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 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 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 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 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 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 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 1B K 1 K 1D 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 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 主动件相应的有极位夹角 且极位