机械基础平面连杆习题课教案
《机械设计基础》课程教案主题02 平面连杆机构
主题2 平面连杆机构
一、教学目标
了解铰链四杆机构的基本型式和特性、铰链四杆机构有整转副的条件
二、课时分配
本章绪论共 4 个单元，本章安排5 个学时。
其中理论学时4个学时，实践学时1 个学时。
三、教学重点
平面四杆机构的基本特性
四、教学难点
平面四杆机构的基本特性
五、教学内容
单元1 铰链四杆机构的基本形式
曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构
曲柄存在的条件
（1）连架杆和机架中必有一杆为最短杆；
（2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
单元2 平面四杆机构的运动特性
一、铰链四杆机构曲柄存在的条件
（1）连架杆和机架中必有一杆为最短杆；
（2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
上述两条件必须同时满足，否则四杆机构中无曲柄存在。
二、急回特性
在曲柄摇杆机构中，曲柄匀速转动时，摇杆的回程速度大于工作速度。
三、死点位置
摇杆作主动件时，当曲柄与连杆共线时，从动件转向不定或被卡死。
单元3 铰链四杆机构的演化
一、改变运动副的形式
二、改变机架
三、扩大转动副
曲柄滑块机构
导杆机构
偏心轮机构
单元4 四杆机构的设计
（1）实现给定的运动规律；
（2）实现给定的运动轨迹。
六、课后作业
完成主题检测。
机械原理教案 平面连杆机构及其设计
第八章平面连杆机构及其设计§8-1、连杆机构及其传动特点1、连杆机构及其组成。
本章主要介绍平面连杆机构（所有构件均在同一平面或在相互平行的平面内运动的机构）组成：由若干个‘杆’件通过低副连接而组成的机构。
又称为低副机构。
2、平面连杆机构的特点（首先让学生思考在实际生活中见到过哪些连杆机构：钳子、缝纫机、挖掘机、公共汽车门）1）运动副为面接触，压强小，承载能力大，耐冲击，易润滑，磨损小，寿命长；。
2）运动副元素简单（多为平面或圆柱面），制造比较容易；3）运动副元素靠本身的几何封闭来保证构件运动，具有运动可逆性，结构简单,工作可靠；4）可以实现多种运动规律和特定轨迹要求；（连架杆之间）匀速、不匀速主动件（匀速转动）→→→→→从动件连续、不连续（转动、移动）某种函数关系引导点实现某种轨迹曲线导引从动件（连杆导引功能）→→→→→引导刚体实现平面或空间系列位置5）还可以实现增力、扩大行程、锁紧。
连杆机构的缺点：1）由于连杆机构运动副之间有间隙，且运动必须经过中间构件进行传递，因而当使用长运动链（构件数较多）时，易产生较大的误差积累，同时也使机械效率降低。
2）连杆机构所产生的惯性力难于平衡，因而会增加机构的动载荷，所以连杆机构不宜用于高速运动。
3）难以精确地满足很复杂地运动规律（受杆数限制）4）综合方法较难，过程繁复；平面四杆机构的应用广泛，而且常是多杆机构的基础，本章重点讨论平面四杆机构的有关基本知识和设计问题。
§8-2、平面四杆机构的基本类型和应用（利用多媒体中的图形演示说明）1．铰链四杆机构的基本类型1）、曲柄摇杆机构曲柄：与机架相联并且作整周转动的构件；摇杆：与机架相联并且作往复摆动的构件；（还可以举例：破碎机、自行车（人骑上之后）等）2）、双曲柄机构铰链四杆机构的两连架杆均能作整周转动的机构。
还可以补充：平行四边形机构的丁子尺、工作台灯机构；火车驱动机构、摄影平台、播种料斗机构、关门机构等。
机械基础-平面连杆机构
Planar Linkage Mechanism
案例引入：四杆机构的典型应用
