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
机械第八讲平面四杆机构曲柄存在的条件以及基本特性
压力角传动角
角度设计
角度设计
角度设计
角度设计
为急回特性
曲柄AB在一次周转过程中，几次 和杆BC共线？
急回特性
已知条件
1）C1和 C2为摇杆的两个极限位置； 2）当摇杆处于C1位置时，连杆BC和曲柄AB重合，位置位于B1处； 3）当摇杆处于C2位置时，连杆BC和曲柄AB重合，位置位于B2处。
急回特性
急回特性
K通常取1.2~2.0
急回特性
曲柄存在条件
曲柄存在条件
曲柄存在条件
前提条件：满足杆长条件即最短杆+最长杆小于等于剩余两杆之和
最短杆为连架杆
曲柄摇杆机构
最短杆为连杆
双摇杆机构
最短杆为机架
双曲柄机构
若不满足杆长条件，则必然是双摇杆机构
案例分析
答 案 解 析
案例分析
急回特性 压力角 传动角
死角位置
急回特性
主动件等速转动时，做往复运动的 从动件在返回行程中的平均速度大 于工作行程的平均速度的特征称之
机械基础与设计原理 第八讲
平面四杆机构曲柄存在的条件 以及基本特性
教学目标
知识目标
✓ 掌握铰链四杆机构曲柄存在的条件 ✓ 掌握急回特性概念以及产生机理 ✓ 掌握压力角和传动角概念 ✓ 掌握死点位置的概念
技能目标
➢ 能够运用运动平面机构存在的条件判断机构能力及空间想象力
曲柄存在条件
铰
曲柄摇杆机构
链
四
杆
机
双曲柄机构
构
基
本 形
双摇杆机构
式
曲柄数量=1 曲柄数量=2 曲柄数量=0
曲柄数量 能够判断 出平面铰 链结构的
类型
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。
曲柄存在的条件
曲柄存在的条件盖雪峰一、教材分析1、在教学中所处的地位及作用曲柄存在的条件是教材第二篇“常用机构及轴系零件”的第五章“平面连杆机构中”的一小节内容。
我们知道，机器（机械）一般是由机构组成的，各种机器（机械）的形式、构造和用途虽然不尽相同，但是它们的主要部分都是由一些机构所组成的，可以实现运动形成的变换（例把构件的回转运动变为直线往复运动）、实现一定的动作（例自行车手闸、公共汽车车门启闭机构）和实现一定的规迹（例间隙输送机构）。
在平面连杆机构中，有四个构件组成的四杆机构是最简单和应用最为广泛的，而且又是组成多杆机构的基础，所以本章重点讨论的是铰链四杆机构，而“曲柄存在的条件”是铰链四杆机构的重要内容和关键内容，通过它可以分析出铰链四杆机构各杆的关系和判别类型，是学习、应用、演化（扩展）铰链四杆机构的重要基础。
2、教学目标（1）认知目标a、理解用数学推导、归纳的方法找出曲柄存在的条件，得出相应的推论；b、识记曲柄存在的条件及推论（2）能力目标a、熟练运用曲柄存在的条件及推论来判别铰链四杆机构的类型b、培养学生的观察、分析和解决实际问题的能力（3）情景目标努力创设、营造轻松、和谐、愉快的课堂教学氛围3、教学重点（1）理解并掌握曲柄存在的条件及推论（2）熟练运用曲柄存在的条件及推论判别铰链四杆机构的类型二、教学方法根据专业课程特点和学生实际，采用引导探索、直观演示的启发式教学。
引导探索是在教师启发引导下学生研究、探索并得出结论，教师要充分发挥、调动学生积极思维。
直观演示则能有效的激发学生的学习兴趣和加深学生理解知识。
三、学法指导在教学过程中要充分体现教师为主导，学生为主体、训练为主线的教学思想，这一堂课，前阶段主要是以直观演示、数学推导、分析总结，得出曲柄存在的条件及推论。
后阶段主要以运用条件及推论解决问题，以培养能力为主。
根据这样的教学安排主要引导学生学会自己观察、分析总结、学会自己理解、消化吸收和运用的教学方法。
平面连杆机构教案
授课题目：第3章平面连杆机构3.1铰链四杆机构的基本类型和应用3.2铰链四杆机构中曲柄存在的条件及其基本类型的判别教学大纲要求：铰链四杆机构的基本类型和应用；铰链四杆机构的演化；曲柄存在的条件。
教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握铰链四杆机构的基本类型；掌握曲柄存在的条件；掌握铰链四杆机构的演化方法。
教学重点及难点：重点：铰链四杆机构的演化；曲柄存在的条件。
难点：曲柄存在的条件。
作业、讨论题、思考题：综合题3－1课后总结分析：总结铰链四杆机构的演化结果；曲柄存在的条件。
如图3—1所示为一铰链四杆机构。
固定不动的杆4为机架。
与机架相连的杆1和杆3称为连架杆，其中能作整周回转的称为曲柄，只能在小于360º的一定范围内摆动的则称为摇杆。
连接两连架杆的杆2称为连杆。
图3—1对于铰链四杆机构，按照其连架杆是曲柄还是摇杆，可分为以下三种型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
3.1.1 曲柄摇杆机构两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆的铰链四杆机构，称为曲柄摇杆机构。
