教案6(機(jī)構(gòu)演化、特征)

1、授 課 日 期2013.03.26審 批 節(jié) 序 第三章 累 計(jì) 課 時(shí) 二學(xué)時(shí)課題: 二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu) 三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 教學(xué)目的: 了解鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化過程、演化機(jī)構(gòu)的類型和特點(diǎn)。學(xué)會(huì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，學(xué)會(huì)有關(guān)概念：急回特性、擺角、極位夾角、壓力角、傳動(dòng)角、死點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn): 演化機(jī)構(gòu)的類型和特點(diǎn)、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和有關(guān)概念：急回特性、擺角、極位夾角、壓力角、傳動(dòng)角、死點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn): 運(yùn)動(dòng)分析和有關(guān)概念。教學(xué)方法及教改手段: 本節(jié)課采用講授法并結(jié)合參觀陳列室進(jìn)行教學(xué)。在講擺角、極位夾角、壓力角、傳動(dòng)角時(shí)要講清概念同時(shí)還要講清這幾個(gè)角度的幾何作圖法。講死點(diǎn)時(shí)要

2、理論聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行講解。教學(xué)用具:鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)和演化機(jī)構(gòu)。教材分析及教學(xué)過程:(內(nèi)容附后)教 案 首 頁 課程:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) A、復(fù)習(xí)上一節(jié)課內(nèi)容： 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型和有曲柄存在的條件。 B、講授新內(nèi)容： 一 、四桿機(jī)構(gòu)的演化 演化過程：以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例： 以曲柄AB為主動(dòng)件勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是以D為圓心，以CD為半徑的圓弧。若因工作需要要求C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡越來越平直時(shí)，則CD桿的長(zhǎng)度就越來越長(zhǎng)，當(dāng)要求C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一條直線時(shí)，則要求CD桿的長(zhǎng)度為無窮長(zhǎng)，很顯然這是不可能的，所以說，由于CD桿長(zhǎng)不能無限的長(zhǎng)，所以使曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在應(yīng)用上就有一定的局限性。 用教具演示保證C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌

3、跡不變?cè)贑 點(diǎn)處增加一個(gè)移動(dòng)副，則成為四構(gòu)件、三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)移動(dòng)副構(gòu)成的機(jī)構(gòu)低副機(jī)構(gòu)演化機(jī)構(gòu)。 類型（見第4頁）： 有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（對(duì)心或偏置兩種）、搖塊機(jī)構(gòu)、定塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（有轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)兩種）。 二、連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性： 急回特性及行程速比系數(shù)： 什么是急回特性 空回行程的平均速度（v回）大于工作行程的平均速度（v工）。 具有急回特性的機(jī)構(gòu)所具有的特點(diǎn) 縮短了非生產(chǎn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率；增大了工作行程的動(dòng)力。 可能具有急回特性的機(jī)構(gòu)及條件 從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。 如：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以搖桿為從動(dòng)件；曲柄滑塊機(jī)構(gòu)以滑塊為從動(dòng)件；擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)以導(dǎo)桿為從動(dòng)件等。 行程速比系數(shù)（急回特性系數(shù)）

4、令： 討論：當(dāng)K1時(shí)，v回v工，機(jī)構(gòu)具有急回特性，且K值越大，機(jī)構(gòu)的急回特性越明顯； 當(dāng)K1時(shí)，v回v工，機(jī)構(gòu)沒有急回特性。 擺角和極住夾角的概念和幾何作圖求法： 經(jīng)過推導(dǎo)： 討論：當(dāng)0時(shí)，K1，機(jī)構(gòu)具有急回特性； 當(dāng)0時(shí)，K1，機(jī)構(gòu)沒有急回特性； 角越大，K值越大，機(jī)構(gòu)的急回特性越明顯； 三、壓力和傳動(dòng)角的概念和幾何作圖求法： 壓力角：力與運(yùn)動(dòng)速度的方向線間所夾的銳角，用表示。 F1=Fcos 有效分力（使CD桿轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩F2CD）F2=F sin 無效分力（使運(yùn)動(dòng)副內(nèi)產(chǎn)生摩擦力的力） 壓力角越大則有效分力越大、傳動(dòng)越省力。=90 時(shí)有效分力F1等于零。 因?yàn)椴缓枚攘壳也恢庇^，故引入傳動(dòng)角。

5、 傳動(dòng)角：連桿與從動(dòng)件軸線間所夾的銳角。 =90 為了使機(jī)構(gòu)具有良好的傳力性能，所以不能太大，（越小，傳力性能越好），故要求：max ， =4055 。即要求min ， min=3550。 角可在圖上直觀看出，因?yàn)闄C(jī)構(gòu) 在運(yùn)動(dòng)過程中角在變化，所以在C1C2弧上各點(diǎn)的壓力角是不同的。 四、死點(diǎn)位置： 因?yàn)槭笴D桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩MD=FcosCD=FsinCD所以當(dāng)=90 或=0 時(shí)，MD=0。故CD桿不能轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“卡死”現(xiàn)象，此時(shí)連桿和從動(dòng)件共線。 死點(diǎn)位置：從動(dòng)件和連桿軸線共線時(shí)的位置。 克服死點(diǎn)位置的方法 ：慣性；機(jī)構(gòu)錯(cuò)排；限制主動(dòng)搖桿不要擺到極限位置。死點(diǎn)位置的應(yīng)用：夾具機(jī)構(gòu) 、飛機(jī)的起

6、落架。有死點(diǎn)位置的機(jī)構(gòu)：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)搖桿為主動(dòng)件兩個(gè)死點(diǎn)位置。平行四邊形機(jī)構(gòu)任一曲柄為主動(dòng)件兩個(gè)死點(diǎn)位置。雙搖桿機(jī)構(gòu)任一搖桿為主動(dòng)件兩個(gè)死點(diǎn)位置。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滑塊為主動(dòng)件兩個(gè)死點(diǎn)位置。擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿為主動(dòng)件兩個(gè)死點(diǎn)位置。 C、德育教育內(nèi)容：透過表面現(xiàn)象，抓住機(jī)構(gòu)的實(shí)質(zhì)，生產(chǎn)力的發(fā)展，推動(dòng)了平面連桿機(jī)構(gòu)的演化，以適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步提高。盡管表面形式不一，但其實(shí)質(zhì)相同，都是連桿機(jī)構(gòu)，具有不同的特點(diǎn)和性能。用一分為二的觀點(diǎn)分析四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)。如：死點(diǎn)位置，既有利又有弊。對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械來講是不利的。要設(shè)法克服。像縫紉機(jī)的腳踏板機(jī)構(gòu)等。對(duì)于快速夾具，飛機(jī)起落架，折疊椅等。都是利用其死點(diǎn)位置，達(dá)到機(jī)構(gòu)穩(wěn)定的目的。在設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角時(shí)，從全局出發(fā)，既不能太大，也不能太小，只有控制局部利益，才能保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的整體效益。 D、新知識(shí)、新技術(shù)： 計(jì)算機(jī)輔助分析鉸鏈