铰链四杆机构的应用实例
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。
铰链四杆机构的急回特性
V空 V工
空回行程
工作行程 C
C1
C2
K=
Φ1 Φ2
=
180º+θ 180º-θ
θ B
B2 ω φ1 A
φ2 B1
ψ D
分析θ
？极位夹角θ
摇杆位于两极限位置时， 曲柄所夹的锐角。（定义）
空回行程 工作行程 C
C1
？由K=
180º+θ 180º-θ
得θ的大小？
θ
θ=180º
K-1 K+1
B B2
φ1 A
感谢领导和同事们的光临指导！
再见
ψ
曲柄等速转动情况下，摇杆往
复摆动的平均速度一快一慢，
机构的这种运动性质称为急回
D
特性。
（空回行程的平均速度大于
φ2
工作行程的平均速度的这种
B1
C1D C2D φ1 C1D C2D φ2
性质）
Φ1＞φ2
t1 ＞ t2
v2 ＞ v1
摇杆C点平均速度
演示
二、急回特性系数K
从动件空回行程平均速度 K= 从动件工件行程平均速度 =
《机械基础》
教学目标
1、掌握急回特性的有关概念 2、掌握衡量急回特性大小的参数并 能进行简单的计算
3、能分析急回特性机构的应用实例
一、急回特性的概念
空回行程
工作行程 C
C1
C2
1. 机构极位： 曲柄回转一周，与连杆两次共
线，此时摇杆分别处于两极限 位置，称为机构极位。
θ B
B2 ω φ1 A
2. 急回特性：
★曲柄摇杆机构应用实例
破碎机
★ 双曲柄机构应用实例
不等长双曲柄机构： 如：惯性筛
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。
铰链四杆机构教案(公开课)
铰链四杆机构教案(公开课)1000字一、教学目标1. 了解铰链四杆机构的基本结构和工作原理；2. 掌握铰链四杆机构的运动规律和设计方法；3. 提高学生的综合应用能力和动手实验能力。
二、教学内容1. 铰链四杆机构的基本概念和结构组成；2. 铰链四杆机构的运动规律和机构设计方法；3. 铰链四杆机构的应用实例。
三、教学方法1. 经典案例分析法：通过学习经典的铰链四杆机构案例，让学生了解其运动特点和设计方法；2. 实验教学法：通过小组实验，让学生亲手搭建铰链四杆机构，并观察其运动规律；3. 讲解法：通过讲解和演示，让学生理解铰链四杆机构的原理和应用。
四、教学步骤1. 铰链四杆机构的基本概念和结构组成（20分钟）a. 铰链四杆机构的定义和基本结构；b. 铰链四杆机构的组成和分类；c. 铰链四杆机构的运动特点。
2. 铰链四杆机构的运动规律和机构设计方法（60分钟）a. 通过经典案例分析法，学习铰链四杆机构的运动规律和机构设计方法；b. 讲解铰链四杆机构的运动规律和设计方法，并结合图示进行演示；c. 利用小组实验让学生亲手搭建铰链四杆机构，观察其运动规律，并体验设计的过程。
3. 铰链四杆机构的应用实例（20分钟）a. 通过案例分析法，让学生了解铰链四杆机构的应用领域；b. 了解铰链四杆机构在机械工程、汽车工程、航空航天等领域的应用。
五、教学评价1. 学生的考试成绩：通过考试来评价学生对铰链四杆机构的理解程度；2. 实验报告的评价：通过学生的实验报告来评价其动手实验能力和综合应用能力；3. 学生的提问回答：通过学生的提问和回答来评价其对铰链四杆机构的理解程度和交流能力。
铰链四杆机构各类变形情况
/jxsj/wang_luo_ke_cheng/2/2.1.htm
2012-8-14
2.1 铰链四杆机构的基本类型及运动特性
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二、四杆机构的运动特性
1.转动副为整转副的条件 机构中具有整转副的构件是关键构件，因为只有这种构件才有可能用电机等连续转动的装置来驱动。 若具有整转副的构件是与机架铰接的连架杆，则该构件即为曲柄。 以图示的铰链四杆机构为例，说明转动副为整转副的条件：
b. 反平行四边形机构 两曲柄长度相同，而连杆与机架不平行的铰链四杆机构，称为反平行四边形机构。如图示。
/jxsj/wang_luo_ke_cheng/2/2.1.htm
2012-8-14
2.1 铰链四杆机构的基本类型及运动特性 应用实例： 汽车车门开闭机构：
搅拌器机构： /jxsj/wang_luo_ke_cheng/2/2.1.htm 2012-8-14
2.1 铰链四杆机构的基本类型及运动特性
页码，2/13
（2）双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄，称为双曲柄机构。
通常情况下，当主动曲柄连续等速转动时，从动曲柄一般不等速转动。 应用实例： 惯性筛机构：
动件的往复摆角均为 。由图可以看出，曲柄相应的两个转角φ1和φ2为：
式中，θ为摇杆位于两极限位置时曲柄两位置所夹的锐角，称为极位夹角。 急回特性：摇杆回程平均速度大于工件行程的平均速度。 表示急回特性的程度用行程速比系数K表示，则
K
如已知K，即可求得极位夹角θ，即
m 2 t1 1 180 m1 t 2 2 180
2.1 铰链四杆机构的基本类型及运动特性
页码，10/13
除以上分析方法外，机构成为双摇杆机构时，LAB 的取值范围亦可用以下方法得到：对于以上给定的 杆长，若能构成一个铰链四杆机构，则它只有三种类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。故分 析出机构为曲柄摇杆机构、双曲柄机构时LAB 的取值范围后，在0～220mm之内的其余值即为双摇杆机构时 LAB 的取值范围。 例2： 图示的插床用转动导杆机构（导杆AC 可作整周转动），已知LAB =50mm， LAD =40mm，行程速度变 化系数K=2。求曲柄BC的长度LBC 及插刀P的行程s。
