铰链四杆机构的设计
铰链四杆机构的组成及基本形式
工作原理：通过电 机驱动铰链四杆机 构实现雷达天线的 调整
应用领域：军事、 航空、航海等领域 的雷达系统
特点：结构简单、 调整精度高、可靠 性强
缝纫机脚踏板机构
工作原理：脚踏板通过连杆 带动曲柄转动曲柄通过摇杆 带动缝纫机针头运动
组成：包括脚踏板、连杆、 曲柄、摇杆等部件
应用：广泛应用于各种缝纫 机中实现缝纫机的自动控制
死点位置的形成：当机构的两个连杆共线时机构无法继续运动形成死点位置。
死点位置的数量：铰链四杆机构有4个死点位置分别在机构的4个极限位置。
死点位置的影响：死点位置的存在会影响机构的运动性能需要避免或利用死点位置来优 化机构的设计。
Prt Five
铰链四杆机构的实 际应用
牛头刨床机构
牛头刨床是一 种常见的机械 加工设备主要 用于刨削平面
压力角和传动角的关系：压力角和传动角是铰链四杆机构运动特性的重 要参数它们之间的关系决定了机构的运动特性 压力角和传动角的应用：在设计铰链四杆机构时需要根据压力角和传动 角的关系来选择合适的机构形式以实现预期的运动特性
死点位置
死点位置：铰链四杆机构在运动过程中某些位置会导致机构无法继续运动这些位置被称 为死点位置。
铰链四杆机构的组成及 基本形式
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 铰 链 四 杆 机 构 的 基
本形式
05 铰 链 四 杆 机 构 的 实
际应用
02 铰 链 四 杆 机 构 的 组 成
04 铰 链 四 杆 机 构 的 运 动特性
Prt One
单击添加章节标题
Prt Two
铰链四杆机构的组 成
特点：结构简单、操作方便、 易于维护
(完整word版)铰链四杆机构教学设计
《铰链四杆机构的类型及判定》教学设计一、教学设计思路本着以学生能力培养为本位，尊重学生的认知规律和职业成长规律，结合所教学生的实际情况（中职学生好动），在本次课堂教学中以铰链四杆机构的真实工作情境导入教学内容，提出本次课的工作任务，并以教学载体为主线组织教学，完成工作任务。
学生课前做模型，老师评，课后按所学新知改进模型，体现“做中学，学中做”的教学思路。
通过解析教学载体，使学生掌握知识点，培养学生的动手能力、协作能力。
二、教材分析：本课内容选自中等职业教育国家规划教材《机械基础》第六章第二节。
本教材前面五章的内容都是机械零件的静止运动，常用机构的教学内容需构建运动的思维，是一个由静向动的变化过程，学生应动起来（思维动起来、手动起来）。
在教学中，课程第一章中机构的知识得到了运用与提升，同时本学习单元内容也为后续常用机构的学习垫定了基础。
三、教学目标1、知识目标：（1）、熟悉高、低副接触的运动特点和四杆机构的组成条件。
（2）、掌握铰链四杆机构类型及其判定条件，了解其应用。
2、能力目标：（1）、课前预习并分小组制作铰链四杆机构模型，课后运用所学知识分析存在的问题，改进模型。
（2）、能够判断四杆机构是否存在曲柄，并能够根据已知条件确定四杆机构的形式。
3、情感目标：（1）、培养学生细心观察、分析问题及灵活运用所学知识解决问题的能力。
（2）、通过小组做模型，使学生养成学以致用，大胆实践的精神，同时增强同学间的团队协作意识。
四、教学重难点教学重点：铰链四杆机构曲柄存在条件的判别及四杆机构类型的确定。
教学难点：铰链四杆机构类型判定条件的应用。
教学关键：杆件的长度、位置与铰链四杆机构类型的关系突破：做模型、动画、课件五、教学准备1、学生准备（1）、知识储备：掌握运动副、构件、铰链四杆机构的组成等知识；具备初步分析机构运动特点能力。
（2）、预习新课，并在课前试做铰链四杆机构。
2、教师准备（1）、准备制作铰链四杆机构的材料、课件、动画、教案、教学载体。
铰链四杆机构的教学设计与反思
