《机械设计基础》课程教学资源（教案讲义）第05次课 平面连杆机构（二）

果平面四杆机构（二)平面连杆机构几个工作特性。教学要求理解平面四杆机构的几个工作特性理解平面四杆机构工作特性的工程应用。教学的重点与难点重点：曲柄存在的条件，铰链四杆机构基本类型的判断，急回特性，压力角和传动角，死点。难点：曲柄存在的条件，急回特性，死点。教学方法与手段借助铰链四杆机构模型，利用动画辅助理解急回特性、死点位置概念，工程案例展示其应用教学过程组织：复习旧课：连杆机构的基本类型以及连杆机构的演变形式。引入新课：运用模型演示，以铰链四杆机构为例，一个铰链四杆机构是什么类型与构件的长度有关，除此之外，还和以哪一个构件为机架有关。下面讨论曲柄存在的条件。铰链四杆机构有曲柄的条件：/运动停止口(动画演示）根据三角形任意两边边长之和必大干等于第三边边长的定理由BC有：a+d≤b+c+如果ad：求解得：dsadscdsb所以，在铰链四杆机构中，曲柄存在的条件为：（1）曲柄为最短构件，又称最短构件条件（2）最短构件与最长构件长度之和小于或等于其他两构件长度之和，又称构件长度和条件。由此可以得到铰链四杆机构基本类型的判别方法：一、如果满足格拉肖夫判别式①以最短杆相邻的杆作机架，得到曲柄摇杆机构；②以最短杆作机架，得到双曲柄机构③以最短杆相对的杆作机架，得到双摇杆机构。二、如果不满足格拉肖夫判别式，则无论以哪个杆作机架，都只能得到双摇杆机构。举例：判断下面铰链四杆机构的基本类型

第五次课 平面四杆机构（二） 教学内容 平面连杆机构几个工作特性。 教学要求 理解平面四杆机构的几个工作特性； 理解平面四杆机构工作特性的工程应用。 教学的重点与难点 重点：曲柄存在的条件，铰链四杆机构基本类型的判断，急回特性，压力角和传动角，死点。 难点：曲柄存在的条件，急回特性，死点。 教学方法与手段 借助铰链四杆机构模型，利用动画辅助理解急回特性、死点位置概念，工程案例展示其应用。 教学过程组织： 复习旧课： 连杆机构的基本类型以及连杆机构的演变形式。 引入新课： 运用模型演示，以铰链四杆机构为例，一个铰链四杆机构是什么类型与构件的长度有关，除此之外，还和以哪一个构件为机架有关。下面讨论曲柄存在 的条件。 铰链四杆机构有曲柄的条件： （动画演示） 根据三角形任意两边边长之和必大于等于第三边边长的定理: 所以，在铰链四杆机构中，曲柄存在的条件为： （1）曲柄为最短构件，又称最短构件条件； （2）最短构件与最长构件长度之和小于或等于其他两构件长度之和，又称构件长度和条件。 由此可以得到铰链四杆机构基本类型的判别方法： 一、如果满足格拉肖夫判别式 ①以最短杆相邻的杆作机架，得到曲柄摇杆机构； ②以最短杆作机架，得到双曲柄机构； ③以最短杆相对的杆作机架，得到双摇杆机构。 二、如果不满足格拉肖夫判别式，则无论以哪个杆作机架，都只能得到双摇杆机构。 举例：判断下面铰链四杆机构的基本类型

506290S100100110Q100707070904570120R40860Kb)a)c)d)急回特性：以牛头刨床为例，一般加工时速度慢点，提高加工质量，回来时速度快点，提高效率。一般将平均速度小的行程作为工作行程(正行程)，将平均速度大的行程作为非工作行程(反行程)。我们把曲柄摇杆机构这种正、反行程平均速度不等的特性称为急回特性。的柄授杆扭柜0nextplaystop(动画演示)从动件空载行程平均速度生CC./1_4_9_180°+0K.从动件工作行程平均速度CC,/tt9180-0行程速度变化系数K的大小表示急回的程度。铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极位夹角q-q角越大，急回运动特性也越显著。连杆机构输出件具有急回特性的条件：1）原动件等角速整周转动；2）输出件做往复运动；3）极位夹角>0（K>1）。思考：对心曲柄滑块机构有无急回特性？偏置曲柄滑块机构呢对心的没有，偏置的有。压力角和传动角：F2Vc8F1D定义：输出件作用力和力作用点运动线速度方向之间所夹的锐角称为压力角，常用α表示；压力角的余角称为传动角，常用表示。传动角越大则机械效率越高：曲柄摇杆机构的传动角随曲柄的转动而变。动力传动中一般要求传动角最小值应大于40°。因此设计曲柄摇杆机构时有必要检验ymin值