（1）基本型式四杆机构的应用 （2）演化型式四杆机构的应用
问题提出： 1.长度不同(杆长)？ 2.运动不同(类型)？ 3.应用特点(特性)？ 4.如何分析(方法)？
3 2
1 4
3
2 4
1
§3-1 连杆机构案例分析与思考
=00
Folding Furniture
二.压力角与传动角
α 压力角
从动件受力点的受力方向与速度方向所夹的锐角。
pressure angle
传动角γ 压力角的余角(锐角)。
Transmission angle
γ＝90°－α≤90°
注意:原动构件 B
B
传动角越大(压力角越小)，
AA
机构传力性能越好。
设计时应使 min≥
C γ
Fn
Fvn C γFα
F
v
DD
1.最小传动角 min 发生位置
结论：
min 可能发生在主动曲柄与机架两次共线（AB′，AB″） 的位置之一处，即 0（o 或180o） 处。
2.确定滑块机构的最小传动角
min
偏 置 滑 块 机 构 如 何 分 析 ？
3.分析传动角的实际意义
(2)曲柄滑块机构的演化
两个转动副转化成两个移动副
(3)双滑块四杆机构的演化 (4)改变运动副尺寸 曲柄 偏心轮
三.同一机构在不同机器中的应用
五.典型连杆机构特性分析(自主掌握)
1.曲柄摇杆机构
曲柄AB为原动件作匀速转动，当它由AB1转到AB2位置时，转角φ1=180°+θ， 摇杆由右极限位置C1D摆到左极限位置C2D摆角为ψ，当曲柄从AB2转到AB1时，转角 φ2=180°-θ，摇杆由位置C2D返回C1D，其摆角仍为ψ,因为 φ1>φ2 ，对应时间t1>t2, 因此摇杆从C2D转到C1D较快，即具有急回特性，其中θ为摇杆处于两极限位置时曲柄 两个位置之间所夹的锐角，称为极位夹角。
汽车机械基础(高教版)教案：第九章 平面连杆机构 吴建蓉 编.doc
教师授课教案20 /20 学年第学期课程汽车机械基础教学后记教学内容旧知复习：1.制动液、液压油、防冻液与制冷剂的主要性能要求。
2.制动液、液压油、防冻液与制冷剂的选择及使用原则。
讲授新课：第九章平面连杆机构第1节机构的组成与机构简图一、机器与机构1. 机器的组成虽然机器的品种、构造、性能和用途各不相同，但是它们都是由四个部分组成的，即动力部分、执行部分、传动部分和控制部分。
2. 机器的共同特征综合以上的各种不同机器，它们之间都存在着一些共同的特征：（1）任何机器都是由许多实物人为的组合而成的。
（2）组成机器的各部分实物之间具有确定的相对运动。
（3）所有的机器都能作有效的机械功，代替或减轻人类的劳动，或进行能量的转换。
结论：凡是机器都应当同时具备以上三个特征。
3. 机构机构只具有机器的前两个特征，没有后一个特征。
即机构也是人为的实物组合，各个组成部分之间也具有确定的相对运动。
机器一般由一种或多种机构组成。
由于机器的执行运动要求不同，组成机器的机构也不相同。
从结构和运动的角度来看，机器与机构没有本质上的区别，习惯上将机器与机构统称为机械。
4. 机械的类型按照机械的主要用途不同，机械可分为：（1）动力机械用来实现机械能与其它形式能量之间转换的机械，如电动机、内燃机、发电机、液压泵、空压机等。
（2）加工机械用来改变物体结构或形状的机械，如金属加工机床、压力机、轧钢机、粉碎机、织布机、包装机等。
（3）运输机械用来改变人或物体空间位置的机械，如汽车、火车、飞机、电梯、轮船、起重机等。
（4）信息机械用来获取或处理各种信息的机械，如复印机、打印机、绘图机、照相机、摄像机等。
二、构件与零件1.构件构件是机器中每一个独立的运动单元。
构件可以是单一的零件，也可以是多个零件组成的刚性连接体，这些刚性连接的零件之间不能产生相对的运动。
