铰链四杆机构分析
铰链四杆机构的基本类型
铰链四杆机构的基本类型
一、铰链四杆机构的基本类型
1、双铰链四杆机构
双铰链四杆机构是由四杆，两个铰铁，两个链轮或内和外球头节组成的机构，它具有结构简单，刚度大，调整方便等特点。
它能够在四杆围绕固定轴线上进行旋转，实现多自由度的旋转，同时它也可以作为偏转角度机构。
2、四轴铰链机构
四轴铰链机构也称为双弧四杆机构，它由杆，通用四轴两个铰铁，两个链轮或内和外球头节组成，它能够在四杆围绕同一轴线作出连续旋转，实现更多的自由度，还可以作为斜移角度机构。
3、铰链对称四杆机构
铰链对称四杆机构也称为对称四杆机构，它由小球头，四杆，两个铰铁，两个链轮或内外球头节组成，它能够在四杆围绕同一轴线作出连续旋转，实现更多的自由度，还可以作为斜移角机构。
4、相向四杆机构
相向四杆机构由四杆，两个单向装置（由铰铁链轮组成），两个链轮或内外球头节组成，它可以在四杆围绕同一轴线作出连续旋转，实现更多的自由度，同时它还可以作为斜移角度机构。
5、转动铰链四杆机构
转动铰链四杆机构由四杆，两个铰铁，两个链轮或内外球头节组成，它可以在四杆围绕不同的轴线作出连续旋转，实现更多的自由度，
还可以作为偏转角度机构。
二、铰链四杆机构的应用
1、铰链四杆机构可以用于单点拖动，它可以实现空间任意方向的连续运动，并可以解决物体受力方向不用的问题，是常用的拖动机构。
2、铰链四杆机构可以用于连续回转，它可以实现任意方向的回转，并且速度可以进行精确的控制，可以实现复杂的运动。
3、铰链四杆机构可以用于调整机构，它可以实现任意角度的偏转，可以调整物体在任意空间位置的偏转，是可以调整机构的常用机构。
铰链四杆机构判断
铰链四杆机构:所有的运动副全部都是回转副，这种四杆机构叫铰链四杆机构。
形成条件结论：①最短杆与最长杆长度和小于或等于其余两杆长之和。
②整转副是由最短杆与其邻边组成的。
1、 取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，故得双曲柄机构βψϕ2、 取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个整转副，故得曲柄摇杆机构γβγβψϕϕψγβγβψϕϕψ3、取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，故得双摇杆机构齿轮的压力角渐开线上某点的法线（也就是压力方向线）与该点 速度方向线所夹的锐角αk 称为该点的压力角。
此概 念和平面连杆机构以及凸轮机构中确定的一样。
如果用r b 表示基圆半径∵ OB ⊥BK ， OK ⊥V k ∴ αk=∠BOKI对中曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构摆动导杆机构与转动导杆机构当l2 > l1时，β和ϕ都可以在0~360︒范围内变化，也就是说，杆2、杆4都可以作整周转动。
此时，导杆机构又叫做转动导杆机构。
当l1 > l2时，ϕ只能在<360︒的范围内变化，就是说，杆4只能往复摆动。
此时，导杆机构又称为摆动导杆机构。
（需要注意的一点是：导杆机构有一个很大的优点：γ≡ 90︒，传动角恒等于90︒。
因为滑块3作用在导杆4的力P始终垂直于导杆，始终与导杆的运动方向一致。
这样，α≡ 0，γ≡ 90︒421ABB摆块机构如果我们固定曲柄滑块机构中的杆2这个构件，不管AB作整周转动还是摆动，块3都是绕C点作往复摆动。
因此，这种机构就叫做摆动滑块机构，简称摆块机构。
B定块机构要是固定滑块3，这种机构就叫做定块机构。
