平面连杆机构设计
第二章 平面连杆机构设计
[教学内容]
1. 铰接四杆机构基本型式的判别及其特性。 2. 铰接四杆机构的演变。
3. 平面四杆机构的图解设计方法。
[教学安排]
分配学时:4学时;教学手段:多媒体教学。
[知识点及其基本要求]
1. 了解铰链四杆机构的基本类型及其演变。 2. 明确四杆机构的曲柄存在条件。
3. 熟悉铰链四杆机构压力角、传动角、行程速比系数和死点位置等基本概念。 4. 掌握平面四杆机构的图解设计方法。
[重点和难点]
1. 四杆机构的曲柄存在条件。
2. 压力角、传动角、行程速比系数和死点位置。 3. 平面四杆机构的图解设计方法
[教学法与板书设计]
第一次课 2学时 [教学法设计]
提问设置悬念、三维动画演示、分析、得出结论、推理演绎、反馈指导、讲评小结;多媒体教学法。
[板书设计]
§2—1 铰链四杆机构
一、铰链四杆机构曲柄存在的条件:
以曲柄摇杆机构为例
当曲柄与连杆两次共线时,分别构成△B1DC1 、△B2C2D。 在△B1DC1中: (b-a)+c≥d→ a+d≤b+c
(b-a)+d≥c→ a+c≤b+d
c+d≥a+b→ a+b≤c+d
① 1、最短杆与最长杆的 ② 长度和小于或等于其 ③ 余两杆长度和。
在△B2C2D中: 由①+② a≤b
②+③ a≤d 即AB是最短杆。 2、整转副是由最短杆与其邻边组成。 ①+③ a≤c (最短杆两边为整转副)
当整转副处于机架上时,方能形成曲柄。所以四杆机构是否有曲柄,还要根据机架条件来判断:
当符合杆长和条件,且取最短杆为机架 —— 双曲柄机构 取最短杆邻边为机架——曲柄摇杆机构 取最短杆对边为机架——双摇杆机构 若不符合杆长和条件,无论取谁作机架 —— 双摇杆机构
二、铰链四杆机构的基本形式
(1)曲柄摇杆机构:两连架杆一个为曲柄另一个为摇杆的四杆机构,称为曲柄机构 (2)双曲柄机构:两连架杆均为曲柄的四杆机构称为双曲柄机构
(3)双摇杆机构:若四杆机构的两连架杆均为摇杆,则此四杆机构称为双摇杆机构
三、行程速比系数K(急回运动特性)
以曲柄摇杆机构为例
1、 曲柄摇杆机构的极限位置及极位夹角θ。
AB以ω等速回转一周中,两次与连杆共线,这时摇杆CD分别位于左右两极限位置C1D、C2D,称机构的极限位置。机构在两极限位置时,所对应的曲柄两位置线所夹的锐角,称为极位夹角θ。
2、行程速比系数K
当12转φ1 同时C1→C2 走
t1
C1C2
V1
C1C2
t1
当21转φ2 C2→C1 走
t2
C2C1
V2
C1C2
t2
因为t1>t2 所以V1
C1C2
C2C1
摇杆有急回运动特性。
把空回行程平均速度与工作行程平均速度之比,称为行程速比系数,用K表示,则
K
V2V1
C1C2
t2t1
t1t2
12
180180
C1C2
或180
K1K1
3、说明:由上述分析可知:
①若K>1,说明机构有急回特性,其值越大,急回性质越显著, ②有无急回,取决于θ,(只要θ≠0就有急回)例导杆机构, ③有急回,可节省回程时间,提高工效。
四、压力角α与传动角γ(受力特性)
1、压力角α :从动件所受驱动力方向与受力点速度方向所夹锐角(对其他机构,一般指最后从动件)。
2、传动角γ :压力角的余角(也只能是锐角)。
五、死点位置(γ=0°的极限位置)
[小结] 明确四杆机构的曲柄存在条件; 熟悉铰链四杆机构压力角、传动角、行程速比系
数和死点位置等基本概念。
第二次课 2学时 [教学法设计]
提问设置悬念、三维动画演示、分析、得出结论、推理演绎、反馈指导、讲评小结;多媒体教学法。
[板书设计]
§2—2 铰链四杆机构的演变
一、曲柄滑块机构 二、曲柄滑块机构的演变
(1)导杆机构 (2)曲柄摇块机构 (3)定块机构 (4)双滑块机构
三、偏心轮机构
§2—3 平面四杆机构的设计
一、设计方法: 1.作图法;2.解析法;3.实验法 二、按给定的运动规律设计四杆机构
1、按给定的连杆位置设计四杆机构 2、给定连杆三个位置设计四杆机构
三、按给定的行程速比系数K设计
例:设计一曲柄摇杆机构,已知摇杆长C及摆角ψ,行程速比系数K。 步骤:①计算180
K1K1
②按已知条件画C1D、C2D ③连C1C2作∠ C1C2P=90°—θ ∠ C2C1P=90° ④作C1.C2.P的外接圆
⑤延长C1D、C2D与圆交于C1′、C2′
⑥在圆上任取一点即可作A ⑦ AC1=b-a;AC2=b+a 解出a、b ,而AD即为机架长度d
由上述知A是可任选的,有无数解,若另有其他辅助条件,加给定d或γmin或给定a等,则A点便可确定了。
若为曲柄滑块机构:则可由e在圆上定A。
若为摆动导杆机构:由180
K1K1
在ψ角平分线上由d→A→B
[小结] 熟悉并掌握平面四杆机构的图解设计方法。
[教学后记]