急回特性： 以牛头刨床为例，一般加工时速度慢点，提高加工质量，回来时速度快点，提高效率。 一般将平均速度小的行程作为工作行程(正行程)，将平均速度大的行程作为非工作行程(反行程)。 我们把曲柄摇杆机构这种正、反行程平均速度不等的特性称为急回特性。 （动画演示） 的大小表示急回的程度。铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极位夹角 ， 角越大，急回运动特性也越显著。 连杆机构输出件具有急回特性的条件： 1）原动件等角速整周转动； 2）输出件做往复运动； 3）极位夹角 >0（K>1）。 思考：对心曲柄滑块机构有无急回特性？偏置曲柄滑块机构呢？ 对心的没有，偏置的有。 压力角和传动角： 定义： 输出件作用力和力作用点运动线速度方向之间所夹的锐角称为压力角，常用α 表示；压力角的余角称为传动角，常用γ表示。 传动角越大则机械效率越高；曲柄摇杆机构的传动角随曲柄的转动而变。 动力传动中一般要求传动角最小值 应大于40°。因此设计曲柄摇杆机构时有必要检验γmin 值。 行程速度变化系数

AHR-D当内夹角为锐角时，=0。VcB0RDC当内夹角为钝角时，=180-0。对于曲柄主动的曲柄摇杆机构，最小传动角出现在?为0或者180°时。Ymin出现的位置：2C12O3B13-l31231l114141BoOA6D41A4b)a)2当ZBCD≤90°时,Y=ZBCD当ZBCD>90°时,Y=180°ZBCD在主动曲柄与机架共线的位置，都有可能出现ymin死点：当曲柄与连杆两次共线时，传动角为0，机构就会出现卡死或运动不确定的现象。称为死点。缝纫机脚踏板机构就存在死点

当内夹角δ为锐角时， γ=δ 。 当内夹角δ为钝角时，γ=180-δ 。 对于曲柄主动的曲柄摇杆机构，最小传动角出现在φ为0 °或者180°时。 γmin出现的位置： 当 ∠BCD ≤ 90°时，γ＝∠BCD 当 ∠BCD ＞ 90°时，γ＝180°- ∠BCD 在主动曲柄与机架共线的位置，都有可能出现γmin 死点： 当曲柄与连杆两次共线时， 传动角为０，机构就会出现卡死或运动不确定的现象。称为死点。缝纫机脚踏板机构就存在死点

18缝纫机踏板机构消除死点方法有？①利用构件自身或飞轮的惯性。②多组相同机构错位排列。死点也有应用价值，比如：下图所示为利用死点夹紧工件，当卸去夹紧驱动力P后，由于BCD三点共线，工件对压头(杆1)的反作用力N不能使杆1转动，因而工件不会松。A中P工件771TH(动画演示)小结：平面连杆机构中曲柄存在的条件以及判断铰链四杆机构类型方法；急回特性中的极位夹角和行程速度变化系数；机构中的压力角和传动角，最小传动角；机构的死点。作业与思考：1、铰链四杆机构中有可能存在死点位置的机构有哪些？它们存在死点位置的条件是什么？试举出一些克服死点位置的措施和利用死点位置的实例2、教材P35:2-5P36: 2-6P36：2-7(用作图法）J米萧

消除死点方法有? ① 利用构件自身或飞轮的惯性。 ② 多组相同机构错位排列。 死点也有应用价值，比如： 下图所示为利用死点夹紧工件，当卸去夹紧驱动力P后，由于BCD三点共线，工件对压头(杆1)的反作用力Ｎ不能使杆１转动，因而工件不会松。 （动画演示） 小结： 平面连杆机构中曲柄存在的条件以及判断铰链四杆机构类型方法； 急回特性中的极位夹角和行程速度变化系数； 机构中的压力角和传动角，最小传动角； 机构的死点。 作业与思考： 1、铰链四杆机构中有可能存在死点位置的机构有哪些？它们存在死点位置的条件是什么？试举出一些克服死点位置的措施和利用死点位置的实例。 2、教材P35：2-5 P36：2-6 P36：2-7(用作图法)