2. 零件零件是组成机器的每一个单独的实体，是机器制造的基本单元，如螺钉、螺帽、齿轮、轴承等。
平面连杆机构教案
课题：平面连杆机构（教材第6章第1节）教案教学目的：通过一些实例的演示讲解，使学生掌握平面连杆机构的组成、类型、特性及应用，从而掌握一些比较简单的平面铰链四杆机构的设计方法。
教学对象：一年一期模具制造技术、数控技术应用、机电技术应用、汽车维修与检测等专业的新生。
教学重点：1、运动副的概念及机构运动简图的绘制；2、平面铰链四杆机构类型的判别；3、平面铰链四杆机构的运动特性及应用。
教学难点：机构运动简图的绘制、铰链四杆机构类型的判别及其运动特性。
教学方式：讲解法、演示法、例证法、讨论法教学场地：多媒体教室教学课时：2课时教学内容安排：导入：先在多媒体屏幕上打开演示一个飞机起落的3D动画，引起学生的兴趣，集中学生的注意力，由此提出飞机能平安着陆靠的是什么?由这样一个问题引出飞机起落架的运动特性，从而开场今天的新课内容。
一、平面连杆机构概念平面连杆机构的各构件是用销轴、滑道（低副）等方式连接起来的，各构件间的相对运动均在同一平面或互相平行的平面内。
最简单的平面连杆机构是由4个杆件组成的，简称平面四杆机构，其结构简单、易于制造、工作可靠，因此应用非常广泛。
应用实例有：雷达、飞机起落架、铲斗、缝纫机、货车自卸机构、变速器、起重机、破碎机、筛选机、压紧机等等。
二、运动副1、定义：使两构件直接接触而又能产生一定相对运动的连接，称为运动副。
2、分类：在工程上，人们把运动副按其运动范围分为空间运动副和平面运动副两大类。
在一般机器中，经常遇到的是平面运动副。
平面运动副根据组成运动副的两构件的接触形式不同，可分为低副和高副。
（1）、低副是指两构件之间作面接触的运动副。
如下图1所示。
a b c图1（2）、高副高副是指两构件之间作点或线接触的运动副。
如下图2所示。
a b c图23、机构运动简图机构运动简图就是指用一些简单的线条表示运动副关系的图形，称之为机构运动简图。
图4 移动副的表示方法三、铰链四杆机构 1、铰链四杆机构的组成如图6所示，由4个构件通过铰链（转动副）连接而成的机构，称为铰链四杆机构。
机械原理课程教案—平面连杆机构及其分析与设计
机械原理课程教案一平面连杆机构及其分析与设计一、教学目标及基本要求1掌握平面连杆机构的基本类型，掌握其演化方法。
2,掌握平面连杆机构的运动特性，包括具有整转副和存在曲柄的条件、急回运动、机构的行程、极限位置、运动的连续性等；3.掌握平面连杆机构运动分析的方法，学会将复杂的平面连杆机构的运动分析问题转换为可用计算机解决的问题。
4.掌握连杆机构的传力特性，包括压力角和传动角、死点位置、机械增益等；正确理解自锁的概念，掌握确定自锁条件的方法。
5,了解平面连杆机构设计的基本问题，掌握根据具体设计条件及实际需要，选择合适的机构型式；学会按2~3个刚体位置设计刚体导引机构、按2~3个连架杆对应位置设计函数生成机构及按K值设计四杆机构；对机构分析与设计的现代解析法有清楚的了解。
二、教学内容及学时分配第一节概述（2学时）第二节平面连杆机构的基本特性及运动分析（4.5学时）第三节平面连杆机构的运动学尺寸设计（3.5学时）三、教学内容的重点和难点重点：1.平面四杆机构的基本型式及其演化方法。
2.平面连杆机构的运动特性，包括存在整转副的条件、从动件的急回运动及运动的连续性；平面连杆机构的传力特性，包括压力角、传动角、死点位置、机械增益。
3.平面连杆机构运动分析的瞬心法、相对运动图解法和杆组法。
4.按给定2~3个位置设计刚体导引机构，按给定的2~3个对应位置设计函数生成机构，按K值设计四杆机构。
