汽车机械基础 单元2-平面连杆机构电子教案

授课教案课题单元二平面连杆机构课题一铰链四杆机构的组成和分类班级授课日期年月日星期目的与要求1．掌握平面连杆机构的特点及应用。2．掌握铰链四杆机构的组成和分类。3.能列举日常生活中常见的铰链四杆机构，找出铰链四杆机构与平面连杆机构的区别，能说出常见铰链四杆机构的运动形式。重点1．掌握平面连杆机构的特点及应用。2．掌握铰链四杆机构的组成和分类。难点能列举日常生活中常见的铰链四杆机构，区别出铰链四杆机构与平面连杆机构的区别，能说出常见铰链四杆机构的运动形式。授课方式课堂教具课件演示教学过程设计课题一铰链四杆机构的组成和分类（2学时）一、平面连杆机构的特点及应用（0.5学时）二、铰链四杆机构的组成（0.5学时）三、铰链四杆机构的基本类型（1学时）教学过程学习单元二平面连杆机构【导语】无论是在生活中，还是在生产中，各种各样的机构都在为人们的生活和工作服务。例如，门窗、户外健身器材、铲土机、火车等。课题一铰链四杆机构的组成和分类一、平面连杆机构的特点及应用平面连杆机构是由一些刚性构件用转动副或移动副相互连接而组成的，在同一平面或相互平行平面内运动的机构。平面连杆机构中的运动副都是低副，因此平面连杆机构是低副机构，它能够实现某些较为复杂的平面运动，在生产和生活中广泛应用于动力的传递或改变运动形式。如图2-1-1和图2-1-2所示，平面连杆机构构件的形状多种多样，不一定为杆状，但从运动原理来看，均可用等效的杆状构件替代。内燃机配气机构中活塞的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动是利用平面连杆机构中的曲柄滑块机构实现的内燃机配气机构中活塞的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动是利用平面连杆机构中的曲柄滑块机构实现的图2-1-1内燃机配气机构铲土机为了保证铲斗平行移动，防止泥土流出，采用了平面连杆机构SHAPE铲土机为了保证铲斗平行移动，防止泥土流出，采用了平面连杆机构图2-1-2铲土机最常用的平面连杆机构是具有四个构件（包括机架）的低副机构，称为平面四杆机构，平面四杆机构中各构件均以转动副相连的称为平面铰链四杆机构，简称铰链四杆机构。铰链四杆机构是四杆机构的基本形式，也是其他多杆机构的基础。如图2-1-3是铰链四杆机构，图2-1-4不是铰链四杆机构图中各构件之间的连接有转动副也有移动副，不符合铰链四杆机构特征图中四个构件均以转动副连接，符合铰链四杆机构的特征图中各构件之间的连接有转动副也有移动副，不符合铰链四杆机构特征图中四个构件均以转动副连接，符合铰链四杆机构的特征图2-1-3铰链四杆机构图2-1-4曲柄滑块机构二、铰链四杆机构的组成如图2-1-5所示，在铰链四杆机构中，固定不动的构件4称为机架，不与机架直接相连的构件2称为连杆，与机架相连的构件1、3称为连架杆。构件2（连杆）构件2（连杆）构件3（连架杆）构件1（连架杆）构件4（机架）曲柄摇杆图2-1-5铰链四杆机构的名称曲柄——如果连架杆能作整周旋转，则称为曲柄。摇杆——如果连架杆仅能在某一角度（小于180°）范围内摇摆，则称为摇杆。三、铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构按两连架杆的运动形式，分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本类型。1.曲柄摇杆机构铰链四杆机构中，若两个连架杆中的一杆为曲柄，另一杆为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构。而且，曲柄和摇杆均能作为主动件。如图2-1-6所示的雷达机构是以曲柄作为主动件，曲柄连续转动，通过连杆带动摇杆摆动，雷达机构搜索和接收信号。图2-1-6雷达2.双曲柄机构铰链四杆机构的两个连架杆均为曲柄称为双曲柄机构。如图2-1-8所示的惯性筛机构，原动机带动一个曲柄等速转动，通过连杆，带动另一个曲柄作等速转动，滑块变速运动，实现筛床的筛分工作。图2-1-8惯性筛机构3.双摇杆机构铰链四杆机构的两个连架杆均为摇杆称为双摇杆机构。港口起重机采用的就是双摇杆机构，当两摇杆摆动时，使连杆的延长点做近似于水平直线的运动，由此可避免因重物升降而引起的不必要的能量消耗。【作业】课后习题31-34页一、1.2四、2授课教案课题课题二铰链四杆机构的基本特性班级授课日期年月日星期目的与要求1．掌握铰链四杆机构的基本类型判别。2．掌握铰链四杆机构的急回特性、死点位置的含义。3.能独立制作铰链四杆机构模型，课后利用所学知识改进模型。能通过模型判断铰链四杆机构是否存在曲柄，并能够根据已知条件确定四杆机构的形式。根据模型能够判断急回特性和死点位置。重点1．掌握铰链四杆机构的基本类型判别。2．掌握铰链四杆机构的急回特性、死点位置的含义。难点能独立制作铰链四杆机构模型，课后利用所学知识改进模型。