(完整版)铰链四杆机构教学设计
铰链四杆机构
1.按给定连杆两个位置设计铰链四杆机构
有无穷多个解。实际上，还应考虑几何、动力等辅助条 件，例如各杆所允许的尺寸范围、最小传动角或其他结 构上的要求，就可以合理选定A、D两点的位置而得到 确定的解如。果给定连杆三个、四个或五个位置呢？
例：设计一铰链四杆 机构作为加热炉炉门 的启闭机构。已知炉 门上两活动铰链B、C 的中心距为50。要求 炉门打开后成水平位 置，且热面朝下（如 虚线所示）。如果规 定铰链A、D安装在炉 体的y-y坚直线上， 其相关尺寸如图所示。 用图解法求此铰链四 杆机构其余三杆的尺 寸。
2.按给定的行程速比系数设计四杆机构
设计具有
急回特性
的四杆机
构，关键
是要抓住
机构处于
极限位置
时的几何
关系，必
要时还应
考虑其他
辅助条件。
例：已知摇杆长度L=100，摆角 =50 和行程速比
系数k=1.4，试设计曲柄摇杆机构。
解：由给定的行程速比系 数求出极位夹角 : Nhomakorabea80 K1
K1
=
30
C1
C2
90-
E l4
A B2
D
B1
以A为圆心，AC1为 半径作圆弧交A与 E，平分EC2得曲柄 长度 AB 。再以A 为圆心， AB 为 半径作圆，交C1A 的延长线和C2A于 B1和B2，连杆长度
BC B1C1 B2C2 .
Fn Fsin Ft Fcos
压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以， 衡量机构传力性能，可用压力角作为标志。
Fn
F
Ft vC
在连杆机构中，为度 量方便，常用压力角 的余角即连杆与从动 件间所夹的锐角(传 动角)检验机构的传 力性能。
铰链四杆机构
B2 C
1 3
A
4
D
铰链四杆机构中两连架杆均为摇杆 机构两极限位置：
B一C一D C二B二A
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：
一在满足杆长和的条件下：
一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 二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. 三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
不等长双曲柄机构
平行双曲柄机构 连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等 曲柄转向相同的双曲柄机构
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Biblioteka 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
两个连架杆中一个为曲柄另一个为摇杆则此铰链四 杆机构称为曲柄摇杆机构 曲柄一为原动件作匀速转动；摇杆三为从动件 作变速往复摆动
机构特性
曲柄摇杆机构的应用
剪板机 汽车雨刷
雷达 缝纫机踏板
雷达天线俯仰机构
曲柄摇杆机构的一些主要特性：
一、机构的急回运动特性：
动画演示
三、死点位置
摇杆处于左极限位置 C一D时连杆与从动件 曲 柄 的 共 线 位 置 C一 AB一
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
机械设计基础——铰链四杆机构
1.急回特性 : 1.急回特性
摇杆的摆角， 极位夹角。 摇杆的摆角 极位夹角 ψ —摇杆的摆角 θ —极位夹角
为描述从动摇杆的急 回特性， 回特性，在此引入行 程速比系数 K，即：
K =
180 180
+ -
θ θ
K值的大小反映了急回运动特性的显著程度。K值的大 值的大小反映了急回运动特性的显著程度。 小取决于极位夹角θ ， 角越大，K值越大，急回运动 θ 角越大， 值越大， 特性越明显；反之，则愈不明显。 特性越明显；反之，则愈不明显。当时 θ = 0 ，K=1 ， 机构无急回特性。 机构无急回特性。
传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构 传动角愈大，机构的传力性能愈好， 中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的， 中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，机构 出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置， 出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也 是检验其传力性能的关键位置。 是检验其传力性能的关键位置。 设计要求： 设计要求：
2.按给定的行程速比系数设计四杆机构 2.按给定的行程速比系数设计四杆机构
设计具有 急回特性 的四杆机 构，关键 是要抓住 机构处于 极限位置 时的几何 关系，必 要时还应 考虑其他 辅助条件。
θ θ θ
例：已知摇杆长度L=100，摆角 ψ =50 和行程速比 已知摇杆长度L=100， L=100 系数k=1.4 试设计曲柄摇杆机构。 k=1.4， 系数k=1.4，试设计曲柄摇杆机构。
若在设计机构时 先给定K 先给定K值，则 :
K 1 θ = 180° K +1
在生产实际中，常利用机构的急回运动来缩 短非生产时间，提高生产率，如牛头刨床、 往复式运输机等。
铰链四杆机构课件
【作业】
四、布置作业
P159练习题9-1----9-10