如图3—2所示的雷达天线俯仰机构和图3—3所示的缝纫机踏板机构。
ABDCABDC图3—2 雷达天线俯仰机构 图3—3 缝纫机踏板机构3.1.2 双曲柄机构两个连架杆都是曲柄的铰链四杆机构，称为双曲柄机构。
如图3—4所示的惯性筛的四杆机构就属于这种机构。
ABDC 12345E6图3—4当双曲柄机构中的四个杆件满足相对两杆平行且长度相等时，称为平行双曲柄机构或平行四边形机构。
它的运动特点是：两曲柄则以相同的角速度同向转动，而连杆作平移运动。
如图3—5所示的火车联动机构和图3—6所示的摄影平台升降机构。
铰链四杆机构教案
《平面连杆机构》教案课程名称：机械基础讲课时间：45分钟目的要求：1、知识教学点：平面铰链四杆机构的组成，铰链四杆机构形式的判定，曲柄存在条件。
2能力训练：学生通过学习铰链四杆机构，掌握自行设计各种机法。
3、知识扩展：围绕所学知识，扩展思维，培养分析问题解决问题力。
教学重点：铰链四杆机构的组成。
教学难点：铰链四杆机构类型的判别。
教学方法：问题引导，启发教学，运用多媒体，直观教学，动手设计等教学方法。
教学用具：平面四杆机构实物教具，多媒体。
导入新课：前面几张主要讲机械零件以及比较复杂的螺纹传动，今天主要讲四机构与前面做比较，比较简单，但能实现复杂运动。
(1分钟)复习提问：1、机构的定义（0.5分钟）2、杆件从而导入平面四杆机构概念。
(0.5分钟)教学过程：1、平面连杆机构概述（5分钟）平面连杆机构：各构件间均以销轴、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相互平行的平面内。
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。
低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。
低副在受载时,单位面积上的压力较小。
根据构件相对运动形式的不同，它又分为转动副和移动副。
（1）转动副两构件组成只能作相对转动的运动副称为转动副，或称铰链。
高副：两构件以点、线的形式相接触而组成的运动副称为高副。
2、讲解铰链四杆机构的组成（5分钟）机架、连架杆、连杆、曲柄、摇杆的概念。
1机架：机构中固定不动的杆件；2连架杆：直接和机架相连接的构件3连杆：不与机架直接连接的构件4曲柄：能做整周运动的连架杆叫曲柄。
5摇杆：不能做整周运动的连架杆，只能摆动一定角度的连架杆叫摇杆。
3、铰链四杆机构的类型（15分钟）利用港口起重吊车、铲土机、汽车车门启闭机构，天平等动画演示，引出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。
（1）、利用搅拌机和汽车挂雨刷的动画演示，说明曲柄摇杆机构在活中的应用。
《机械基础(少学时)(第2版)》电子教案 第4章
状及运动形式分，其类型及特点见表4-5。
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4.2 凸轮机构
• 2.凸轮机构的应用特点 • 与平面连杆机构相比，凸轮机构具有结构简单、紧凑、设计方便、便
于准确实现给定的运动规律和轨迹的特点；但由于凸轮轮廓与从动件 之间为点接触或线接触，易于磨损，所以多用于传力不大的机械、仪 表、控制机构中。
• 4.2.2 凸轮机构的工作特性及应用
• 1.凸轮机构的工作特性 • 凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作等速回转运动，从动件作往复
移动。如图4-19所示为最基本的对心外轮廓盘形凸轮机构。以凸轮轮 廓上最小半径所画的圆称为凸轮的基圆，其半径用r0表示。
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4.2 凸轮机构
• 图4-19中从动件位于最低位置，它的尖端与凸轮轮廓上点A（基圆与 曲线AB的连接点）接触。当凸轮按逆时针方向回转时，凸轮的从动 件按照一定的运动规律逐渐升到最高点B，这个过程称为推程。凸轮 转过的角度称为推程角Φ0。过B点凸轮继续回转，从动件在最高处停 止不动，直至C点处，此时走过的行程称为远停程。凸轮所转过的角 度称为远停角ΦS。过了C点，从动件按照一定的运动规律逐渐下降 至最低点D，这个行程称为回程。
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4.1 平面四杆机构
• 4.1.3 平面四杆机构的基本性质
• 1.曲柄存在的条件 • 平面四杆机构三种基本类型的主要区别，就在于连架杆是否为曲柄，
而连架杆能否成为曲柄，则取决于机构中各杆件的相对长度和最短杆 件所处的位置。铰链四杆机构存在曲柄，必须满足以下两个条件： • （1）连架杆与机架中必有一个是最短杆； • （2）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。 • 根据曲柄存在的条件，推出平面四杆机构的三种基本类型的判别方法 如下：