铰链四杆机构的教学设计与反思铰链四杆机构的教学设计与反思一、教学目标1、理解铰链四杆机构的基本概念及结构特点；2、熟练掌握运用铰链四杆机构的设计方法及规律；3、了解并分析铰链四杆机构的运动机理；4、能够有效地运用铰链四杆机构进行设计及研究。
二、教学内容1、铰链四杆机构的概念及结构特点；2、铰链四杆机构的运动状态计算方法；3、铰链四杆机构的设计步骤；4、铰链四杆机构的特殊结构设计；5、铰链四杆机构的新型运动机理研究与应用。
三、教学方法1、理论讲授：对铰链四杆机构的特点及其运动机理、设计方法等方面进行理论性讲授；2、综合性实验：根据课程所学，进行铰链四杆机构的分析及设计，实现具体的机构设计，观察实验运行的状态；3、设计研究：针对铰链四杆机构的特殊结构场合，重点考虑运动机理的优化，进行能源消耗的估算；4、综合性反思：深入思考本次课程的思想，总结及分析学习的情况，并形成一定的总结报告。
四、教学评价1、理论考试：对学生的理论学习情况进行考核，测试学生对本次课程的理解程度；2、实验评估：评估学生实验的设计思路及解决方案，分析学生解决问题的思路及方法；3、设计研究：考核学生在新型铰链四杆机构的设计研究中的积极性，考察学生的创新能力；4、反思总结：检验学生对本次课程的思想及专业技能的学习情况，提出未来发展的对策建议。
五、教学反思本次课程的教学设计以实践性为主，注重实验操作实现设计的方法，掌握铰链四杆机构的设计流程、参数估算方法及分析结果判断等环节，有效提高学生的设计及分析能力。
但由于课程时间的有限，理论基础的学习时间不能达到理想的效果，从而影响实验设计准确性及分析能力的提高。
本次教学设计的反思也提示，在未来的课程设计中，需要在理论学习和实践性操作之间寻求一个合理的比例，有效地提高学生的学习效果。
铰链四杆机构
2、图示：在机构简图中，小圆圈表示铰链，线段表示构件；带一组短斜线的线段或者两固定铰 链间的家乡连线，表示机构中固定不动的构件。
3、铰链四杆机构中各构件名称 机架：机构的固定构件，如杆4 。 连杆：不直接与机架连接的构件，如杆2。 连架杆：与机架用转动副相连接的构件，
机构两极限位置：
B1C1D C2B2A
双摇杆机构
由于曲柄是连架杆，整转副处于机架上，才能形成曲柄。所以，具有整转副的铰链四杆机构 是否存在曲柄，还应根据选择何杆为机架来判断。
铰链四杆机构类型的判断条件：
1 在满足杆长和的条件下： （1）取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，该
机构为双曲柄机构。 （2）取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个整
转副，该机构为曲柄摇杆机构. （3）取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，
该机构为双摇杆机构。
五、曲柄滑块机构及其演化形式 通过用移动副取代转动副、变更杆件长度，变更机架和扩大转动副等途径，可得到铰链四杆机构的其 它演化形式。
曲柄滑块机构： 改变构件的形状和运动副
双曲滑块机构的应用 内燃机气缸
平行双曲柄机构
反向双曲柄机构 连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等，曲柄转向相反的双曲柄机构。
反向双曲柄机构
双曲柄机构的应用 惯性筛
天平
汽车车门启闭
火车驱动轮连动机构
三、双摇杆机构 两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。
B 1
2 C
3
A
D 4
铰链四杆机构中两连架杆均为摇杆。
铰链四杆机构
本节要点
1、铰链四杆机构的组成及基本形式。 2、曲柄摇杆机构 3、双曲柄机构 4、双摇杆机构
铰链四连杆机构说课PPT课件
04
铰链四连杆机构的运动学分析
平面运动学
平面运动学研究四连杆机构在平面内的运动，包括连杆的长度、角度、速度和加速 度等参数。
