平面四杆机构特性的工程应用

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1、平面四杆机构特性的工程应用【一】能力目标理解平面四杆机构工作特性的工程应用。【二】知识目标理解平面四杆机构的几个工作特性【三】教学的重点与难点重点：平面四杆机构的工作特性。难点：急回特性。【四】教学方法与手段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。【五】教学任务及内容任务知识点平面四杆机构特性的工程应用1．铰链四杆机构有曲柄的条件2．压力角和传动角3.急回特性4.死点位置一、铰链四杆机构有曲柄的条件在铰链四杆机构中，曲柄存在的条件为：Ø曲柄为最短构件，又称最短构件条件；Ø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

2、长度和条件。结论：1、在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和时：（1）取最短杆为连架杆，得曲柄摇杆机构；（2）取最短杆为机架，得双曲柄机构；（3）取最短杆为连杆，得双摇杆机构。2、在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论取哪一个构件为机架，都只能得到双摇杆机构。二、压力角和传动角平面连杆机构不仅要保证实现预定的运动要求，而且应当运转效率高，具有良好的传力特性。通常以压力角或传动角表明连杆机构的传力特性。如图所示的曲柄摇杆机构中，若忽略各杆的质量和铰链中摩擦力影响，则连杆为二力构件，主动件A

3、B通过连杆对从动件摇杆CD的作用力F沿BC方向。从动件受力方向与受力点速度方向之间的锐角称压力角，用表示。将力F分解成沿速度方向的分力F和垂直于的分力Fr。Ft＝cos是推动摇杆绕D点转动的有效分力，压力角愈小，有效分力就愈大，所以可用压力角的大小来判断机构的传力特性。Fr=Fsin，不但对摇杆无推动作用，反而在铰链处引起摩擦消耗动力，因此它是有害分力，愈小愈好。实用上为了度量方便，常用压力角的余角判断机构传力性能的优劣，角称为传动角。由图可知，传动角是连杆BC与摇杆CD夹的锐角。传动角愈大,机构传力性能愈好。机构运动时，传动角是变化的。为使机构正常工作

4、，应使最小传动角min≥40°~50°，轻载时取较小值，重载时取较大值。三、急回特性在图中，设曲柄AB为主动件作匀速回转运动，摇杆CD为从动件作往复摆动。曲柄AB在回转一周的过程中两次与连杆BC共线，此时摇杆CD分别位于C1D和C2D两个极限位置。摇杆在两个极限位置间的夹角称摆角。摇杆在两极限位置时，曲柄两位置间所夹的锐角称为极位夹角。当曲柄AB1位置顺时针转过（180º+）到达AB2位置时，摇杆由左极限位置C1D摆到右极限位置C2D，设经历的时间为t1，C点的平均速度v1=C1C2/t2；曲柄再由AB2位置转过回到AB1位置时，摇杆自C2D摆回到C1D

5、，设经历的时间为t2，C点的平均速度v2=C2C1/t2。因曲柄作匀速回转运动，经历的时间与其相应的转角成正比，由，t1>t2，所以v2>v1。摇杆摆回速度比摆去速度快的性质，称急回特性。2与v1的比值，称为从动件的行程速度比系数，以表示。即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。四、死点在曲柄摇杆机构中，如图所示，若以摇杆CD为主动件，当摇杆处于两个极限位置C1D和C2D时，连杆BC与曲柄AB共线，连杆传给曲柄的力F通过曲柄的回转中心，其力矩为零，因此不能推动曲柄转动。机构的这种位置称为

6、死点位置。死点位置影响机构的正常传动，因此要设法使它能顺利地通过死点位置。通常是在曲柄上安装质量较大的飞轮，利用飞轮的惯性使机构按原来的转向通过死点位置，例如拖拉机、缝纫机(它的带轮亦起飞轮的作用)等。在不宜安装飞轮时，可用多组机构错位排列的方法，即使各组机构的死点位置错开，保证机器的正常运转。工程上有时也利用死点位置进行工作，如电气开关上的分合闸机构。小结：平面连杆机构几个工作特性作业与思考：1、双摇杆机构的四个构件长度应满足什么条件？2、曲柄存在的条件是什么？3、什么是连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有什么影响？偏置曲柄滑块机构的

7、最小传动角γmin发生在什么位置？4、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。