难点：1.平面连杆机构运动分析的相对运动图解法求机构的加速度。
2.按给定连架杆的2~3个对应位置设计函数生成机构。
四、教学内容的深化与拓宽平面连杆机构的优化设计。
五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。
在教学中应注意要求学生对基本概念的掌握，如整转副、摆转副、连杆、连架杆、曲柄、摇杆、滑块、低副运动的可逆性、压力角、传动角、极位夹角、行程速度变化系数、死点、自锁、速度影像、加速度影像、装配模式等；基本理论和方法的应用，如影像法在机构的速度分析和加速度分析中的应用、连杆机构设计的刚化一反转法等。
机械设计基础平面连杆机构教案
机械设计基础平面连杆机构教案教案标题：机械设计基础平面连杆机构教案教案目标：1. 了解平面连杆机构的基本概念和组成要素。
2. 掌握平面连杆机构的运动分析方法。
3. 能够设计简单的平面连杆机构并进行运动仿真。
教学资源：1. 教材：机械设计基础教程2. 计算机软件：SolidWorks、AutoCAD等教学内容和步骤：第一课：平面连杆机构的基本概念和组成要素1. 引入平面连杆机构的概念和应用领域。
2. 介绍平面连杆机构的基本组成要素：连杆、铰链、滑块等。
3. 分析平面连杆机构的运动特点和限制条件。
第二课：平面连杆机构的运动分析方法1. 介绍平面连杆机构的运动分析方法：图解法、代数法和向量法。
2. 通过示例演示如何利用图解法进行平面连杆机构的运动分析。
3. 引导学生进行代数法和向量法的运动分析实践。
第三课：平面连杆机构的设计与仿真1. 介绍平面连杆机构的设计原则和注意事项。
2. 利用计算机软件（如SolidWorks）进行平面连杆机构的三维建模。
3. 运用仿真功能进行平面连杆机构的运动仿真和分析。
4. 学生根据给定的设计要求，设计并仿真一个简单的平面连杆机构。
教学评估方法：1. 课堂小测验：通过选择题、填空题等形式测试学生对平面连杆机构基本概念和运动分析方法的掌握程度。
2. 设计报告：要求学生撰写一个关于设计和仿真平面连杆机构的报告，包括设计过程、仿真结果和分析等内容。
教学扩展：1. 探究课题：引导学生选择一个具体的平面连杆机构应用案例，深入研究其设计和优化方法，并进行相关实验验证。
2. 实践项目：组织学生参与机械设计竞赛或工程项目，应用所学知识设计和制作平面连杆机构相关部件。
教学辅助措施：1. 提供教材和参考书籍，供学生深入学习和查阅。
2. 提供计算机实验室或计算机软件使用指导，帮助学生进行平面连杆机构的建模和仿真实践。
以上教案仅供参考，具体教学内容和步骤可根据教学实际情况进行调整和拓展。
机械基础 平面连杆机构的基本性质—曲柄存在的条件 公开课教案
公开课教案教学环节教学内容师生活动教学方法设计意图课前任务任务1 利用学习通完成微课《铰链四杆机构组成、类型及应用》学习任务2 完成章节小测验，查看学习成效任务 3 将自主学习过程中存在的疑问在讨论区留言，课上解决【教师】利用“超星”发布课前学习任务，收集学生任务完成数据【学生】完成课前学习任务，提出学习过程的疑问培养学生自主学习的能力一、知识回顾（5分钟）1.动手做一做，每位同学制作一组铰链四杆机构2.铰链四杆机构的组成？3.铰链四杆机构的基本类型？【教师】展示学生超星平台学习成果【学生】动手完成一个铰链四杆机构制作，并结合课前学习内容回答教师问题让学生动手制作，可以活跃课堂氛围，同时对课前自学内容进行简短的总结，为新课教学最好铺垫。
二、创设情境（2分钟）情境：识别生活中存在的铰链四杆机构送料机构——曲柄摇杆机构有一个曲柄车轮转向机构——双摇杆机构无曲柄惯性筛——双曲柄机构有两个曲柄【教师】提供生活中铰链四杆机构应用实例【学生】观察四杆机构运动过程，投票决定四杆机构类型。