平面运动学主要通过解析几何和向量运算等方法进行分析，建立数学模型，描述四 连杆机构的运动规律。
平面运动学分析有助于理解四连杆机构的运动特性，为优化设计提供理论依据。
空间运动学
铰链四连杆机构说课ppt 课件
• 引言 • 铰链四连杆机构概述 • 铰链四连杆机构的结构分析 • 铰链四连杆机构的运动学分析 • 铰链四连杆机构的设计与优化 • 铰链四连杆机构的实践与应用 • 总结与展望
01
引言
主题介绍
铰链四连杆机构的定义
铰链四连杆机构的重要性
铰链四连杆机构是一种由四个杆件通 过铰链连接而成的机械机构，常用于 实现某些特定的运动轨迹或运动规律。
空间运动学研究四连杆机构在三 维空间中的运动，考虑了机构的
旋转和平移等自由度。
空间运动学需要利用三维坐标系 和向量运算进行建模，分析机构 的位置、姿态、速度和加速度等
参数。
空间运动学分析能够全面揭示四 连杆机构的运动特性，为复杂运 动要求的机构设计提供支持。
运动仿真与分析
运动仿真与分析通过计算机模拟技术， 对四连杆机构的运动过程进行实时模 拟和分析。
提出了一种新的铰链四连杆机构设计理念 ，通过优化算法提高了其性能，为相关领 域提供了新的解决方案。ຫໍສະໝຸດ 未来研究方向与展望研究方向
深入研究铰链四连杆机构的动 态特性、优化算法和新型应用
领域。
技术发展
随着科技的进步，探索铰链四 连杆机构与其他先进技术的结 合，如人工智能、大数据等。
实际应用
加强与企业的合作，将铰链四 连杆机构应用于更多工程领域 ，推动其产业化进程。
《铰链四杆机构课件》课件
# 铰链四杆机构课件 什么是铰链四杆机构 定义铰链四杆机构，铰链连杆的结构及原理，四杆机构的结构及原理。
铰链四杆机构的应用
汽车四连杆机构
探讨汽车悬挂系统中的四连杆机构设计和应用。
桥式起重机移动机构
介绍桥式起重机移动机构中的铰链四杆机构设计和应用。
叉车叉臂上升机构
解析叉车叉臂上升机构中的铰链四杆机构设计和应用。
铰链四杆机构的设计
1
设计铰链四杆机构的基本步骤
详细阐述设计铰链四杆机构的基本步骤和方法。
2
设计案例分析
通过实际案例分析铰链四杆机构的设计过程和技巧。
3
常见设计问题及解决方案
探讨在铰链四杆机构设计过程中常见的问题和相应的解决方案。
铰链四杆机构的优缺点构等。
2 缺点
分析铰链四杆机构的缺点，如受限于运动副点的特殊要求等。
3 应用前景和发展趋势
展望铰链四杆机构在不同领域的应用前景和未来发展趋势。
结论
总结铰链四杆机构在工程领域的重要性和其广泛应用的价值。 展望未来铰链四杆机构发展的方向和可能的创新应用。
参考文献
引用相关文献和资料，供学习者进一步了解铰链四杆机构的理论和实践。
铰链四杆机构
3. 机构类型： 低副机构
运动副
构件之间直接接触且 产生一定旳相对运动旳联接。
两个构件构成旳运动
副一般有三种形式联接起来， 即点接触、线接触和面接触。
转动副
低副
运
移动副
动
副
齿轮副
高副
凸轮副
常见运动副
转动副
移动副
凸轮副
齿轮副
螺旋副
4. 铰链四杆机构旳功能
（1）能实现复杂旳平面运动 （2）动力传递、变化运动旳形式
111 11
CC 3334
22 B
自卸卡车举升机构
(3)选不同旳构件为机架
B
1
2 3
B
1
2 3
A
4C
曲柄滑块机构
A
4C
摇块机构
B
1
2 3
A
4C
导杆机构
A1 B
42
C3
A
44A
1 B
2
3C
直动滑杆机构 手摇唧筒 这种经过选择不同构件作为机架以取得不同机构旳措施称为： ----机构旳倒置
例：选择双滑块机构中旳不同构件
B
飞机起落架
F
工件 A
B B2 C 2C γ=0
11
33
A
4 T
钻孔夹具
P P DD
2.平面四杆机构旳演化型式 (1) 变化构件旳形状和运动尺寸
曲柄摇杆机构 对心曲柄滑块机构
曲柄滑块机构
偏心曲柄滑块机构
s
φ
s=l sin φ
双滑块机构
正弦机构
(2)变化运动副旳尺寸