1234A BC双滑块机构椭圆机构偏心轮机构l 1Al 2B CDl 2l 1l牛头刨床齿轮传动结论：渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等。
这样，传动比还可写成：2112121221''z z d d d d d d i b b =====ωω中心距 a = r 1'+r 2'= r 1+r 2 = m (z 1+z 2) /2。
铰链四杆机构
铰链四杆机构1. 简介铰链四杆机构是一种常见的机械结构，由几个相互连接的四杆构成。
每个四杆通过铰链连接，形成一个闭合的链条。
铰链四杆机构具有多种应用领域，例如机械手臂、汽车悬挂系统和门窗等。
2. 构成元素铰链四杆机构由以下四个元素组成：2.1 铰链（Hinge）铰链是两个连接件通过一个固定的铰销相连的装置，可以实现两个连接件的旋转运动。
在铰链四杆机构中，多个铰链被用于连接四个杆件。
2.2 杆件（Link）杆件是构成铰链四杆机构的基本元素，通常是刚性材料制成的长条形物体。
每个杆件通过铰链连接到其他杆件，使整个机构能够进行运动。
2.3 驱动机构（Drive Mechanism）驱动机构是铰链四杆机构的动力来源，对机构进行驱动和控制。
常见的驱动机构包括电机、液压缸和气动马达等。
2.4 限位机构（Limiting Device）限位机构用于限制铰链四杆机构的运动范围，防止杆件超出可接受的运动范围。
常见的限位机构包括限位销和限位块等。
3. 工作原理铰链四杆机构的工作原理基于约束和运动连杆理论。
每个杆件都通过铰链与其他杆件连接，其中一个杆件作为固定支架，其他三个杆件可以进行旋转运动。
当驱动机构施加力或扭矩到其中一个杆件时，整个机构就会发生运动。
铰链四杆机构的运动可分为三个基本类型：3.1 平动平动是指铰链四杆机构中，连接杆件的铰链在运动时，机构表现为整体沿着一条直线移动。
这种运动适用于平移和夹紧操作。
3.2 翻转翻转是指铰链四杆机构中，连接杆件的铰链在运动时，机构表现为从一种位置翻转到另一种位置。
这种运动适用于平衡杆和力传递等操作。
3.3 旋转旋转是指铰链四杆机构中，连接杆件的铰链在运动时，机构表现为整体绕固定点旋转。
这种运动适用于电机驱动机构和夹具操作等。
4. 应用领域铰链四杆机构具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：4.1 机械手臂铰链四杆机构可以用于构建机械手臂，实现复杂的运动和操作。
机械手臂广泛应用于工业生产线上，能够完成精密和重复的任务。
简述铰链四杆机构基本类型的判别方法
简述铰链四杆机构基本类型的判别方法铰链四杆机构是一种特殊的机械机构,由四个刚性杆件组成,能够实现平衡和运动控制。
由于其具有灵活性和可扩展性,广泛应用于航空航天、汽车、机器人等领域。
在铰链四杆机构中,四个杆件的运动状态可以通过以下方法进行判别:
1. 分离式运动状态:当四个杆件分离时,机构处于平衡状态。
例如,在平衡车中,车轮和车把之间的分离式运动状态可以实现平衡控制。
2. 合并式运动状态:当四个杆件合并时,机构处于不平衡状态。
例如,在汽车刹车系统中,当刹车片与刹车盘合并时,车辆处于静止状态,但乘客仍然可以通过手臂控制车辆的运动。
3. 旋转式运动状态:当四个杆件在旋转过程中合并或分离时,机构处于不平衡状态。
例如,在陀螺仪中,陀螺仪的旋转可以控制它的运动状态。
4. 摆动式运动状态:当四个杆件在摆动过程中合并或分离时,机构处于不平衡状态。
例如,在摆动器中,摆动器的摆动可以控制它的运动状态。
除了以上方法外,还可以通过观察机构的外观和特征来确定其运动状态。