机械基础电子教案 第六章+常用机构6.2 平面连杆机构
机械基础电子教案6.2 平面连杆机构【课程名称】平面连杆机构【教学目标与要求】一．知识目标1.了解铰链四杆机构的组成和三种基本型式的运动特性与应用。
2.熟悉曲柄存在条件的判别方法。
3.了解含有一个移动副的四杆机构。
4.了解铰链四杆机构的运动特性―急回特性和死点。
二．能力目的1．能够判断四杆机构是否存在曲柄？并根据已知条件确定四杆机构的具体型式。
2．熟悉含有一个移动副的四杆机构和三种基本型式的运动特性及应用场合。
三．素质目标1．了解四杆机构的运动是将连续匀速的转动转变成变速的摇动或其他型式的运动机构，实现运动型式的转化。
2．熟悉三种常见的四连杆运动的基本型式的特点。
3．能够根据曲柄存在条件及取不同构件作为机架来判断出不同的四杆机构。
四．教学要求1．熟悉低副接触四杆机构的运动特点和的组成条件。
2．能够判断四杆机构是否存在曲柄和该机构的基本型式。
掌握三种机构的应用场合。
【教学重点】1．四杆机构曲柄存在条件的判别及四杆型式的确定。
2．熟悉三种基本型式的运动特点及应用场合。
【难点分析】1．高、低运动副的区分和四杆机构基本型式的判断。
2．急回特性的形成，要借助于教具或实物演示，最好请同学上台自己体验。
3．死点的形成条件是曲柄摇杆机构中以摇杆作为主动件才可能出现，如果学生有自己使用过缝纫机请他谈谈使用的感受最好。
在理论上要用力矩的大小等于力与力臂的乘积来决定，如果力臂为0，则无论力有多大，则力矩仍为0。
【教学方法】讲授为主，配合教具课件演示，最后归纳总结。
【学生分析】从机械零件的静止运动转变到常用机构的教学内容，是一个由静向动的变化过程，要从运动的角度出发来启发学生学习本章的内容就比较容易。
同时要从具体的构件抽象出简图来研究运动特点，这也是要改变学生思路的方式。
在讲课时，一定要把这些特点先告诉学生，以便更快地适应新的教学内容。
【教学安排】4学时（180分钟）【教学过程】一．开始常用机构一章的学习，机构的特点是运动的，所以要从运动的角度出发来研究和分析机构，这样就比较容易理解掌握。
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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 BC
65 + 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。
【教师】通过直
观表格，引导学
生发现规律
【学生】学生归
纳总结，得出曲
柄存在的第一条
件
【学生】根据已
知杆长，判断模
型铰链四杆机构
是否满足条件一
【教师】提出具
体操作要求
【学生】动手实
践并记录结果
启发式教
学、自主
探究
讲授法
多媒体展示
启发式教
学
多媒体展示
启发式教
学
模型展示
自主探究
通过多媒体
展示，吸引
学生注意
力；
通过老师指
点，让每个
学生在观察
杆长变化过
程中发现问
题，让学生
自己提炼出
曲柄存在的
第一个条件
学生结合铰
链四杆机构
模型及曲柄
存在条件一
可判断出部
分铰链四杆
类型
学生根据教
师要求，动
手操作、观
察总结，得
出结论，实
现做中教、
做中学
序号条件一最短杆
位置
机构类型
1 最长杆+最
短杆≤其余
两杆和连架杆曲柄摇杆机构
2 机架双曲柄机构
3 连杆双摇杆机构
4 连架杆曲柄摇杆机构
曲柄存在条件二：连架杆与机架中必有一杆是最短杆。
总结：曲柄存在的条件：
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。
曲柄存在条件二：连架杆与机架中必有一杆是最短杆。
两个条件必须同时满足!!
二、拓展：铰链四杆机构类型判别
铰链四杆机构类型判别思维导图
三、应用：正确判别铰链四杆机构类型
1. 根据铰链四杆机构尺寸判定铰链四杆机构类型
双摇杆机构曲柄摇杆机构
2.四杆机构各机件长度：Lab=240mm、Lbc=600mm、Ldc=400mm、Lad=500mm.
①取杆AD为机架，是否具有曲柄存在？
②杆长不变情况下，如何获得双曲柄和双摇杆机构？【教师】通过直
观表格，引导学
生发现规律
【学生】学生归
纳总结，得出曲
柄存在的第二条
件
师生共同总结曲
柄存在需要同时
满足两个条件
【学生】在曲柄
存在两个条件的
基础上通过自主
探究归纳总结出
铰链四杆机构的
类型判别思维导
图
【学生】学生完
成铰链四杆机构
类型判别
自主探究
通过教师讲
解、多媒体
演示、模型
创建，学生
主动学习，
学习积极性
提高，突破
重难点
教师适当引
导，学生自
主探究，总
结归纳，突
破教学难
点。
实现以
学生为主体
的教学理念
利用理论解
决实际问
题，考察学
生对知识的
掌握情况，
及时反馈纠
正。