机械原理典型例题(第四章连杆机构)10-12
2011.10
例1：铰链四杆机构，LBC=500，LCD=350， ：铰链四杆机构， ， ， LAD=300，AD为机架。问： 为机架。 ， 为机架 为曲柄， （1）若为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求LAB的最 ）若为曲柄摇杆机构， 为曲柄 的最小值；（ ；（3） 大值；（ ；（2）若为双曲柄机构， 大值；（ ）若为双曲柄机构，求LAB的最小值；（ ） 若为双摇杆机构， 的取值范围。 若为双摇杆机构，求LAB的取值范围。 (1)曲柄摇杆机构： 曲柄摇杆机构： 曲柄摇杆机构 AB为曲柄，LAB=Lmin 为曲柄， 为曲柄 满足杆长条件L 满足杆长条件 AB+LBC≦LCD+LAD (2)双曲柄机构： 双曲柄机构： 双曲柄机构 AD杆为最短，LAD=Lmin ， 杆为最短， 杆为最短 满足杆长条件 ①Lmax=LBC， LAB<LBC， LAD+LBC≦LAB+LCD ②Lmax=LAB，LAB>LBC LAD+LAB≦LBC+LCD
1.选择题 选择题: 选择题
(6)对于 型曲柄摇杆机构，摇杆慢行程摆动方向与曲柄转向 A 对于I型曲柄摇杆机构 摇杆慢行程摆动方向与曲柄转向_____。 对于 型曲柄摇杆机构， 。 A. 相同 B.相反 相反 (7)对于 型曲柄摇杆机构，最小传动角出现在曲柄与机架 B 对于II 对于 型曲柄摇杆机构，最小传动角出现在曲柄与机架______ 共线位置。 共线位置。 A. 重叠 B. 拉直 (8)曲柄摇杆机构 曲柄摇杆机构________存在急回特性。 存在急回特性。 曲柄摇杆机构 存在急回特性 B A . 一定 B. 不一定 C. 一定不 (9)平面四杆机构所含移动副的个数最多为 B 平面四杆机构所含移动副的个数最多为________。 平面四杆机构所含移动副的个数最多为 。 A. 一个 B. 两个
铰链四杆机构的急回特性
破碎机
★ 双曲柄机构应用实例
不等长双曲柄机构： 如：惯性筛
惯性筛机构
插床主运动机构：自学
反向平行双曲柄 机构：
如： 车门启闭机构
★ 摆动导杆机构应用实例
练一练 计算
如图所示，θ=30°，该机构的急回特性
系数k为多少？
空回行程
解： k= 180º+θ18源自º-θ工作行程 Cψ
曲柄等速转动情况下，摇杆往
复摆动的平均速度一快一慢，
机构的这种运动性质称为急回
D
特性。
（空回行程的平均速度大于
φ2
工作行程的平均速度的这种
B1
C1D C2D φ1 C1D C2D φ2
性质）
Φ1＞φ2
t1 ＞ t2
v2 ＞ v1
摇杆C点平均速度
演示
二、急回特性系数K
从动件空回行程平均速度 K= 从动件工件行程平均速度 =
《机械基础》
教学目标
1、掌握急回特性的有关概念 2、掌握衡量急回特性大小的参数并 能进行简单的计算
3、能分析急回特性机构的应用实例
一、急回特性的概念
空回行程
工作行程 C
C1
C2
1. 机构极位： 曲柄回转一周，与连杆两次共
线，此时摇杆分别处于两极限 位置，称为机构极位。
θ B
B2 ω φ1 A
2. 急回特性：
ψ D
φ2 B1
分析关系：
观察
K=
180º+θ 180º-θ
？θ=0º，k=?，表示？
k=1，无急回特性
？θ≠0º，k=?，表示？ K>1，有急回特性
？θ↗，k如何变化，表示？ k ↗ ，急回特性愈显著
第二章 铰链四杆机构
2．平面四杆机构的极限位置
曲柄摇杆机构、摆动导杆机构和曲柄滑块机构中，当曲柄为原 动件时，从动件作往复摆动或往复移动，存在左、右两个极限位置， 如图6-17所示。内燃机活塞连杆机构中活塞的上止点和下止点即曲 柄滑块机构的两极限位置。
3．压力角和传动角
在不计摩擦力，惯性力和重力时，从动件上受力点的速度方向与所 受作用力方向之间所夹的锐角，称为机构的压力角，用a表示。
图6-6所示的机车驱动轮 联动机构是正平行双曲柄机构 的应用实例。图6-7所示为车 门启闭机构，是反平行双曲柄 机构的一个应用，它使两扇车 门朝相反的方向转动，从而保 证两扇门能同时开启或关闭。
在正平行双曲柄机构中， 当各构件共线时，可能出现从 动曲柄与主动曲柄转向相反的 现象，即运动不梯形；当汽车 转弯时，两摇杆摆过不同的角 度，使两前轮转动轴线汇交于 后轮轴线上的O点，以确保车 辆转弯的每一瞬时，四个轮子 与地面之间均绕O点作纯滚动。
A、曲柄 B、连杆 C、摇杆 D、机架
3、能够实现回转运动与直线往复运动转换的平面四杆机构是—— —— 。
A、曲柄摇杆机构 B、曲柄滑块机构 C、导杆机构 D、摇 块机构
4、曲柄滑块机构当以————为主动件时，会出现“死点”现象。
A、曲柄 B、滑块 C、连杆
5、将曲柄摇杆机构的————长度取无穷大时，曲柄摇杆机构 中的————将转化为沿直线运动的滑块，成为曲柄滑块机构。
曲柄滑块机构的演化过程：
曲柄滑块机构的性质：
曲柄滑块机构的应用：
2．导杆机构
若将图6-9所示的曲柄滑块机构的构件作为机架，则曲柄滑块机构就 演化为导杆机构，连架杆对滑块的运动起导向作用，称为导杆，它包括 转动导杆机构和摆动导杆机构两种形式。如图6-10所示，导杆均能绕机 架作整周转动，称为转动导杆机构。如图 6-11所示，导杆4只能在某一角度内 摆动，称为摆动导杆机构。导杆机构 具有很好的传力性能，常用于插床、 牛头刨床和送料装置等机器中。
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• 自卸汽车的卸料机构
应用
