铰链四杆机构和应用实例
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铰链四杆机构的演化及应用教学设计铰链四杆机构的演化及应用教学设计作为一名教学工作者,通常会被要求编写教学设计,教学设计是一个系统化规划教学系统的过程。
那么优秀的教学设计是什么样的呢?以下是小编精心整理的铰链四杆机构的演化及应用教学设计,希望对大家有所帮助。
《平面连杆机构》是中等职业学校《机械基础》中的重要内容,《铰链四杆机构的演化及应用》是该章中的重点和难点。
铰链四杆机构是平面连杆机构中最为典型的机构,它可以演化为“曲柄滑块机构、导杆机构”,多年教学发现,学生的基础不同,虽然在学习“铰链四杆机构的演化过程及应用”知识时表现出的困难程度有差别,但由于缺乏直观经验,学生在学习过程中均会存在一定的难度!笔者针对现在所任教的单招学生教学对象,设计了一堂课堂教学并进行了实施,本文对教学中的成功与不足等方面进行教学反思,以在今后教学中有所借鉴,提高教学效果!教情、学情分析:任教学生为“单招班”学生,他们的文化基础与学习态度较不是太好。
本节课是一堂复习课,在第一轮新课教学中主要采取传统教学方法,因学生对“机构的应用”缺少感性认识,理解时表现出一定的难度。
本节课运用“多媒体”教学手段(更加直观)、采用“课堂自主—研究学习”的教学方法,力图使学生对本节内容的理解更加深入,掌握更加透彻!“教学目的”的制定:1、掌握铰链四杆机构的演化过程及演化机构的结构组成及运动原理(认知目标);2、培养学生的观察能力、概括能力和自学能力,使他们能在实习或生产中解决相关的技术问题(能力目标);3、激发学生学习兴趣,增进师生互动、交流、达到“教学相长”的效果,进行热爱专业的思想教育,培养学生理论联系实际地学习(情感目标)。
教学方法及手段的选择:本节课采取课堂自主——研究的教学方法,课前让学生先进行自学,课堂上教师对总的教学目标进行细化,在讲解每个知识点时,采用“引导教学法”代替传统的“填鸭式”,先示出引导问题,让每个学生通过思考解决问题,层层递进,逐个解决问题,然后教师对学生的思维进行总结、训练和拓展;为弥补学生想像能力的欠缺、增强学生学习的直观性,对铰链四杆机构的演化过程可采用flash软件制作课件,对演化机构的应用(结构组成和运动原理)可从Internet上搜索多种教学素材(录像、实物等),提高教学效果!教学过程如下:一、思维引入:1.铰链四杆机构三种基本类型及判断方式?2.急回特性判定及其应用意义?3.曲柄摇杆机构死点产生条件、位置、克服方法、应用?4.列举实际生产生活中三种典型铰链四杆机构的应用实例?还存在哪些其他形式的四杆机构?二、思维启发演绎:(一)曲柄滑块机构演化通过演示,让学生观察,分析曲柄滑块机构是曲柄摇杆机构的演化形式。
铰链四杆机构的类型及应用
铰链四杆机构的类型
由转动副联接四个构件而形成的机构,称为铰链四杆机构,奴图所示。
图中固定不动的构件AD是机架;与机架相连的构件AB、CD称
为连架杆;不与机架直接相连的构件BC称为连杆。
连架杆中,能作整周回转的称为曲柄,只能作往复摆动的称为摇杆。
根据两连架杆中曲柄(或摇杆)的数目,铰链四杆机构可分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
一、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。
曲柄摇杆机构的作用是将曲柄的回转运动转换成摇杆的往复摆动。
如图所示的雷达、汽车前窗刮雨器与搅拌机均为曲柄摇杆机构的应用。
雷达
缝纫机
二、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。
如图所示的惯性筛即为双曲柄机构的应用。
双曲柄机构中,当两曲柄长度相等,连杆与机架的长度也相等时,称为平行双曲柄机构(平行四边形机构)。
如图所示的机车车轮联动机构,就是平行双曲柄机构的具体应用。
它能保证被联动的各轮与主动轮作相同的运动。
机车车轮联动机构
此外,还有反平行四边形机构。
如公共汽车车门启闭机构。
当主动曲柄AB转动时,通过连杆BC使从动曲柄CD朝相反方向转动,从而保证两扇车门同时开启和关闭。
公共汽车车门启闭机构
三、双摇杆机构
两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。
如图所示的起重机、飞机起落架即为双摇杆机构的应用。
举例说明铰链四杆机构的应用
