判断铰链四杆机构的类型[知识研究]
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。
《铰链四杆机构类型判别》说课稿
《铰链四杆机构类型判别》说课稿济宁高新区职业中专各位评委各位老师：您们好！我说课的题目是：《铰链四杆机构类型判别》。
下面我将从教材分析，教法设计，学法指导和教学过程五个方面实行阐述。
首先是我对教材的分析。
一、教材分析1、教材的出处及地位本节课选自高教出版社李世维老师主编《机械基础》第六章第一节《平面连杆机构》中的内容-----《铰链四杆机构类型判别》。
平面连杆机构是一种常用机构，而最简单的平面连杆机构就是铰链四杆机构，本节介绍铰链四杆机构类型判别，所以，本节既是本章知识基础，又是本书的重点内容。
2、学情分析本课程的教学对象是中职机电专业一年级学生。
他们对生活中的一些相关机械结构有一定的了解，具备一定的感性理解基础。
对抽象的理论推导缺少兴趣，学习缺少主动性。
但善于观察，喜欢动脑思考，有一定的求知欲望。
3、教材处理结合学生的实际情况，我对教材做了如下处理教学内容组织思路：（1）让学生亲自操作自制的模型或观察运动着的机构简图，引导学生掌握铰链四杆机构的组成和类型。
⑵在感性理解的基础上，以任务驱动为线索，引导学生探索铰链四杆机构的特点，继而总结类型判别方法。
⑶在掌握曲柄摇杆机构和双曲柄机构特点的基础上，引导学生探索曲柄存有的条件。
具体措施：在讲授“曲柄存有的前提”（Lmin+Lmax≤L′+L″）时，把“利用数学知识，实行理论推导”的方法，换成“观察多个生活实例，发现总结规律”的方法,符合学生的现状和认知需求。
4、教学目标基于以上教材的分析，我确定了如下教学目标：（1）知识目标：1）掌握铰链四杆机构的类型及曲柄存有条件2）熟悉铰链四杆机构类型的判别方法（2）水平目标：1）培养学生观察思考的水平。
2）培养学生归纳总结规律的水平（3）情感目标： 1）激发学生的求知欲，养成积极主动地思考习惯。
2）培养学生理论联系实际的学习作风。
5.教学重点、难点确定结合教材内容和学生当前掌握的知识水平，我确立了如下教学重点和难点重点1：掌握曲柄存有的条件确立理由：因为只有准确把握了曲柄的存有条件，才能真正理解四杆机构的基本形式。
如何判断铰链四杆机构的类型
如何判断铰链四杆机构的类型教学方案设计本次课使用的外语单词类型type曲柄Crank长度Length铰链四杆机构Four bar linkage mechanism 双曲柄机构Double crank mechanism双摇杆机构Double rocker mechanism曲柄摇杆机构Crank and rocker mechanism单元教学进度步骤教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分钟）复习回顾1）铰链四杆机构的三种基本类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构，双摇杆机构。
2）铰链四杆机构各杆件的位置。
通过提问复习铰链四杆机构的三种基本类型。
铰链四杆机构各杆件的位置。
思考、在引导文上填写，回答提问。
1’1问题导入根据图片、动画和实物模型来判别铰链四杆机构的类型。
提问：如果没有运动仿真动画，也没有实物或模型可供观察，如何判断铰链四杆机构的类型？通过提问调动学生学习兴趣。
判断汽车前窗刮雨器和剪板机中铰链四杆机构的类型。
2’2分组模拟分组将自制的铰链四杆机构装配好，合作进行运动仿真填写关于杆长和类型的表格。
组织各组进行铰链四杆机构选择不同机架时，运动类型的演示。
分成将自制的铰链四杆机构用螺栓装配好，分别以不同杆件作为机架，进行运动仿真模拟，判断铰链四杆机构的类型并做好记录。
5’杆长条件Lmin +Lmax < L′+L〞类型长度（mm）70 180 200 250杆件位置机架连架杆连杆连架杆双曲柄机构连架杆机架连架杆连杆曲柄摇杆机构连杆连架杆机架连架杆双摇杆机构连架杆连杆连架杆机架曲柄摇杆机构杆长条件Lmin+Lmax＝L′+L〞类型长度（mm）70 140 180 250杆件位置机架连架杆连杆连架杆双曲柄机构连架杆机架连架杆连杆曲柄摇杆机构连杆连架杆机架连架杆双摇杆机构连架杆连杆连架杆机架曲柄摇杆机构杆长条件Lmin+Lmax >L′+L〞类型长度（mm）70 190 270 140杆件位置机架连架杆连杆连架杆双摇杆机构连架杆机架连架杆连杆双摇杆机构连杆连架杆机架连架杆双摇杆机构连架杆连杆连架杆机架双摇杆机构师生根据各组填写的表格数据，共同进行总结推理，得出曲柄存在的条件。