例如,在平衡车中,如果车轮和车把之间的分离式运动状态可以清晰地看到,那么就可以确定机构处于平衡状态。
铰链四杆机构具有灵活性和可扩展性,广泛应用于航空航天、汽车、机器人等领域。
通过不同的运动状态判别方法,可以根据不同的应用场景选择不同的机构设计。
举例说明铰链四杆机构的应用
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。
常用机构(四连杆机构)
械
设 转动导杆机构：
计 基
BC>AB
础 导杆可作360º回转
摆动导杆机构：
BC<AB 导杆在小于360º范围内摆动。
（牛头刨床的主传动机构）
平
面
4
连 杆 机 构
3 C
3 C
33 3 C
C3 C3
242 2 22 242
3C C3
C3
4224 B
4224
3C
4 2 21 22 2 4
C3 4
4
3 C
A CC
——双摇杆机构
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二、铰链四杆机构的演化
机
械
设
计 基
机构演化方法
础
平 改变杆件长度，用移动副取代回转副
面 连 杆
扩大回转副 变更机架等
机
构
连杆
2 连架杆 B
C 连架杆
3
1
A
4
D
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机 （1）改变杆件长度 —— 曲柄滑块机构
械
设 计
曲线导轨曲柄滑块机构
基
C
础
C
平
2
面
连
B
杆1
机
机
械
设
计
基
础
内容
平 面
• 平面四杆机构的基本类型
连 杆
• 平面四杆机构的演化
机 构
• 平面四杆机构的特点及设计
了解常用四杆机构的基本类型和应用。 对急回特性、传动角、压力角、死点位置等有明确概念。
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机 一、铰链四杆机构
械 设 计 基 础
平
面
连
铰链四杆机构类型判断的方式
铰链四杆机构类型判断的方式
铰链四杆机构是一种常见的机械结构，用于转动或平移运动。
要判断铰链四杆机构的类型，可以从几个方面进行分析：
1. 运动副的类型，铰链四杆机构通常由铰链连接的四个杆件组成，通过观察各个连接处的运动副类型，可以判断机构的类型。
例如，如果存在旋转副和铰链副，那么这个四杆机构就是旋转-转动铰链机构；如果存在滑动副和铰链副，那么这个四杆机构就是平移-转动铰链机构。
2. 杆件的排列方式，观察四个杆件的排列方式，可以帮助判断铰链四杆机构的类型。
如果四个杆件呈矩形排列，两对对角杆件平行，这是典型的平行四杆机构；如果四个杆件呈菱形排列，这是典型的菱形四杆机构。
3. 运动特性，观察铰链四杆机构的运动特性也可以帮助判断其类型。
通过对机构进行手动模拟或进行运动学分析，可以得出机构的运动规律，从而确定其类型。
综上所述，判断铰链四杆机构的类型需要结合运动副类型、杆件排列方式和运动特性进行综合分析，以得出准确的结论。
四杆机构运动分析
四杆机构运动分析四杆机构是一种常见的机械结构，由四根杆件组成，通过铰链连接。
四杆机构的运动分析是机械工程中重要的一环，可以帮助我们理解机构的运动特性和用途。
四杆机构有多种形式，如平行四连杆机构、交叉四连杆机构等。
在运动分析过程中，我们通常关注机构的连杆长度、铰链位置和运动轨迹等方面。
首先，我们可以通过连杆长度关系来确定机构的运动特性。
根据连杆长度的不同，四杆机构可以实现直线运动、旋转运动、摇杆运动等。
连杆长度决定了机构的运动范围和速度，可以通过运动学分析方法进行计算和模拟。
其次，铰链位置对机构运动有很大的影响。