要求：书写到作业本上 字迹工整 独立完成
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【反思】
五、课后反馈
本次课不但使学生掌握了曲柄存在的条 件及三种基本形式的构成条件，还熟练地掌 握了利用构成条件判断铰链四杆机构的类型。 作业的正确率很高。并通过提问题的方式， 辅助以多媒体手段，形象直观、生动地显示 各种机构的运动过程吸引了学生，激发了学 生的学习学习兴趣，提高了课堂效果。使学 生在直观印象中掌握了重点。
曲柄摇杆机构应用广泛，雷达天线机构 （如图9-3），将曲柄的连续转动转换为摇杆 的往复摆动。日常用到的汽车刮雨器、破碎机 等机构（如图9-4）都是以曲柄为主动件，
当以摇杆为主动件，将摇杆的往复摆动转换 为曲柄的连续转动。如缝纫机的踏板机构和脚 踏砂轮机机构（如图9-5），当脚踏动踏板 （相当于摇杆）使其作往复摆动时，通过连杆 带动曲轴（相当于曲柄）作连续转动，再经过 带传动驱使机头上轴转动。
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结束！下课！
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图9-3 雷达天线机构
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图9-4 汽车刮雨器、破碎机构
汽车刮雨器机构
颗式破碎机机构 返回
图9-5缝纫机的踏板和脚踏砂轮机 机构
返回
图9-6 双曲柄机构
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图9-7 惯性筛机构
就是利用从动曲柄的变速转动使筛子具有适当的加速度， 筛面上的物料由于惯性来回抖动，达到筛分物料的目的。
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【教学重点】
◆曲柄存在的条件 ◆并对其原理进行深入学习，能够 独立说出简单的机构运动过程。
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【教学难点】
◆会判断铰链四杆机构的基本类型，使 学生了解常用机构的种类及其功能，并且 能在实际中进行运用。
铰链四杆机构(公开课)
《铰链四杆机构》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，掌握自行设计各种四杆机构方法。
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：曲柄存在条件。
曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构的判断教学难点：掌握设计曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构的方法。
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，成品展示。
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，今天主要讲四杆机构与前面做比较，比较简单，但能实现复杂运动。
新课教学：（一）提出问题、引发思维、诱趣探求导入：首先让同学们先观看一段汽车的转向机构，和火车机轮和冲床生产线的影片，观察采用了什么样的结构设计。
导入平面四杆机构概念。
平面连杆机构：平面连杆机构是一些刚性构件用转动副或移动副相互连接，组成在同一平面内运动的机构。
铰链四杆机构：当平面四杆机构中的运动副均为转动副时，称为铰链四杆机构。
（二）教学过程1、讲解铰链四杆机构的组成，说明机架、连架杆、连杆、曲柄、摇杆的概念。
1).机架：固定不动的构件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。
2、利用雷达天线、汽车的挂雨刷，火车车轮，起重吊车、等四个动画演示，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。
3、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生活中的应用。
4、1）分别介绍双曲柄的几种形式，通过机车车轮的运动现象，引出双曲柄相等同向当中，会出现运动的不确定性，应如何解决这样的问题。
2）、通过公交车门的开启动画，引入双曲柄相等反向在生活中的应用。
3）、通过刨床动画演示说明双曲柄不相等机构在生活中的应用。
铰链四杆机构课件
§4—1 铰链四杆机构的组成及基本形式 基本概念
1、铰链四杆机构： 概念： 铰链四杆机构是有四个杆件通过
铰链连接而成的传动机构，简称四杆机构，其 基本结构如图所示。
精品课件
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。
曲柄摇杆机构的一些主要特性：
1、机构的急回运动特性：
动画演示
精品课件
三、死点位置
摇杆处于左
极限位置C1D时,连杆
与从动件(曲柄)的共
线位置C1A B1。
摇杆处于右极限
位 置 C2D 时 , 连 杆 与 从 动 件 (曲柄)的共线位置C2B2A。
精品课件
死点位置
1、机构停在死点位置，不能起动。运转时，靠 惯性冲过死点。
机构两极限位置：
B1C1D C2B2A
精品课件
双摇杆机构
精品课件
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。
第五章 常用机构
§5—1 铰链四杆机构
精品课件