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。
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。
铰链四杆机构类型的判别及应用
架 杆相 对机 架运 动形 式的 不同 ， 铰链 四杆 机构可 以分 为三种 基本 型式 ： 曲柄 摇 杆 机构 、 双 曲柄机 构 、 双 摇杆 机构 。 这 三 种型 式 的区别 在 于机 构 中是否 存在 曲 柄， 这 主要 与机 构 中各 杆 的相对 长度有 关 。 由于 平面机 构运 动简 图最 显著 的特 征 是它 撇开 了物体 的具 体 形状 与尺 寸 ， 表达 了构 件 与构件 之 间的 相对运 动 关 系。 机 构 中各杆 的相对 长度 不是 构件 的实 际长度 ， 而 是相邻 的 回转副 之间 的距 离， 它与构 件 的具体 形状无 关 。 所 以我们在 研究 铰链 四杆 机构 时为 了使 问题 简 化， 用 平 面机构 运动 简 图来揭 示机 构 的运动 规律 和特性 。 铰链 四杆 机构 类 型的 判别 铰链 四杆机构 三种基本 类型的 不同点主要 是它 的连架杆 是否为 曲柄 。 实 际 生产 中， 驱动机 械的原 动机 （ 电动 机、 内燃 机 等） —般 都是做 整周运 动的 ， 因此要 求机 构 的主动 件也 能做整 周转 动 ， 即原 动件 为曲柄 。 在 四杆机 构 中是否存 在 曲
足 ：
１ １ ＋ ｌ ４ ≤ ｌ ２ ＋ ｌ ３
（ Ｉ － １ ）
当ＡＢ 杆能 转 至位置 Ａ Ｂ ／ ／ 时， 在 ＡＢ ／ ／ Ｃ ／ ／ Ｄ中 ， 各 杆 长度 关系应 满足 ： 厶≤（ 一‘ ） ＋ 厶 即 Ｚ ＋ 上≤１ ３ ＋ １ ． （ １ － ２ ）
上 ≤（ ‘ 一‘ ） ＋
一
≤ ， 』 ｌ ≤厶， ≤‘
（ １ — — ４ ）
由式 １ － ４ 可知 ， ｌ ｌ 为 最短 杆 。 若‘ ≤‘ ， 同样 可得 到 ：
铰链四杆机构三种基本类型的判断流程
铰链四杆机构三种基本类型的判断流程铰链四杆机构三种基本类型的判断流程如下：
铰链四杆机构有曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构3种基本类型。
首先以最短杆的相邻杆为机架,则最短杆为曲柄,而与机架相连的另一杆为摇杆,则该机构为曲柄摇杆机构。
其次以最短杆为机架,则其相邻两杆均为曲柄,故该机构为双曲柄机构。
最后以最短杆相对杆为机架,则无曲柄存在,因此该机构为双摇杆机构。
平面四杆机构
平面四杆机构是由四个刚性构件用低副链接组成的，各个运动构件均在相互平行的平面内运动的机构。
这种机构的传动特点是主动曲柄和从动曲柄均以相同的角速度转动，而连杆做平动。
在铰链四杆机构中，如果某个转动副能够成为整转副，则它所连接的两个构件中，必有一个为最短杆，并且四个构件的长度关系满足杆长之和条件。
此时，如果取最短杆为机架，则得到双曲柄机构；若取最短杆的任何一个相连构件为机架，则得到曲柄摇杆机构；如果取最短杆对面构件为机架，则得到双摇杆机构。
对心曲柄滑块机构无急回特性。
机械基础《铰链四杆机构的组成、类型与判别》电子教案
练身器（视频）
①根据视频、动画观察该机构运动时有何特点(强调平面运动或相互平行平面运动
②动画中机构中的构件之间的运动副有何特点
双曲柄机构
下面两实例的工作原理留给学生自己探索。
汽车前窗刮雨器（动画）
搅拌机（动画）
雷达俯仰角度装置（动画）
（动画）（动画）
踏板（摇杆）为主动件，当脚蹬踏板时，通过连杆使带轮作整周转动。
（叫一个成绩一般的学生分析给其他学生听。
动画
车轮装置（动画）
（动画）
（动画）自卸载货汽车的翻斗：
杆向右伸出，
推动右边的摇杆摇动，
二、板书设计
铰链四杆机构的组成、分类与特性
一、铰链四杆机构的基本定义、组成。
以曲柄为主动件特性
曲柄摇杆机构应用
特性
以摇杆为主动件应用
特性
二、铰链四杆机构的类型应用
双曲柄机构平行双曲柄特性
应用
等长双曲柄特性
反向双曲柄应用
双摇杆机构特性
应用。
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业界荟萃