授课方式课堂教具课件演示教学过程设计课题二铰链四杆机构的基本特性（2学时）一、曲柄存在的条件（1学时）急回特性（0.5学时）死点位置（0.5学时）教学过程课题二铰链四杆机构的基本特性一、曲柄存在的条件曲柄存在的条件是：1.连架杆与机架中必有一杆是最短杆。2.最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和。根据曲柄存在的条件，可以推论出铰链四杆机构的三种基本类型的判别方法：1.若满足最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆的长度之和，则：（1）若连架杆之一是最短杆，则机构是曲柄摇杆机构。图2-2-1曲柄摇杆机构的判定如图2-2-1所示，在铰链四杆机构ABCD中，最短杆是杆AB，最长杆是杆AD。满足l1+l4≦l2+l3，且最短杆AB作为铰链四杆机构ABCD的一根连架杆，那么我们可以得到铰链四杆机构ABCD是曲柄摇杆机构。（2）若机架是最短杆，则机构是双曲柄机构。图2-2-2双曲柄机构的判定如图2-2-2所示，在铰链四杆机构ABCD中，最短杆是杆AB，最长杆是杆AD。满足l1+l4≦l2+l3，且最短杆AB作为铰链四杆机构ABCD的机架，那么我们可以得到铰链四杆机构ABCD是双曲柄机构。（3）若连杆是最短杆，则机构是双摇杆机构。图2-2-3双摇杆机构的判定如图2-2-3所示，在铰链四杆机构ABCD中，最短杆是杆AB，最长杆是杆AD。满足l1+l4≦l2+l3，且最短杆AB作为铰链四杆机构ABCD的连杆，那么我们可以得到铰链四杆机构ABCD是双摇杆机构。2.若最短杆与最长杆的长度之和大于其他两杆的长度之和，则无论各杆件的长度、位置如何、取哪一根杆件作为机架，机构均为双摇杆机构。二、急回特性在曲柄摇杆机构中，曲柄作匀速转动，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ν2＞ν1），这种性质称为机构的急回特性。具体来说，如图2-2-5所示为曲柄摇杆机构，曲柄AB是主动件，摇杆CD是从动件。曲柄AB以等角速度ω1逆时针回转，自AB1回转到AB2，即转过角度φ1时，摇杆CD自C1D摆动到C2D，摆动的角度为φ，设此时C点的平均速度为ν1，所需时间为t1；当曲柄AB继续由AB2回转到AB1，即转过角度φ2时，CD自C2D摆回到C1D，摆角仍为φ，设此时C点的平均速度为ν2，时间为t2。图2-2-5曲柄摇杆机构三、死点位置如图2-2-7所示的曲柄摇杆机构中，以摇杆CD为主动件，当连杆BC与从动曲柄AB共线时，这时主动摇杆CD通过连杆BC作用于从动曲柄AB上的力恰好通过其回转中心，不论用多大的力推动从动曲柄AB，机构都不运动或者出现运动不确定现象，机构的这种位置称为“死点位置”。当摇杆当摇杆CD处于左极限位置C1D时，连杆BC与从动曲柄AB的共线位置C1AB1。图2-2-7四杆机构的死点位置上述机构若以曲柄AB为主动件，摇杆CD为从动件，则不会有死点位置出现。所以，我们可以得到机构出现死点位置的条件：若为曲柄摇杆机构，首先应满足摇杆作为主动件。在生产生活实践中，对于传动机构来说，机构有死点位置是不利的，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，通常采取的措施有：1.利用从动曲柄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。2.增设辅助机构。3.多组机构错列。【作业】课后习题31-34页一、4.5.6.7.8二、2.3.5.6.7.8四、1.3.4.5授课教案课题课题三铰链四杆机构的演化及应用班级授课日期年月日星期目的与要求1．掌握铰链四杆机构的演化形式。2．掌握曲柄滑块机构、导杆机构的特点及应用。3.能够准确区分铰链四杆机构的演化形式。4.能够说出铰链四杆机构的演化形式的实际应用及运动过程。重点1．掌握铰链四杆机构的演化形式。2．掌握曲柄滑块机构、导杆机构的特点及应用。难点1.能够准确区分铰链四杆机构的演化形式。2.能够说出铰链四杆机构的演化形式的实际应用及运动过程。授课方式课堂教具课件演示教学过程设计课题三铰链四杆机构的演化及应用（1学时）一、曲柄滑块机构（0.5学时）导杆机构（0.5学时）教学过程课题三铰链四杆机构的演化及应用一、曲柄滑块机构由上个课题我们知道，铰链四杆机构的构件间都是以转动副联接的，如图2-3-1所示的曲柄摇杆机构。如果把图2-3-1中的摇杆CD转化为滑块，则会转化为曲柄滑块机构，如图2-3-2所示，当曲柄AB旋转时，通过连杆BC带动滑块C作往复直线运动。图2-3-1曲柄摇杆机构图2-3-2曲柄滑块机构所以，曲柄滑块机构是曲柄摇杆机构的一种演化形式。当把曲柄摇杆机构的转动副扩大，使转动副变成移动副之后，就变成了曲柄滑块机构。在机器、汽车上，曲柄滑块机构的应用非常广泛。如图2-3-3所示的内燃机气缸应用了曲柄滑块机构。滑块C（即内燃机活塞）为主动件，曲柄AB（即内燃机曲轴）为从动件，滑块C的往复直线运动通过连杆BC转换成曲柄AB的旋转运动。图2-3-3内燃机气缸（曲柄滑块机构）二、导杆机构机构中与另一运