铰链四杆机构是一种常见的机械结构,它由四个连杆和若干个铰链连接而成。
这种结构常用于机械设备和工业机器人等领域,下面以几个具体的例子来说明其应用。
1. 汽车车门
汽车车门通常采用铰链四杆机构来实现打开和关闭。
在车门的上、下、前、后四个角落分别安装一个铰链四杆机构,通过机构的运动,车门可以实现向内、向外打开和关闭的功能。
2. 工业机器人
工业机器人通常需要进行各种精细的运动控制,铰链四杆机构在这方面具有较高的精度和可靠性。
例如,在焊接机器人中,铰链四杆机构可以实现焊枪的精准控制,从而保证焊接的质量和效率。
3. 飞机起落架
飞机起落架也是一个重要的应用领域。
由于飞行过程中需要经历各种复杂的环境和振动,所以起落架的设计需要考虑到安全、结构合理和可靠性等因素。
铰链四
杆机构的结构简单,重量轻,可以满足这些要求。
总之,铰链四杆机构是一种结构简单、可靠性较高的机械结构,广泛应用于各种机械设备和工业机器人中。
铰链四杆机构的三种基本形式
铰链四杆机构可按有无曲柄、摇杆,分为以下三种基本型式。
1、曲柄摇杆机构
定义:在铰链四杆机构中,若两连架杆之一为曲柄,另一个是摇杆,此机构称为曲柄摇杆机构。
应用:在曲柄摇杆机构中,当曲柄为主动件时,可将曲柄的连续回转运动转换成摇杆的往复摆动。
如雷达天线俯仰角调整机构。
当摇杆为主动件时,可将摇杆的往复摆动转换成曲柄的连续回转运动,如缝纫机踏板机构。
2、双曲柄机构
定义:铰链四杆机构中,若两连架杆均为曲柄时,此机构称为双曲柄机构。
在双曲机构中,如果两曲柄的长度不相等,主动曲柄等速回转一周,从动曲柄变速回转一周,如惯性筛。
如果两曲柄的长度相等,且连杆与机架的长度也相等,称为平行双曲柄机构。
这种机构运动的特点是两曲柄的角速度始终保持相等,在机器中应用也很广泛,如机车车轮联动机构。
3、双摇杆机构
定义:铰链四杆机构中,若两连架杆均为摇杆时,此机构称为双摇杆机构。
在双摇杆机构中,两摇杆可分别为主动件,当主动摇杆摆动时,通过连杆带动从动摇杆作摆动运动。
如码头起重机中的双摇杆机构,当CD摇杆摆动时,连杆BC上悬挂重物的点M近似水平直线移动。
判定方法:杆长之和条件: 最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和。
满足杆长之和条件: ①最短杆为机架-----双曲柄机构; ②最短杆的相邻杆为机架----曲柄摇杆机构; ③最短杆的相对杆为机架-----双摇杆机构。
不满足杆长之和条件:无论以哪个杆作机架,均为双摇杆机构。
铰链四杆机构杆长之和条件1. 引言铰链四杆机构是一种常见的机械传动机构,由四个杆件通过铰链连接而成。
其中,杆长是指机构中每个杆件的长度。
在设计铰链四杆机构时,需要满足一定的杆长之和条件,以保证机构的正常运动和工作。
本文将深入探讨铰链四杆机构杆长之和条件的相关内容,包括杆长之和的数学表达式、杆长之和的物理意义、以及应用中的考虑因素。
同时,还将介绍一些常见的铰链四杆机构,并通过具体实例说明杆长之和条件的应用。
2. 杆长之和的数学表达式在铰链四杆机构中,假设有四个杆件,分别为杆1、杆2、杆3和杆4,它们的长度分别表示为l1、l2、l3和l4。
杆长之和的数学表达式可以表示为:l1 + l2 + l3 + l4 = 常量这里的常量是铰链四杆机构的一些固定参数的函数,通常与设计需求、运动要求和工作环境等因素相关。
在实际应用中,常量的值会在设计和计算过程中确定。
3. 杆长之和的物理意义杆长之和反映了铰链四杆机构的几何约束关系和杆件运动的性质。
根据杆长之和的条件,可以控制机构的自由度和运动范围,从而实现特定的工作任务。
当杆长之和满足一定条件时,铰链四杆机构可以实现转动、平动或复杂的运动。
其中,转动运动指机构通过杆件的旋转实现工作,平动运动指机构通过杆件的伸缩或滑动实现工作,而复杂的运动指机构在转动和平动的基础上实现复杂的工作任务,如绘图机械、运动轨迹生成等。
4. 杆长之和条件的应用铰链四杆机构的应用十分广泛,包括工业生产、机械加工、航空航天、自动化控制等领域。
在这些领域中,杆长之和条件的合理选择和满足对机构的性能和工作要求至关重要。
在工业生产中,铰链四杆机构常用于传动装置、夹具设计、自动化生产线等。
通过合理选择杆长之和条件,可以实现机构的精准定位、力学平衡和工作效率的提高。
例如,在机械加工中,铰链四杆机构的杆长之和条件可以使工件保持稳定,从而保证加工质量和加工效率。
在航空航天领域,铰链四杆机构常用于舵面控制装置、机翼展开机构等。