创设情境多媒体展示启发式教学自主探究创设情境，引导学生发现生活中隐藏的铰链四杆机构，让学生学会观察和思考，提起学生学习兴趣，激发学习欲望。
启发学生的思维，让学生学会发现，学会探索。
三、新课讲授（30分钟）平面连杆机构的基本特性——铰链四杆机构曲柄存在的条件提出疑问：有曲柄＆无曲柄？一、新知：铰链四杆机构曲柄存在的条件曲柄存在条件之一：在铰链四杆机构其中三根杆长不变，观察第四根杆长变化对铰链四杆机构形式的影响结论：曲柄存在与杆长有关最短杆与最长杆和VS 其余两杆和有无曲柄AB DA CD BC65 + 160 ＜120 + 140 有65 + 160 ＞120 + 90 无65 + 160 ＝120 + 105 有曲柄存在条件一：最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和。
同学制作的铰链四杆机构是否满足条件最短杆长+最长杆长≤其余两杆长度和曲柄存在条件之二：在满足曲柄存在一的前提下，让学生尝试取不同的构件为机架，观察铰链四杆机构类型构件2做机架为曲柄摇杆机构构件1做机架为双曲柄机构构件3做机架为双摇杆机构构件4做机架为曲柄摇杆机构【教师】引导学生提出铰链四杆机构中有无曲柄存在的疑问【教师】演示铰链四杆机构中杆长变化过程【学生】观察思考。
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6、对心曲柄滑块机构的曲柄为主动件时，机构有无急回特性和死点？
A 有急回特性、有死点 B有急回特性、无死点
C 无急回特性、无死点 D无急回特性、有死点
7、有一对心曲柄滑块机构，曲柄长为100mm，则滑块的行程是（ ）
A 50mm B100mm C200mm D400mm
三、填空题
⑹偏置曲柄滑块以滑块为主动件，_________（有、无）急回特性，_________（有、无）死点位置。
⑺摆动导杆以曲柄为主动件，_________（有、无）急回特性，_________（有、无）死点位置。
⑻摆动导杆以导杆为主动件，_________（有、无）急回特性，_________（有、无）死点位置。
课题序号
3
授课班级
1314
授课课时
2
授课形式
习题
授课章节
平面连杆机构练习
教学目标
知识目标
⑴了解铰链四杆机构的类型、特点及应用。
⑵掌握四杆机构三种基本形式的判别条件。
⑶了解铰链四杆机构的演化形式及其应用。
技能目标
通过所学知识，能正确识别平面连杆机构类型。
情感目标
通过本节的学习，培养学生认真学习，细致的作风。
4、⑴曲柄摇杆以曲柄为主动件，_________（有、无）急回特性，_________（有、无）死点位置。
⑵曲柄摇杆以摇杆为主动件，_________（有、无）急回特性，_________（有、无）死点位置。
⑶对心曲柄滑块以曲柄为主动件，_________（有、无）急回特性，_________（有、无）死点位置。
通过所学知识解答习题。
通过所学知识解答习题。
教师：巡回指导
学生：解题
教师：巡回指导
学生：解题
课 堂 教 学 安 排
教学环节与主要内容
具体教学目标
教学活动
⑷对心曲柄滑块以滑块为主动件，_________（有、无）急回特性，_________（有、无）死点位置。
⑸偏置曲柄滑块以曲柄为主动件，_________（有、无）急回特性，_________（有、无）死点位置。
3、对于所有机构而言，死点位置肯定不利，工程中、生活中要尽量避免。
4、内燃机中应用的曲柄滑块机构是以曲柄作为主动件的。
5、偏心轮机构必有死点。
