曲柄摇杆机构演化
铰链四杆机构的演化及应用
铰链四杆机构的演化及应用摘要:铰链四杆机构及其演化在机器中的应用是相当广泛的，它以各式各样的演化形式应用于我们生活中的各行各业，具体来说，它都能有哪些演化，是怎么演化而来的，这些演化而得到的新的机构又会分别应用于什么场所。
关键词:铰链四杆机构；滑块；曲柄；导杆铰链四杆机构中最基础的机构当属曲柄摇杆机构了，其是在最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和且最短杆的相邻杆为机架时而得到的，应用实例是非常多，比如雷达天线俯仰机构、容器搅拌机构、缝纫机的脚踏板机构等。
在曲柄摇杆机构的基础上，如果以不同长度的杆件做为机架，还可以得到双曲柄机构和双摇杆机构，象机械中见到的惯性筛，插床机构，车门启闭机构等都是双曲柄机构；而常用到的车辆的前轮转向机构，飞机起落架，港口起重机等的相对部位都是双摇杆机构。
但铰链四杆机构的应用重点并不仅限于曲柄摇杆机构，而是在曲柄摇杆机构的基础上，演化而得到的一系列相应机构，才是铰链四杆机构应用的实质所在，其都应用在我们的日常生活中，与我们非常接近。
构件间只有低副连接的机构称为连杆机构，也称为低副机构。
几个构件通过低副联接，且所有构件均做平行于某一平面的平面运动的机构称为平面连杆机构。
由四个构件（包括固定的机架）通过低副连接而成的平面连杆机构，则称为平面四杆机构。
它是组成多杆机构的基础，是平面连杆机构中最常见、最简单、应用最广泛的形式。
铰链四杆机构是所有运动副均为转动副的平面四杆机构，它是平面四杆机构最基本的形式，其它形式的平面四杆机构都是由它演化而来。
平面连杆机构具有润滑条件好、磨损较轻；构件结构简单，加工方便，工作可靠；由于组成运动副为低副，所以组成运动副的两构件之间为面接触，因而单位面积承受的压强小，可以承受较大载荷；根据不同的工作需要，能实现复杂的运动规律，获得多种运动轨迹；能方便的实现转动、摆动和移动等基本运动形式及之间的转换等优点。
但是也具有机构中各构件在运动时产生的惯性力不适用于高速的场合；低副中存在间隙会引起运动误差，设计计算比较复杂，整个机构存在较大的累积误差；累积误差又产生运动误差，不能准确反映机构运动要求，不能实现精确的运动规律等缺点。
1.曲柄摇杆机构
二、凸轮机构
凸轮廓线设计
设计方法：作图法，解析法 已知 γ0,e,S ,ω 转向。 作图法设计凸轮轮廓
反转法原理
1
2
3
4
O
r0
5
6 7 8
二、凸轮机构
手摇唧筒
一、平面连杆机构
平面四杆机构有曲柄的条件
B
b
C
aA d
c
D
（若1能绕A整周相对转动，则存在两个特殊位置）
a+d≤b+c
(1)
b<c+d-a即a+b≤c+d
(2)
c<b+d-a即a+c≤b+d
(3)
一、平面连杆机构
(1)+(2)得2a+b+d≤2c+b+d即a≤c (1)+(3)得 a≤b (2)+(3)得 a≤d
一、平面连杆机构
机构中从动件与连杆共线的位置称为机构的死点位置。 2. 死点的利用： 若以夹紧、增力等为目的，则机构的死点位置可以加以 利用。
B2
A
D
C2
B1 C1
地面 飞机起落架机构
一、平面连杆机构
3. 死点的克服
对传动机构来说，有死点是不利的，应采取措施
使其顺利通过。 措施： 加装飞轮，增大惯性；
1800-∠BCDmax ，由公式可知，当φ = 1800时，
有∠BCDmax 。即曲柄与机架拉值共线时，机构将出现
最大值。
2C
B
1 1
vc
F
3
maCx 2
A
4
D B2
A
D
一、平面连杆机构
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。
曲柄摇杆机构演化
• 引言 • 曲柄摇杆机构基本原理 • 曲柄摇杆机构演化历程 • 典型案例分析 • 关键技术与挑战 • 未来发展趋势与前景展望
目录
01
引言
目的和背景
探究曲柄摇杆机构的演化过程
01
通过对曲柄摇杆机构历史发展的梳理，了解其结构、原理和设
计方法的演变。
分析曲柄摇杆机构的应用领域
02
阐述曲柄摇杆机构在各个领域中的具体应用，如机械工程、航
现代高精度、高效率及智能化趋势
高精度要求
随着现代工业对机械设备精度要求的不断提高，曲柄摇杆机构的设计、制造和装配精度也 相应提升，以确保机械设备的稳定运行和高效性能。
高效率追求
为提高机械设备的运行效率，现代曲柄摇杆机构采用轻量化设计、高性能材料等先进技术 ，减少能量损失，提高传动效率。
智能化发展
随着计算机技术和人工智能技术的不断进步，曲柄摇杆机构的智能化水平不断提升。通过 引入传感器、控制系统等先进技术，实现机构的自适应调节、故障诊断和远程监控等功能 ，提高机械设备的智能化程度和运行可靠性。
04
典型案例分析
案例一：汽车发动机气门驱动系统
曲柄摇杆机构在汽车发动机气门驱动系统中的应用
通过曲柄的旋转运动，驱动摇杆进行往复运动，从而控制气门的开启和关闭。
优点
结构简单、紧凑，能够实现高速运动和高精度控制。
缺点
由于机构中存在间隙和摩擦，容易产生磨损和噪音。
案例二：工业机器人关节驱动系统
曲柄摇杆机构在工业机器人关节驱动系统中的应用
传动效率
曲柄摇杆机构的传动效率取决于机构 的摩擦、间隙以及负载等因素。为了 提高传动效率，需要优化机构设计、 减少摩擦和间隙，并合理选择负载。
2024最新国开电大《机械设计基础》形考任务2答案(西安)
形考任务二1.铰链四杆机构都有摇杆这个构件。
（×）2.在平面四杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即有连杆就必有曲柄。
（×）3.在曲柄摇杆机构中，摇杆的回程速度一定比工作行程的速度要慢。
（×）4.曲柄的极位夹角Ɵ越大，机构的急回特性也越显著。