铰链的位置决定了杆件之间的相对运动方式，如平行四连杆机构中的对外运动、交叉四连杆机构中的对内运动。
通过确定铰链位置，我们可以进一步分析机构的运动规律和应用。
另外，机构的运动轨迹也是运动分析的重点之一、运动轨迹描述了机构任意一点在运动过程中的位置变化。
通过分析运动轨迹，我们可以得出机构的最大行程、最大速度、加速度等参数，并且可以根据运动轨迹来优化机构的设计，满足特定的工程要求。
在进行四杆机构运动分析时，我们可以利用运动学分析方法，如广义坐标法、矢量法、逆运动学法等。
通过建立运动方程和约束方程，可以得出机构的运动规律和参数。
此外，计算机辅助设计软件和仿真系统也可以帮助我们进行四杆机构的运动分析。
通过输入机构的参数和初始条件，可以模拟机构的运动过程，观察各个杆件的位置、速度和加速度等变化情况。
四杆机构的运动分析对于机械设计和工程实践都具有重要的意义。
它可以帮助我们了解机构的运动特性，优化机构的设计，提高机械系统的性能和效率。
同时，运动分析也是机械工程师在机构设计和动力传动中常用的工具，通过运动分析可以得到有效的设计参数和工作条件。
四杆机构的运动分析是机械工程师必备的技术之一，也是机械工程教育中的重要内容。
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1、若将曲柄摇杆机构中的摇杆固定为机架，则该机构将转化为A、曲柄摇杆机构B、双曲柄机构C、双摇杆机构D、导杆机构2、下列机构中有死点位置的是A、缝纫机B、剪刀机C、搅拌机D、碎石机3、以下能传递较复杂运动的接触形式为A、丝杠与开合螺母接触B、齿轮接触C、活塞与缸壁接触D、连杆与活塞接触4、若曲柄滑块机构存在死点位置，则主动件必为A、曲柄B、连杆C、滑块D、连架杆5、杆长不等的铰链四杆机构，以下说法正确的是A、若最长杆为机架均得双摇杆机构B、若最短杆的邻杆为机架均为曲柄摇杆机构C、若最短杆为连杆均为双摇杆机构D、若最短杆为机架均为双曲柄机构6、下列具有死点位置的是A、车门启闭机构B、剪刀机C、碎石机D、曲柄压力机7、当曲柄摇杆机构中摇杆长度趋于无穷时得到A、双曲柄机构B、平行双曲柄机构C、曲柄滑块机构D、双摇杆机构8、铰链四杆机构中，机构类型存在的根本区别是A、机架B、连杆C、连架杆D、曲柄9、当四杆机构处于死点位置时机构的压力角为A、0°B、90°C、180°D、无法确定10、汽车前轮的转向机构属于A、曲柄摇杆机构B、双曲柄机构C、双摇杆机构D、曲柄滑块机构11、关于缝纫机踏板机构说法正确的是A、属于双摇杆机构B、没有急回特性C、没有死点位置D、属于双曲柄机构12、曲柄摇杆机构有死点位置时，作从动件的是A、曲柄B、连杆C、摇杆D、任一活动杆件13、铰链四杆机构的类型取决于有无A、机架B、连杆C、曲柄D、连架杆14、铰链四杆机构具有急回特性的根本原因在于A、θ> 0B、k > 1C、往返速度不等D、转速不一致15、将双曲柄机构中机架的邻杆固定将会得到A、双曲柄机构B、双摇杆机构C、曲柄摇杆机构D、都有可能16、在双摇杆机构中，最短杆与最长杆之和大于其余两杆之和A、一定B、不一定C、一定不D、都不准确17、在曲柄摇杆机构中，最短的构件的对杆是A、曲柄B、摇杆C、连杆D、机架18、曲柄滑块机构中，以滑块为原动件时，其死点有A、1个B、2个C、3个D、4个19、杆长不等的铰链四杆机构，若以最短杆为机架，则是A、双曲柄机构B、双摇杆机构C、曲柄摇杆机构D、双曲柄机构或双摇杆机构20、在双曲柄机构中，最短的构件是A、曲柄B、连杆C、摇杆D、机架21、平行双曲柄机构，当主动曲柄做等速转动时，从动曲柄将A、等速转动B、变速运动C、间歇运动D、往复摆动22、曲柄摇杆机构无急回特性