6、对心曲柄滑块与偏置曲柄滑块一样必有急回特性。
7、极位夹角就是曲柄摇杆机构中，摇杆两极限位置的夹角。
8、为使机构能顺利通过死点，常安装飞轮来增大惯性。
9、实际生产中，常利用急回特性来缩短工作时间，提高生产率。
1、当曲柄摇杆机构中的_____趋于无穷大时，该机构演化成________机构；当曲柄滑块___________，演化成移动导杆机构。
2、曲柄滑块的运动形式为_____________________；曲柄摇杆的运动形式为_____________________；摆动导杆运动形式为_____________________；双曲柄运动形式为_____________________；惯性筛运动形式为_____________________；移动导杆运动形式为_____________________。
3、剪板机应用了_______机构，抽水机采用了_______机构，自翻卸料装置应用了______机构，飞机起落架的收放机构应用了________机构，雷达仰俯机构采用了_______机构，插床的主运动机构采用了_______机构，内燃机采用了_______机构，牛头刨床的滑枕机构采用了_______机构。
10、铰链四杆机构若以最短杆为机架，就得到双曲柄机构。
二、选择题
1、下列属于曲柄滑块机构的（ ）
A剪刀机 B压力机 C抽水机 D起重机
2、下列属于摆动导杆的是（ ）
A自卸翻斗机构 B牛头刨床横向机构 C飞机起落架 D牛头刨床滑沈机构
3、下列机构中必有急回特性的是（ ）
A对心曲柄滑块 B不等长双曲柄 C平行四边形机构 D双摇杆
⑼不等长双曲柄_________（有、无）急回特性，_________（有、无）死点位置。
⑽平行四边形机构_________（有、无）急回特性，_________（有、无）死点位置。
⑾双摇杆机构_________（有、无）急回特性，_________（有、无）死点位置。
四、分析题
图所示为插床的主运动机构简图，分析并回答以下问题：
教学重点
与难点
曲柄摇杆、曲柄滑块相关知识点。
教学方法
讲授法、演示法、导复教学法
教学资源
多媒体设备、习题资源、高考大纲
板书设计
例题
图形
课 堂 教 学 安 排
教学环节与主要内容
具体教学目标
教学活动
学生准备：
基本机构的知识。
习题：
一、判断题
1、破碎机是由一个曲柄摇杆机构组成的机器。
2、机构的行程速比系数k的值大于0，一定有急回特性。
教学环节与主要内容
具体教学目标
教学活动
⑸在ABCD组成的机构中，其运动副为。若以BC为机架，则该机构为。
图
小结：
小结习题的常规考点。
作业：
单招练习。
通过所学知识解答习题。
教师：巡回指导
学生：解题
教学后记
1、反思习题内容的设置，与高考题型和考点设置一致。
2、反思教学目标，实现分层教学。习题课要考虑学生的实际，多设置简单的练习。
4、下列机构中必有死点位置的是（ ）
A不等长双曲柄 B双摇杆 C曲柄滑块 D摆动导杆
5、曲柄摇杆机构中死点位置产生的根本原因是（ ）
通过所学知识解答习题。
教师：巡回指导
学生：解题
课 堂 教 学 安 排
教学环节与主要内容
具体教学目标
教学活动
A 摇杆为主动机
B 从动件运动不确定或卡死
C 施与从动件的力的作用线通过从动件的转轴轴心
⑴该机构由和两个基本机构组成。
⑵该机构以AB为主动件运动时，（有、无）急回特性，（存在、不存在）死点位置。
⑶在图中作出元件F的极限位置。
⑷在DEF组成的机构中，元件F的最大行程等于，它是由机构演化而来的。
通过所学知识解答习题。
通过所学知识解答习题。
教师：巡回指导
学生：解题
教师：巡回指导
学生：解题
课 堂 教 学 安 排