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• 从图中可以看出曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的摇杆长 度来决定的。
• 曲柄滑块机构可以分为两类：1偏置曲柄滑块机构，摇杆 长度大于e>0 如图所示
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• 图示的滑块中心移动轨迹不通过曲柄中心时，存在急回特 性，滑块行程不是曲柄长度的两倍。
• 对心曲柄滑块机构 。摇杆长度大于e=0 如图所示
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反相平行四杆机构应用
车门开闭机构
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11
双摇杆机构的应用
C
E
B
D
Q A
鹤式起重机
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双摇杆机构特例：等腰梯形机构
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A
D
E
B
C
汽车转向机构
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曲柄滑块机构是有曲柄摇杆机构演化得来的 下图为曲柄滑块机构的示意图
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四杆机构演化定义
扩大转动副： 使转动副变为移动副。
3
1 2
汽车刮雨器
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6
缝纫机踏板机构是以踏板（摇杆）为主动件的曲柄摇杆 机构，有死点位置
3 2
4 1
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双曲柄机构的应用
C
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B 1
4D A
6E
惯性筛机构
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平行四边形机构实例1
天平
B
C
火车轮
A
D
升降平台
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平行四边形机构实例2
C B
A
D
播种机料斗机构
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1.曲柄滑块机构在内燃机中的应用
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3
曲柄摇杆机构在生产中应用很广泛，图示为一些应用实例。 图示的设备都是以曲柄为主动件，摇杆为从动件组成的机构。
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曲柄摇杆机构应用
C
2
3
B1
4
D
A
雷达天线的俯仰机构
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汽车刮雨器是一 个曲柄摇杆机构， 构件1（曲柄）做 等速转动通过连 杆2带动连架杆3 （摇杆）实现刮 雨效果。
• 2 摆动导杆机构就是固定了连杆为机架，滑块与曲柄直接 相连 。 如图所示：
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应用：牛头刨床
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移动导杆机构
• 移动导杆机构就是以滑块为固 定机架，演化来的。如图所示
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应用：压力水井
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曲柄摇块机构
• 曲柄摇块机构就是以连杆为固 定机架，滑块不曲柄直接相连。 如图所示
铰链四杆机构的应用
Байду номын сангаас高鹏 讲
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1
平面连杆机构的组成
平面连杆机构：各构件是用销轴、滑道等方式连接起来 的，各构件间的相对运动均在同一平面内或互相平行的 平面内。最简单的平面连杆机构是由四个杆件组成的， 简称平面四杆机构。由四个构件通过转动铰链联结而成 的机构，称为铰链四杆机构。
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2
曲柄摇杆机构的应用实例
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偏心轮机构
• 在曲柄滑块机构（曲柄摇杆机 构）中，若曲柄很短，可将转 动副B的尺寸扩大到超过曲柄长 度，则曲柄AB就演化成几何中 心B不与转动中心A重合的圆盘， 该圆盘称为偏心轮，含有偏心 轮的机构称为偏心轮机构。
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转动导杆机
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19
应用
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摆动导杆机构