时，极位夹角A、大于0B、等于0C、小于0D、不等于023、铰链四杆机构的连架杆成为摇杆其摆动角度小于A、90°B、360°C、180°D、120°24、不能把回转运动变成直线运动是A、螺旋传动机构B、凸轮机构C、曲柄滑块机构D、变向机构25、曲柄摇杆机构存在急回特性时，其从动杆的行程速比系数A、大于1B、等于1C、小于1D、不确定26、若将曲柄摇杆机构中的最短杆改为机架则可得到的机构为：( )A、曲柄摇杆机构B、双曲柄机构C、双摇杆机构D、导杆机构27、在生产实际中，常把急回运动特性放在( )A、工作行程中B、往复行程中C、空回行程中D、工作间歇中28、下列机构具有死点位置的是( )A、不等长双曲柄机构B、转动导杆机构C、偏心轮机构D、曲柄摇杆机构29、车门的启闭机构采用了( )A、普通双曲柄机构B、平行四边形机构C、曲柄滑块机构D、反向平行双曲柄机构30、缝纫机踏板机构采用了( )A、双摇杆机构B、双曲柄机构C、曲柄摇杆机构D、导杆机构31、在杆长不等的铰链四杆机构中，若L1=L2=L3＞L4且四杆顺序铰接，则以L3为机架时该机构是什么机构A曲柄摇杆B双曲柄 C双摇杆D摆动导杆32、内燃机中，应用了四杆机构中的A曲柄摇杆机构B双曲柄机构C双摇杆机构D曲柄滑块机构33、单缸内燃机中，活塞与缸壁之间的连接属于A移动副B螺旋副C转动副D高副34、下列机构中，运用了曲柄摇杆机构容易产生死点的是A牛头刨床的横向进给机构 B家用缝纫机踏板机构C惯性筛分机 D旋转式水泵35、公共汽车启闭机构应用的是A反向双曲柄机构B平行双曲柄机构C不等长双曲柄机构D双摇杆机构36、曲柄摇杆机构中“死点”位置产生的根本原因是A摇杆为主动件 B从动件的运动不能确定C从动件的运动方向与受力方向的夹角为90° D曲柄为主动件37、杆长不等的铰链四杆机构下列叙述正确的是A凡是以最短杆为机架的，均为双摇杆机构B凡是以最短杆的相邻杆为机架的，均为曲柄摇杆机构C凡是以最短杆为连杆的，均为双摇杆机构D凡是以最长杆为机架的，均为双摇杆机构38、以下关于机构的急回特性的论述正确的是A急回特性只有曲柄摇杆具有B行程速比越小，急回特性越显著C极位夹角为0°时，机构具有急回特性D急回特性可用来缩短空回行程的时间，提高生产率39、自卸汽车的翻车斗机构应用的四杆机构类型为A双曲柄机构B双摇杆机构C曲柄摇杆机构D曲柄滑块机构40、曲柄滑块机构是当曲柄摇杆机构的一个杆件趋于无穷长时演化而来的，该杆件是（）。
A、连杆B、机架C、摇杆D、曲柄41、将曲柄摇杆机构中的摇杆改为机架，则机构变成（）A、曲柄摇杆机构B、反向双曲柄机构C、平行双曲柄机构D、双摇杆机构42、在平面连杆机构中，可利用（）的惯性来通过机构的“死点”位置而继续运动。
A、主动件B、从动件C、连接件D、机架43、有一对心曲柄滑块机构，曲柄长为100mm，则滑块行程是（）A、50mmB、100mmC、200mmD、400mm44、已知下列平面四杆机构，论述正确的是（）。
①双曲柄机构②双摇杆机构③曲柄摇杆机构④曲柄滑块机构A、以上四种机构均不存在死点位置B、只有②和③有可能存在死点位置C、只有①、②和③有可能存在死点位置D、均有可能存在死点位置45、有一铰链四杆机构ABCD ，已知AB=45，BC=60，CD=70，AD=80，若使其有死点位置，则机构的主动件应为（ ）A 、AB 杆 B 、BC 杆 C 、CD 杆 D 、AD 杆46、对心式曲柄滑块机构中曲柄长度为10mm ，则曲柄转动一周，滑块共移动的距离是A 10mmB 20mmC 30mmD 40mm46、如图所示机构若要成为双摇杆机构，应固定（ ）。
