《机械原理》
第六章平面连杆机构及其设计
——传动角和死点位置
α
F γ(F ’)
F ”
压力角：从动件上所受力F 与力作用点绝对速度之间所夹锐角α。A B C D 切向分力:F’=Fcos α法向分力:F”=Fcosγγ↑→F’↑→对传动有利。=Fsinγ
称γ为传动角,γ＝90°－α。可用γ的大小来表示机构传动力性能的好坏。
当机构在运动过程中，传动角是变化的。v
αγ
A B
C
D
当机构在运动过程中，传动角是变化的。为保证机构具有良好的传力性能，设计时：γmin≥40°(一般机械)
γmin≥50°(大功率机械)
δ
A B C
D 最小传动角出现的位置：φ
在?ABD 和?BCD 中
222
2BD AB AD AB ADCOS ?=+-?222BC CD BC CDCOS δ=+-?22222arccos 2BC CD AB AD AB ADCOS BC CD
?δ+--+?=?时，δ呈现最大最小值；180?=?0?=?当、当δ 是锐角，δ=γ当δ 是钝角，γ=180o -δ
◆当∠BCD ≤ 90°时，γ＝∠BCD ◆当∠BCD ＞90°时，γ＝180°-∠BCD
◆当主动曲柄与机架共线的位置，都有可能出现γmin
γmin 出现的位置：γγγ
δ
δ
注意：在确定压力角和传动角时不考虑摩擦；机构的传动角一般在运动链最后一个从动件上分析。传动角大小与各杆长有关。
γ
γα
α
F
F
v v
注意：活用压力角和传动角互余的关系: α+γ = 90o分析图示曲柄滑块机构的最小传动角？
B 1
C 1αmax 曲柄滑块机构：
当主动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置。
分析：要找最小传动角，先找最大压力角
γmin
v
摆动导杆机构：由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向，与从动杆上受力点的速度方向始终一致，所以传动角始终等于90度。分析导杆机构的最小传动角？
v F
=0oγ=90o
铰链四杆机构的基本性质 一、教材分析 1、教学对象分析 学生在前面章节中已经学习了典型的机械传动知识，对机械基础课程有一定的认识，具备基本的分析机构特性的能力。技工学校的学生由于知识基础较差，对知识的理解、转移和迁徙的能力还不够强，我们的培养目标是技能的培养，学生重操作技能轻理论学习，导致对理论学习的兴趣不够浓厚。 2、教学内容 “铰链四杆机构的基本性质”是全国中等职业技术学校机械类专业通用教材《机械基础》第五章第二节的内容。 3、教学内容的分析处理
《机械基础》课程主要内容包括常用机械传动、常用机构、轴系零件及液压传动。第五章“平面四杆机构”是学生在学完机械传动后学习的第一中常用机构，而铰链四杆机构在实际生产和生活中应用广泛，它的学习将对今后的生产实践与创新产生很大影响。本次课学习的“铰链四杆机构的基本性质”是本章的重点内容，既是第一节内容的归纳总结，又是后续章节的基础，是培养学生推理分析问题、解决实际问题的工作能力过程。 机械基础这门课的教学要求之一是：能作简单的有关设计计算和创新。这一节的内容在教材中起承上启下的作用，其教学的成败，将对后续内容的掌握起到决定性作用。为了激发学生的学习热情，提高学生注意力集中程度，充分发挥学生的主动性和创新意识，我的做法是： 1）通过上一次课的学习，让学生自己动手制作一个铰链四杆机构模型，增加学生的学习兴趣和动手能力； 2）利用课件形式增加动画欣赏，起到丰富教学内容、理论联系实际、加强专业知识素养，使学生明确学习目的，从而使学习兴趣和主动性增强。 3）针对学生基础知识薄弱，理解能力不够强的特点，对“曲柄存在条件”、“急回特性”、“死点位置”进行动画演示和公式推导，增加对应的例题讲解和相应的课堂学习。 4、教学目标 知识目标：1.理解铰链四杆机构的基本特性； 2.能够利用曲柄存在条件判断机构类型； 3.掌握急回特性系数、急回特性、死点位置等概念。 能力目标： 1.知识的获取、消化、吸收的能力； 2.分析、判断、解决问题的能力； 3.动手能力，创新能力。 情感目标： 1. 通过理论教学，再联系实际，有效的激发学生的学习兴趣，做到理论联系实际，充分调动学生的学习积极性和主动性。 2.通过对基本性质的分析，锻炼学生自我分析问题的能力，调动其主观能动性。
