 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。 死点 死点 复习: 压力角 ：从动件受力 方向与受力点线速度方 向之间所夹的锐角。 A B C D 传动角 ：压力角 的余角，也等于连 杆与从动件之间所 夹的锐角 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。 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=90、传动角=0。 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。 （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。 2死点的利弊 应用实例1：工件加紧机构 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。 应用实例2：飞机起落架 =0 F 飞机起落架机构 （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 列措施使机构顺利通过死点位置。 克服死点的措施： 利用系统的惯性；如缝纫机的脚踏机构 利用多组机构错列；如火车轮机构 应用实例1：缝纫机的脚踏机构 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。 利用惯性 应用实例2：火车轮机构利用两组机构错开排列 AE D G BF C A B E F D C G 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( )。 A、 K=1 B 、K1 、 K1 D 、K1 （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？ （5）如图所示，=30，该机构的行程速比因数k为多少？ 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。 机构具有死点位置的条件： 主动件为摇杆； 从动件与连杆共线，即：压力角为 =90、传动角 =0。 平面四杆机构具有急回特性的条件： 主动件作整周回转运动； 从动件往返运动且有极位； 从动件存在两极位时，主动件相