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平面连杆机构机械基础电子教案

机械基础电子教案

6.2 平面连杆机构

【课程名称】

平面连杆机构

【教材版本】

栾学钢主编。机械基础(多学时)。北京:高等教育出版社,2010

栾学钢主编。机械基础(少学时)。北京:高等教育出版社,2010

【教学目标与要求】

一.知识目标

1.了解铰链四杆机构的组成和三种基本型式的运动特性与应用。

2.熟悉曲柄存在条件的判别方法。

3.了解含有一个移动副的四杆机构。

4.了解铰链四杆机构的运动特性―急回特性和死点。

二.能力目的

1.能够判断四杆机构是否存在曲柄?并根据已知条件确定四杆机构的具体型式。

2.熟悉含有一个移动副的四杆机构和三种基本型式的运动特性及应用场合。

三.素质目标

1.了解四杆机构的运动是将连续匀速的转动转变成变速的摇动或其他型式的运动机构,实现运动型式的转化。

2.熟悉三种常见的四连杆运动的基本型式的特点。

3.能够根据曲柄存在条件及取不同构件作为机架来判断出不同的四杆机构。

四.教学要求

1.熟悉低副接触四杆机构的运动特点和的组成条件。

2.能够判断四杆机构是否存在曲柄和该机构的基本型式。掌握三种机构的应用场合。

【教学重点】

1.四杆机构曲柄存在条件的判别及四杆型式的确定。

2.熟悉三种基本型式的运动特点及应用场合。

【难点分析】

1.高、低运动副的区分和四杆机构基本型式的判断。

2.急回特性的形成,要借助于教具或实物演示,最好请同学上台自己体验。

3.死点的形成条件是曲柄摇杆机构中以摇杆作为主动件才可能出现,如果学生有自己使用过缝纫机请他谈谈使用的感受最好。在理论上要用力矩的大小等于力与力臂的乘积来决定,如果力臂为0,则无论力有多大,则力矩仍为0。

【教学方法】

讲授为主,配合教具课件演示,最后归纳总结。

【学生分析】

从机械零件的静止运动转变到常用机构的教学内容,是一个由静向动的变化过程,要从运动的角度出发来启发学生学习本章的内容就比较容易。同时要从具体的构件抽象出简图来研究运动特点,这也是要改变学生思路的方式。在讲课时,一定要把这些特点先告诉学生,以便更快地适应新的教学内容。

【教学资源】

1.机械基础网络课程。北京:高等教育出版社,2010。

2.吴联兴主编。机械基础练习册。北京:高等教育出版社,2010。

【教学安排】

4学时(180分钟)

【教学过程】

一.开始常用机构一章的学习,机构的特点是运动的,所以要从运动的角度出发来研究和分析机构,这样就比较容易理解掌握。要习惯于机构简图的表示内涵及它表示的构件运动特点。如书中图6-3所示。机构的种类很多,本书只介绍平面连杆机构,凸轮机构和间歇运动机构,其共同特点是将主动件连续的匀速转动通过机构转化成断续或不均运的各种运动型式,以满足实际工作场合的需求。

二.新课讲授

1.平面连杆机构

首先要和学生共同回忆机构的定义,即构件的组合与构件之间具有相对的运动,如果没有相对的运动,就不成机构。接着要讲明连杆的含义,即长度与横截面之比值较大才成为杆,杆之间用运动副(如销轴或滑道)连接。然后再介绍何为平面,即四个杆件的运动都在一个平面内或者在相互平行的平面内才称之为平面连杆机构。开始讲授时,一定要把基本概念阐述严密完整。高低运动副的区别在于是面或是点线接触,多举例说明,如板擦与黑板之间是面接触,而粉笔与黑板是点接触;滚动轴承是点线接触的高副连接,滑动轴承的曲面接触的低副连接。

2.铰链四杆机构

凡是由四个杆件组成的机构即是四杆机构,它必定有固定不动的机架和两个与机架相连的连架杆,另一个不与机架相接触的杆件即为连杆。由于杆件的长度不一,但总能找出其中最短的杆件,将最短杆与其中最长杆的长度之和与其它两杆长度之和的比较,一定能得出如果大于其它两杆长度之和,则此机构取不同的杆件作为机架,将会出现曲柄摇杆机构,双曲柄机构和双摇杆机构等三种不同型式。曲柄即能绕机架的固定转轴作整周转动,而摇杆只能绕机架作某个角度范围内的摆动。

3.双曲柄机构如果双曲柄的长度相等,又可以根据双曲柄的运动方向是否相同或相反分成二种运动特性。

讲课中重点要结合中职学生的职业特点讲述机构的应用实例,理论要贴近实际,应用到生产实践中,加深学生的记忆,也使学生学以致用,为用而学,才能调动学生的学习主动性。

4.含有一个移动副的四杆机构常用曲柄滑块机构,把转动转化成移动,如冲压机。5.铰链四杆机构的运动特性

急回特性从演示中先让学生得出结论入手再按书中图6-28来分析,着重注意虽然摇杆的行程往返一样长,但曲柄转过的圆心角都不相等,由于曲柄作等角速运动,走过的圆心角所需要的时间就长,反之所需要的时间就短,在相同的行程中,时间长的其移动的速度必然就慢,反之必然就快,这就导致在摇杆的往返两个行程产生了不同的行走速度,即一快一慢,出现了快速的回程,这正是机械中空行程所需要的,它可以缩短非工作时间。称为回程的急回特性。

压力角压力角的大小影响到从动件的运动受力状况,压力角与传动角互成90度,传动角的大小由连杆和摇杆的夹角组成,在运动中容易观察,所以常用传动角的大小来控制。

死点死点形成的前提是在曲柄摇杆机构中以摇杆作为主动构件,而当摇杆在两端极限位置时,极位夹角成0°或180°时,曲柄的力臂为0,此时无论施加多大的作用力,曲柄都不可能转动,称之为死点位置。解决死点位置的方法是加惯性轮,靠惯性的作用冲过死点,或者采用机构错位排列的方法,如图6-17所示。反之也可以利用死点来作

有用的工作,如作夹具或飞机起落架。

三.小结

1.平面连杆机构的功能是将连续匀速的转动转化为非匀速的断续或其它运动型式,满足不同的工作环境要求。

2.平面连杆机构主要由低副联接而成的四杆机构,根据组成条件,可以分为曲柄连杆机构,双曲柄机构和双摇杆机构,这主要取决于四杆机构中是否存在曲柄,并取何杆件作为机架来决定。

3.双曲柄还可以根据两曲柄的特点进一步细分,但不必讲的过深,简单了解就可以。4.急回特性是曲柄摇杆机构运动的特点,具有一定的实用价值。死点产生于以摇杆作主动构件的前题。

四.作业布置

【课后分析】