(3)选不同旳构件为机架
铰链四杆机构
设计：潘存云
Q
Q A
搅拌机构
E
鹤式起重机 要求连杆上E点的轨 迹为一条水平直线 要求连杆上E点的轨 迹为一条卵形曲线
给定的设计条件： 1)几何条件（给定连架杆或连杆的位置） 2)运动条件（给定K）
3)动力条件（给定γmin）
设计方法：图解法、解析法、实验法
一、按给定的行程速比系数K设计四杆机构 C2 1) 曲柄摇杆机构 已知：CD杆长，摆角φ及K， E 设计此机构。步骤如下： θ φ ①计算θ＝180°(K-1)/(K+1); ②任取一点D，作等腰三角形 A 腰长为CD，夹角为φ; ③作C2P⊥C1C2，作C1P使 ∠C2C1P=90°－θ,交于P;
第2章 平面连杆机构
§2－1 铰链四杆机构的基本型式和特性 §2－2 铰链四杆机构有整转副的条件 §2－3 铰链四杆机构的演化 §2－4 平面四杆机构的设计
§2－1 铰链四杆机构的基本型式和特性
应用实例： 内燃机、鹤式吊、火车轮、手动冲床、牛头刨床、椭圆 仪、机械手爪、开窗户支撑、公共汽车开关门、折叠伞、 折叠床、 牙膏筒拔管机、单车制动操作机构等。 定义：由低副（转动、移动）连接组成的平面机构。 特征：有一作平面运动的构件，称为连杆。 特点： ①采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损 形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。 ②改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。 ③连杆曲线丰富。可满足不同要求。
设计：潘存云
φ=θ
D
3) 曲柄滑块机构 已知K，滑块行程H，偏 距e，设计此机构 。 ①计算: θ ＝180°(K-1)/(K+1); ②作C1 C2 ＝H
H C1
90°-θ
C2
90°-θ
A
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某机器设备在运行时其内部某一构件可能会产生位移，可能出现的位移值范围为：-10~+10mm ，请设计一个以铰链四连杆为传动机构的监测仪表，使之能实时监测出该机器设备的位移量，所监测的位移量采用机械式表盘显示出来供巡查人员查看。
设计工作及要求包括：
1. 要求对位移的测量精度达到0.05mm ；
2. 传递距离不小于0.5m ；
3. 画出机构的运动简图；
4. 设计出各杆件的长度，并说明各杆件的加工要求（含加工等级，直线度或平面度，孔或轴的圆柱度，必要处给出粗糙度等级）；
5. 回转副的销轴请采用标准件，并给出所选用标准件的尺寸及加工精度；
6. 绘制在机构的运动范围内传递角的变化曲线；
7. 依据所设计的机构及传动比方程，计算机构的非线性误差； 8. 合理估计杆件加工误差、标准件加工误差等对测量精度的影响
解题思路如下：
一、 机构的设计
右图1为所设计的铰链四杆机构，杆AB 、BC 、CD 、AD 的长度分别为a 、b 、c 、d 。
由铰链四杆机构的传动特性可得到主动件AB 的转角φ和从动件CD 的转角ψ之间的关系及传动比i 如下：ψ=arctan asinφ
d−acosφ+arccos
a 2−
b 2+
c 2+
d 2−2adcosφ2c√a 2+d 2−2adcosφ
（公式5-8）、i=
dψdφ
=
a
a 2+d 2−2adcosφ
[dcosφ−a −
dsinφ（a 2+b 2−c 2+d 2−2adcosφ）√4b 2c 2−（a 2−b 2−c 2+d 2−2adcosφ）
2
] （公式5-10）.当∠ABC =∠BCD =
90ο时，这有cos φ=
a−c d
，sin φ=b
d
，
d 2−b 2=（a −c ）2
将这些式子代入传动比公式（5-10）可得到i =−a
c . 在
此位置时该铰链机构是线性的.
