机械设计基础-4.平面连杆机构设计-教案

云南机电职业技术学院教案PAGE1项目（任务）名称平面连杆机构设计教学方法及教学工具1.授课以课件为主采用多媒体进行教学；2.讲授与课堂提问相结合，理论知识讲授与实例分析相结合由浅入深进行教学；3.采用目标教学法，把课程任务中自动送料机的设计内容作为习题让学生完成。授课内容融入思政元素是□否授课日期授课节次授课地点项目（任务）描述项目（任务）内容：平面连杆机构是若干构件通过低副联接而成的平面机构，所有构件间的相对运动均为平面运动，也称平面低副机构。平面连杆机构能实现多种运动形式，广泛应用于各种机械和仪表中。分析平面连杆机构的组成，判别铰链四杆机构的基本类型，理解平面四杆机构的工作特性，掌握平面四杆机构的设计方法是正确进行平面连杆机构设计的前提。项目（任务）清单知识点及要求：1.掌握平面连杆机构的组成；2.掌握平面四杆机构的类型，能够根据机构的运动特性正确选择平面四杆机构的类型；3.理解平面四杆机构的工作特性，了解这些特性在工程实际中的应用；4.能够用图解法设计平面四杆机构；5.培养学生的辩证思维能力。项目（任务）实施思政元素：唯物辩证法指出，一切事物都由既相互对立、又相互统一的一对矛盾组合而成（例如，有光就有影，有正就有负，有生就有死，有得就有失，等等）。止点虽然对机构运动不利，但它并不都是有害的，在实际工程应用中，有许多场合是利用止点来实现一定工作要求的，化不利为有利。因此，无论是学习还是生活中，我们都要学会辩证地看待问题。实施过程及步骤：一、课程引入观看自动送料机动画，了解自动送料机的结构和运动规律，引出本章学习内容。任务驱动1.什么是平面连杆机构？2.什么是铰链四杆机构？铰链四杆机构由哪些部分组成？3.铰链四杆机构有哪些类型？列举身边常见的铰链四杆机构应用实例，并指出其属于哪种类型。4.请归纳铰链四杆机构基本类型的判别方法。5.曲柄滑块机构曲柄存在的条件？6.什么是平面连杆机构的急回特性？急回特性如何描述？列举其实际应用。7.何为止点？分析止点在平面连杆机构中的利与弊，并举例说明。项目（任务）实施三、项目实施方法将学生分组，带着问题进行讨论学习，并进行汇报交流，教师根据学生学习情况进行评价总结项目学习内容：4.1铰链四杆机构4.1.1铰链四杆机构的组成和基本形式1.铰链四杆机构的组成所有构件间的连接都是转动副的平面四杆机构，称为铰链四杆机构。由机架、连架杆、连杆组成。图4-1铰链四杆机构2.铰链四杆机构的基本形式铰链四杆机构根据其连架杆运动形式的不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种形式。（1）曲柄摇杆机构：一个连架杆做整周回转运动，一个连架杆做往复摆动。（2）双曲柄机构：两个连架杆均能做整周回转运动。（3）双摇杆机构：两根连架杆均只能在一定范围内摆动。4.1.2铰链四杆机构基本类型的判别1.铰链四杆机构中曲柄存在的条件条件一：最短杆与最长杆长度之和不大于其余两杆长度之和，即Lmax+Lmin≤L′+L″。条件二：最短杆或其相邻杆为机架。2.铰链四杆机构基本类型的判别准则1.若满足条件一（即Lmax+Lmin≤L′+L″），则还需要根据最短杆的位置（即条件二）判断其基本类型，有如下三种情况：（1）最短杆是机架，为双曲柄机构；（2）最短杆是连架杆，为曲柄摇杆机构；（3）最短杆是连杆，为双摇杆机构；2.若不满足条件一（即Lmax+Lmin＞L′+L″），则该机构一定是双摇杆机构。4.2铰链四杆机构的演化4.2.1曲柄滑块机构a)曲柄摇杆机构b)偏置曲柄滑块机构c)对心曲柄滑块机构图4-2曲柄滑块机构项目（任务）实施a)b)c)图4-3曲柄滑块机构的应用4.2.2导杆机构图4-4导杆机构图4-5导杆机构的应用4.2.3摇块机构和定块机构图4-6摇块机构及其应用图4-7定块机构及其应用4.3平面四杆机构的工作特性4.3.1运动特性1.基本概念极限位置：曲柄在旋转过程中每周有两次与连杆重叠，如图4-18中的B1AC1和AB2C2两个位置，此时摇杆位置C1D和C2D称为极限位置，简称极位。最大摆角：摇杆只能在两个极限位置C1D与C2D之间来回摆动，C1D与C2D的夹角称为最大摆角。极位夹角：当摇杆处于极限位置时，曲柄所处位置AB1和AB2之间所夹锐角θ称为极位夹角。项目（任务）实施图4-8曲柄摇杆机构的运动特性2.急回特性（1）曲柄摇杆机构中，曲柄匀速转动的过程中，摇杆CD来回摆动的速度不相等。摇杆回程速度大于去程速度，这种性质称为急回特性，通常用行程速比系数K表示机构的急回程度。（2）急回特性广泛应用于单向工作的场合，通过缩短空回程所花的非生产时间提高生产率，例如牛头刨床滑枕的运动。4.3.2传力特性1.压力角和传动角2.止点4.4平面四杆机构运动设计四杆机构的设计方法有图解法、试验法、解析法三种。本节以图解法为例介绍四杆机构的设计方法。设计具有急回特性的四杆机构，一般是根据运动要求选定行程速比系数，然后根据机构极位的几何特点，结合其他辅助条件进行设计。四、自动送料机的设计根据自动送料机的结构简图，分析自动送料机的工作过程，根据已知条件，用图解法设计该机构。项目（任务）小