（√）5.铰链四杆机构中，传动角越大，机构传力性能越高。
（√）6.在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。
（×）7.曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。
（√）8.曲柄滑块机构曲柄为主动件时，有死点位置。
（×）9.对于曲柄滑块机构来说，取不同的构件做机架，可以得到定块机构、摇块机构和导杆机构等。
（√）10.构件的强度要求，就是构件有足够的抵抗变形的能力。
（×）11.构件的刚度要求，就是构件有足够的抵抗破坏的能力。
（×）12.下图所示的平面四杆机构中，各杆长度分别为a=25mm、b=90mm、c=75mm、d=100mm。
若杆AB是机构的主动件，AD为机架，机构是_______。
（B ）A.双曲柄机构B.曲柄摇杆机构C.双摇杆机构D.曲柄滑块机构13.根据下图所示机构的尺寸和机架判断铰链四杆机构是_______。
（C ）A.双曲柄机构B.曲柄摇杆机构C.双摇杆机构D.曲柄滑块机构14.在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得双曲柄机构，其机架应取_______。
（A ）A.最短杆B.最短杆的相邻杆C.最短杆的相对杆D.任何一杆15.平面四杆机构无急回特性时，行程速比系数_______。
（C ）A.大于1B.小于1C.等于1D.等于016.为保证四杆机构良好的传力性能，_______不应小于最小许用值。
（B ）A.压力角B.传动角C.极位夹角D.啮合角17.曲柄滑块机构中，曲柄为主动件时，_______为死点位置。
（C ）A.曲柄与连杆共线时的位置B.摇杆与连杆共线时的位置C.不存在D.曲柄与连杆成90°18.凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮的_______所决定的。
曲柄摇杆机构PPT课件
应用：
要求机构在工作 时，连杆BC上悬 挂重物的吊钩滑 轮中心点E的轨 迹近似为一水平 直线。以避免被 吊运的重物作不 必要的上下起伏， 引起附加动载荷。
鹤式起重机
连杆
2021/3/7
CHENLI
32
（4）综合功能
上连杆 O3
下连杆
O1
D1 上剪刀 D2 下剪刀
O4 O2
2021/3/7
CHENLI
鹤式起重机汽车前轮转向机构12平面四杆机构的演化121转动副转化成移动副对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构122取不同构件为机架可以证明低副运动链中取不同构件为机架各构件间的相对运动关系不变整周转动副双摇杆机构03600360360双曲柄机构0360036003600360自卸汽车卸料机构定块机构124扩大转动副的尺寸偏心轮机构曲柄摇块机构123变换构件形态牛头刨床21平面连杆机构的运动特性22平面连杆机构的传力特性22平面连杆机构的工作特性21平面连杆机构的运动特性211转动副为整转副的条件在铰链四杆机构中如果某个转动副能成为整转副则它所连接的两个构件中必有一个为最短杆且四个构件的长度满足杆长之和条件最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和
1
A
4
C
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D
C
3 2
B
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CHENLI
B
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C3
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偏置曲柄滑块机构
B
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2 C3
A
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对心曲柄滑块机构
铰链四杆机构的三种基本形式特点
铰链四杆机构的三种基本形式特点
铰链四杆机构的三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
所有运动
副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式，其他四杆机
构都可以看成是在它的基础上演化而来的。
1、曲柄摇杆机构的条件：连架杆之一为最短杆。
2、双曲柄机构的条件：机架为最长杆。
3、双摇杆机构的条件：连杆为最短杆。
铰链四杆机构中，按照连架杆与否可以搞整周旋转，可以将其分成三种基本形式，即
为曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。
所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式，其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。
选取其中一个构件做为机架之後，轻易与机架链接的构件称作连架杆，不轻易与机架
相连接的构件称作连杆，能搞整周调头的构件被称作曲柄，就可以在某一角度范围内往复
转动的构件称作摇杆。
如果以旋转副相连接的两个构件可以搞整周相对旋转，则称作整转副，反之称作摆转副。
曲柄摇杆机构演化1
作者：朱理
设计：潘存云
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