A 、CD 杆B 、AD 杆C 、AB 杆D 、BC 杆47、能把回转运动转换为往复直线运动，也可以把往复直线运动转换为回转运动的机构是（ ）A 、双摇杆机构B 、双曲柄机构C 、曲柄摇杆机构D 、曲柄滑块机构48、以下机构中属于双曲柄机构的是（ ）。
A 、剪刀机B 、铲土机铲斗C 、搅拌机D 、车门启闭机构49、以下机构中不属于曲柄摇杆机构的是（ ）。
A 、剪刀机B 、铲土机铲斗C 、搅拌机D 、雷达仰俯角摆动装置50、为了使机构能够顺利通过死点位置继续正常运转，无效的办法是（ ）A 、机构错列排列B 、加大从动件惯性C 、增大极位夹角D 、在从动件上加飞轮51、如下图所示，能成为双曲柄机构的是52、如右图所示机构若要成为双曲柄机构时，应固定A ．AB 杆 B ．BC 杆 C ．CD 杆 D ．AD 杆53、在上题的图示机构中取AD 为机架存在“死点”位置，则主动件应取杆A ．AB 杆 B ．BC 杆 C ．CD 杆 D ．AD 杆简答：B A 80 90 120130 CD1、铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？2、如图所示，是一个铰链四杆机构，试求：⑴通过计算确定该铰链四杆机构为何种类型？（3分）⑵用作图方式求出该铰链四杆机构的死点位置。
直接作在图上（2分）3、如图所示的机械传动装置，试回答：（1）图中机构有、典型机构。
（2）图中各序号的构件名称1 ；2 ；3 ；4 ；（3）件2、3组成副中的副。
（4）若4作匀速转动，则件1作。
（5）从动件和件1组成副联接7、在图示铰链四杆机构中，已知各构件的长度lAB=25mm，lBC=55mm，lCD=40mm，lAD=50mm。
(1)问该机构是否有曲柄，如有，指明哪个构件是曲柄；(2)该机构是否有摇杆，如有，用作图法求出摇杆的摆角范围；(3)以AB杆为主动件时，该机构有无急回性？用作图法求出其极位夹角θ。
1、一曲柄摇杆机构：AB=10mm，BC=50mm，CD=30mm，AD=40mm，以AD为机架。
(1)用作图法画出摇杆CD的两个极限位置。
(2)若想得到双摇杆机构应以谁为机架？（3）若想得到双曲柄机构应以谁为机架？2、铰链四杆机构中，各杆的长度为了L1=28mm, L2=52mm, L3=50mm, L4=72mm，各杆顺序连接。
试求：（1）当取杆4为机架时，画出该机构的极位夹角θ，杆3的最大摆角φ。
（自己在答题卡上画图）（2）当取杆1为机架时，将演化成何种类型的机构？（3）当取杆3为机架时，又将演化成何种类型的机构？2、在实际应用中克服“死点”的方法有哪些？5、如图所示机构，已知AB=120mm, BC=200mm, CD=180mm, AD=240mm；(1)当取AD杆为机架，此机构中__________（有、无）曲柄存在，若有曲柄，___________杆为曲柄，此时机构为_____________________；当以________杆为主动件时会出现急回特性，当以_________杆为主动件时会出现“死点”位置。
(2)当取AB杆为机架得____________机构，_____（有、无）急回特性；______（有、无）“死点”位置。
(3)若使该机构成为双摇杆机构应取_______杆为机架；_______（有、无）“死点”位置，_______（有、无）急回特性。
(4)若其余各杆的长度不变，AB杆变为160mm,其AB杆为机架得_________机构。
六、计算并识别机构(每题3分，共6分做在答题纸上)９０１００７０１１０４５７０４０１２０（）（）7、机车主动轮联动装置采用哪种铰链四杆机构？该装置有无死点位置的产生？若有是采用什么措施克服的？（5分）。