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曲柄存在条件
第一判定条件：最短杆与最长杆长度之 和必小于或等于其余两杆长度之和。
若不满足第一判定条件，则没有曲柄的 存在，该机构为双摇杆机构。
业界荟萃
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曲柄存在条件
第二判定条件：取那根杆为机架
（a）以最短杆的相邻杆作机架时，为曲柄摇 杆机构。
（b）以最短杆为机架时，为双曲柄机构。 （c）以最短杆的相对杆为机架时，为双摇杆
12
等腰梯形机构
定义：若双摇杆机构的两摇杆长度相等， 则称其为等腰梯形机构。
应用：前轮转向机构
D C
业界荟萃
A EE
B
13
铰链四杆机构基本类型判别
对于铰链四杆机构来说，机架和连杆总 是存在的，因此可以按曲柄的存在情况， 分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双 曲柄机构和双摇杆机构。它们的根本区 别，就在于机构内有没有曲柄存在。
能使机构起动。
业界荟萃
6
铰链四杆机构三种基本形式
双曲柄机构
特征：两个曲柄 作用：将等速回转转变
为等速或变速回转。
业界荟萃
7
双曲柄机构的运动特点
当两曲柄长度不相等时，主动曲柄作等速 转动，从动曲柄随之作变速运动。
双曲柄机构中，由于没有作反复运动的构 件，故无死点。
特例：平行双曲柄机构，反向双曲柄机构
平面连杆机构
定义：由几个刚性构件用转动副或移动副 连接组成的机构。平面连杆机构是由若干 构件以低副联接而成的机构，也称为平面 低副机构。
汽车上的应用：轿车独立悬架的连杆机构， 大客车车门开关操纵机构，轿车驻车制动 连杆机构。
业界荟萃
1
平面连杆机构
特点：能方便地实现较为复杂的平面运动；运
动惯性力难以消除，因此不适用高速的运动场
在实际生产中，对于某些往复运动的机 械，如牛头刨床，往复式运输机械等常 需要利用机构急回特性来缩短空回行程 的时间，以提高生产效率。
业界荟萃
5
曲柄摇杆机构特性
死点：在平面连杆机构中， 若以摇杆为主动件，当摇杆 在两极限位置时，连杆与曲 柄处于同一直线，此时摇杆 经连杆所施加的力必然通过 曲柄的回转中心，使其不能 获得转矩，机构处于静止状 态，不论驱动力多大，都不
业界荟萃
18
偏心曲柄滑块机构
定义：曲柄回转中心至滑块移动导路中 心线存在垂直距离e（即有偏距）。
业界荟萃
19
对心曲柄滑块机构
定义：曲柄回转中心与滑块移动导路中 心线无偏距，即e=0。
业界荟萃
20
铰链四杆机构的演化及其应用
导杆机构
变化方式：改变固定构件（机架） 应用：牛头刨床机构
业界荟萃
21
业界荟萃
8
平行双曲柄机构
定义：当两曲柄长度相等且平行时，称 为平行双曲柄机构。
特点：平行双曲柄机构的两曲柄旋转方 向相同，转动速度也相等。
应用：火车轮
业界荟萃
9
反向双曲柄机构
定义：双曲柄机构对边都相等，但互相 不平行，称为反向双曲柄机构。
特点：反向双曲柄机构旋转方向相反， 且角速度也不相等。
应用：大客车车门
业界荟萃
10
铰链四杆机构三种基本形式
双摇杆机构
特征：两个摇杆
应用：双摇杆 式汽车离合器 操纵机构；载 重车自卸翻斗 装置；起重机； 雨刮器
业界荟萃
11
双摇杆机构特性
双摇杆机构也有死点位置，但在实际使 用中如果需要避免死点位置，应限制摇 杆摆动的角度。
特例：等腰梯形机构
业界荟萃
机构。
业界荟萃
16
铰链四杆机构的演化及其应用
曲柄滑块机构
特点：曲柄摇杆机 构中的摇杆变为滑 块。 变化方式：将转动 副变成移动副 特例：偏心曲柄滑 块机构，对心曲柄 滑块机构
业界荟萃
17
铰链四杆机构的演化及其应用
偏心轮机构
特点：曲柄为偏心轮的机构。 变化方式：将转动副的半径扩大至超过曲柄长度变 成圆盘（即叫偏心轮） 应用：剪床，冲床，膜片式汽油泵
合。
基本形式：铰链四杆机构
连杆
连架杆
2
C
B
3
连架杆
1
A
4
D
业界荟萃
机架
2
铰链四杆机构三种基本形式
曲柄摇杆机构
特征：曲柄＋摇杆 作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。
业界荟萃
3
曲柄摇杆机构
业界荟萃
4
曲柄摇杆机构特性
急回特性：当曲柄匀速转动时，摇杆来 回摆动的速度不同，即摇杆摆动过来的 速度慢，摆动回去的速度快。