课题：平面连杆机构应用及特点 教材分析： 本课题选自李世维主编、高等教育出版社出版的中等职业教育国家规划教材《机械基础》（机械类）第6章“常用机构”中“§6-1 平面连杆机构”的内容。本节课内容主要介绍的铰链四杆机构的实际应用及特点。 学情分析： 中职生文化基础差、学习能力较弱、学习的主动性不强，这是一个不争的事实，也是一个普遍的现实问题，但他们对新事物有较强的好奇心，善于联想，从这一现状出发，教学中应以调动学生学习积极性为出发点，以生活中的实例为教学模型，扩散思维，归纳总结来组织教学，让学生在发现问题，解释问题的思索中提高对本课程的学习兴趣，不断积累专业知识，并能活学活用，理论联系实践。教学目标： 1. 知识目标 （1）掌握铰链四杆机构的特点和应用实例； （2）了解铰链四杆机构的急回特性及应用实例； （3）掌握铰链四杆机构的死点位置及应用实例。 2. 能力目标 培养学生理论联系实际的能力，从生活中，从身边去挖掘教学模型，学以致用。 3. 情感目标 培养学生口头表达能力，如何去欣赏别人的优点，如何去肯定别人，从而培养团队意识，合作意识。 教学重点：1．铰链四杆机构的急回特性 2．铰链四杆机构的死点位置。 教学难点：极位夹角和摆角的画法。 课时安排：2课时 教学手段：利用多媒体辅助教学
教学方法：情景教学、启发引导、讲练结合 学法指导：教法与学法室相辅相成的，教法直接影响学生对知识点掌握和能力的提高，而学法指导是学生智力发展目标得以实现的重要途径。 教学过程： （一）新课导入教学模型实物展示，多媒体展示汽车雨刮器动画，雷达天线俯仰机构动画，引出新课 （二）新课讲授： 一、铰链四杆机构的应用 1、曲柄摇杆机构 两连架杆中一为曲柄、一为摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构，如图所示，曲柄AB为主动件，并作等速运动。从动摇杆CD将在弧C1C2范围内作变速 往复摆动，C1、C2两个位置是摇杆摇摆的两个极限位置。 （1）曲柄摇杆机构能将曲柄的整周回转运动转换成摇杆的往复摆动。 曲柄主动，摇杆从动。如剪刀机、筛砂机、搅拌机以及碎石机等，都可以连
死点位置在实际生活的利弊分析 在平面连杆机构中，当出现传动角γ=0°（或压力角α=90°）时，作用力与运动方向垂直，主动件无法带动从动件运动，这个位置称为机构死点。 压力角是在不考虑各运动副中的摩擦力及构件重力和惯性力的影响下,机构运动时从动件所受的驱动力的方向线与该力作用点的速度方向线之间的夹角。 传动角是机械机构上某点沿该点方向的正驱动力的方向与该点的速度方向所夹的锐角α的余角。在四杆机构中，以连杆和从动件轴线之间所夹锐角γ作为传动角，判断传动性能好坏。 死点优点利用：由于在死点位置，无论驱动力有多大，机构都将不能运动，就能实现安全保护或其它特定功能的要求，因此在工程实践中存在着广泛应用。 夹紧装置利用平面四杆机构的死点位置实现夹紧目的。如图ABCD构成四杆机构，当BC杆与CD杆共线，此时传动角γ=0，α=90度，处于死点位置，当力F向下作用时，机构不会运动，与AB相连的1件位置保持不变，从而对2零件达到夹紧的作用。当力F向上的时候，机构脱离死点位置，夹紧装置放松，达到调整零件的作用。 电气设备的开关合闸机构应用的是铰链四连杆机构死点位置合闸的原理,。合闸时机构处于死点位置,此时触头力Q和弹簧力F对构件CD产生的多大的力矩,也不能推动构件AB 转动而分闸;当需要分闸时,通过控制装置(图中未表示)产生较小的力来推动构件AB离开死点位置,构件CD便可以转动从而达到分闸的目的。分闸后图形如虚线所示。
折叠桌子，当桌子展开的时候，机构简图由右边第一图所示，是平面四连杆机构。当机构折叠时，C与D固定端随着桌面转动由水平转为竖直，此时AB杆逆时针转动，BC杆顺时针转动到竖直位置，AD杆逆时针转动到竖直平面，此时位于死点位置，保证桌子折叠后的稳定性，不容易被推倒。 死点的弊端：对于传动机构而言，当转动到死点位置时，会出现卡死和运动不确定现象，这在现实生活的传动机构中需要避免。目前利用构架的惯性使机构通过死点位置，通过从动件和飞轮的运动惯性来离开死点位置。缝纫机踏板机构采用的是曲柄摇杆机构,脚踏板是摇杆,主动件带动从动件曲柄转动,进而带动带轮转动。当脚踏板处于上下两个极限位置时,从动曲柄与连杆两次共线,机构处于死点位置,此时影响缝纫机的正常工作。可以借助大带轮的惯性作用,使曲柄顺利通过死点位置。也可以手动转动主轴的转轮，借用外力离开死点位置。 死点在生活中存在着利弊关系，合理利用死点位置，可以达成夹紧，固定，保护的安全作用，同样避免死点造成的机构卡死和运动不确定造成的负面影响，才能在设计机构中，更 加安全有效地促进生产的进步与发展。