设该设计的机构时近似线性的铰链四杆机构，传动比i=-8，其中EF 杆
为机器设备内部的一构件，它能在此位
置左右移动10mm ，带动铰链转动从而使AB 杆发生转动，传递到CD 杆上转
化为刻度盘上指针的转动，从而达到监测机器内部构件位移量的监测。
设AF ∶AB =2∶3,刻度盘上的最小分度为0.1ο. 若EF 杆每移动0.05mm 时，刻度盘上的指针能转动0.1ο（即一个最小分度值），则可以说该位移的测量精度达到0.05mm. 在此测量精度下，主动件AB 的最大转角范围φg =
0.18
∗20
0.05=5ο（即能在此位置左右各摆动2.5ο），
则由于在该位置是线性的，从动件CD （即指针）最大摆动范围为ψg =8∗5ο=40ο. 由于
φ ψ 图1
AB杆的摆角很小，故EF杆的运动位移s与AF杆转动的路程可认为相等（对精度的影响几
乎可忽略，因为转动的角度很小），则有ψg=|i|∗φg=|i|∗s
|AF|180
π
=2160
aπ
s，即s=a
12
∗ψg，
∵a=3
2|AF|=3
2
0.05
0.1
8
π
180
=343.77mm，∴s=0.5ψg（即可从EF杆移动的位移s可以求出指针
的转角ψg，也可以反过来由指针的转角ψg得出EF杆（即机器内部构件）的位移量.
二、机构杆长及机构非线性误差的确定
∵a=343.77mm,|AB|=2
3a, a
c
=8 ，∴c=42.97mm. d=√（a−c）2+b2（公式1），
此时主动件AB的转角φο=cos−1a−c
d
（公式2）. 由于题目要求传递距离至少是500mm，即
|DF|的长度至少是500mm.由于b<|DF|，故当b至少取500mm时一定能满足传递距离至少
为500mm. 可分别取b为580mm、660mm、740mm、820mm、900mm ，分别代入（公式1）可得到d为653.36mm、725.31mm、798.80mm、873.43mm、948.95mm，从而得到此时的主动件AB的转角φο分别为62.59ο、65.50ο、67.88ο、69.86ο、71.52ο.因为主动件AB在两个极限位置处（此时φ分别为（φο−2.5ο）、（φο+2.5ο））的非线性误差δ最大，故只需要求出此处的非线性误差即可，将b、d及极限处的φ再分别代入公式（5-10）求得此时的
传动比i，由δ=i+8
−8
∗100%可得到对应的非线性误差，如表1所示
故可以取杆长b长度为820mm，得到杆长d=873.43mm，主动件AB的起始转角φο为69.86ο. 各杆件的加工等级均采用8级，AB杆的直线度采用7级，CD杆的直线度采用8级，BC杆和AD杆的直线度采用6级，回转副的销轴采用公称直径为10mm、加工精度为0.05mm的标准件，则实际需要的各杆件长度a、b、c、d应分别为338.77mm、815mm、37.97mm、868.43mm.
三、在机构运动范围内传递角γ随着主动件AB的转角φ的变化曲线
在图1中，|BD |2=a 2+d 2−2adcosφ，|BD |2=b 2+c 2−2bccos∠BCD ，由这两个式子可得到∠BCD =
cos −1b 2+c 2−a 2−d 2
+2ad cos φ2bc
.则有传递角γ={
∠BCD
180−∠BCD ∠BCD 为锐角∠BCD 为钝角
，其中
φο−2.5ο≤φ≤φο+2.5ο 即67.36ο≤φ≤72.36ο.用matlab 软件可得到传递角γ随着主动件AB 的转角φ的变化曲线如下图所示
传递角γ 传递角 γ
主动件AB 的转角φ /度
单位/度。