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 5、曲柄滑块机构及其演化形式
精品课件
精品课件
港口起重机 吊运货物是利用 平面连杆机构中 的双摇杆机构实 现的
精品课件
铲土机为了 保证铲斗平行移 动，防止泥土流 出，采用了平面 连杆机构
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
第2章平面连杆机构教案（精选5篇）
第2章平面连杆机构教案（精选5篇）第一篇：第2章平面连杆机构教案第2章平面连杆机构平面连杆机构——由若干个构件通过平面低副(转动副和移动副)联接而构成的平面机构，也叫平面低副机构平面连杆机构具有承载能力大、结构简单、制造方便等优点，用它可以实现多种运动规律和运动轨迹，但只能近似地实现所要求的运动。
最简单的平面连杆机构由四个构件组成，简称平面四杆机构。
是组成多杆机构的基础只介绍四杆机构§2-1 平面四杆机构的基本类型及其应用一，铰链四杆机构铰链四杆机构——全部由回转副组成的平面四杆机构，它是平面四杆机构最基本的形态。
如图2-1a所示，铰链四杆机构由机架4、连架杆(与机架相连的 1、3两杆)和连杆(与机架不相联的中间杆2)组成。
如图所示曲柄——能绕机架上的转动副作整周回转的连架杆。
摇杆——只能在某一角度范围(小于360°)内摆动的连架杆。
铰链四杆机构按照连架杆是曲柄还是摇杆分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种基本型式。
1、曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构——两连架杆中一个是曲柄，一个是摇杆的铰链四杆机构。
当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动，转变为摇杆的往复摆动。
应用：雷达调整机构2、双曲柄机构两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。
当原动曲柄连续转动时，从动曲柄也作连续转动如图所示在双曲柄机构中，若其相对两杆相互平行如右图所示，则成为或平行四边形机构(平行双曲柄机构)。
如图所示当平行四边形机构的四个铰链中心处于同一条直线上时，将出现运动不确定状态，一般采用相同机构错位排列的方法，来消除这种运动不确定状态。
如图所示应用：在机车车轮联动机构中，则是利用第三个平行曲柄来消除平行四边形机构在这种死点位置的运动不确定性。
3、双摇杆机构两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构应用：飞机起落架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，可以得到铰链四杆机构的其他演化型式二，含一个移动副的四杆机构 1，曲柄滑块机构通过将摇杆改变为滑块，摇杆长度增至无穷大，可得到曲柄滑块机构，如图所示对心曲柄滑块机构与偏置曲柄滑块机构曲柄滑块机构应用于活塞式内燃机2、导杆机构在图所示曲柄滑块机构中，若改取杆1为固定构件，即得导杆机构。
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《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。
（2）、教学方法：讲授法、任务设计法、案例教学法（以教学载体为主线）、小组协作法。
（3）、教学资源：多媒体课件、投影仪、黑板、动画、机构模型
六、教学过程（1课时)
（二）学习情境导入1、动画展示三种机构的运动特点及应用场合。
2、由学习情境引导学生思考与之联系的上节知识
点。
上节内容提问：
（1）运动副
1）运动副的含义与分类？
2)例举生活中常见的低副、高副机构？
知识引入:铰链四杆机构是什么运动副？(低副—转
动副）（2）铰链四杆机构的组成
1)铰链四杆机构由那些构件组成？
2）什么是曲柄？
3）什么是摇杆？
3、由动画思考：三种机构中杆件的长度、位置对运
动有什么影响？
放动画，创
设教学情
境
提问
观看动
画
思考并
回答问
题
5分
钟
(三）学习任务引入
任务：判定该铰链四杆机构取不同杆件为机架时的类
型。
（解析教学载体)
学习成果：能够判定铰链四杆机构类型，分析
运动特点；课后按所学知识改进模型，每组各做两
种模型.
以教学载
体为主线，
提出教学任
务
明确任
务，本
节课学
习目标
2分
钟
（四）讲授新课(一)铰链四杆机构的基本形式
(二）铰链四杆机构类型的判断条件
第一步：分析铰链四杆机构曲柄存在的条件:
最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度
之和。
即l mix+l max ≤ l’+l”
第二步:铰链四杆机构类型的判定
1、在铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度
之和小于或等于其余两杆长度之和时，有三种类
型：
（1）取最短杆为连架杆，得曲柄摇杆机构如图
（a）、图（b）所示.动画、模型展示，并演示运动
特性。
（2）取最短杆为机架，得双曲柄机构,如图(c)
所示。
动画、模型展示，并演示运动特性。
（3)取最短杆为连杆,得双摇杆机构，如图（d）
所示。
动画、模型展示，并演示运动特性。
（c) （d)
讲授新课；
课件、动
画、模型教
学，提高学
生学习兴
趣，增强感
性认识,从
而突出重
点
图片展示
各种类型
机构简图；
观看动
画；
观看老
师模型
演示；
思考、
分析并
回答问
题
13
分
钟。