铰链四杆机构演化教案
四杆机构的演化
R
A
B
C D
R
A
B
C
A
B
C
R
A
B
C
A
B R
教学过程设计及知识点传授:
铰链四杆机构中一个转动副转化为移动副
曲柄摇杆机构中，摇杆3上C 点的轨迹是以D 为圆心，杆3的长度L 3为半径的圆弧mm.如将转动副D 扩大，使其半径等于L’3，并在机架上按C 点的近似轨迹mm 做成一弧形槽，摇
杆3做成与弧形槽相配的弧形块，此时虽然转动副D 的外形改变，但机构的运动特性并没有改变.若将弧形槽的半径增至无穷大，则转动副D 的中心移至无穷远处，弧形槽变为直槽，转动副D 则转化为移动副,构件3由摇杆变成了滑块，于是曲柄摇杆机构就演化为曲柄滑块机构，
（2）铰链四杆机构中二个转动副转化为移动副
两个移动副不相邻，如图所示。
这种机构从动件3的位移与原动件转角的正切成正比，故称为正切机构。
两个移动副相邻，且其中一个移动副与机架相关联，如图示。
这种机构从动件3的位移与原动件转角的正弦成正比，故称为正弦机构。
教法 学法
用自制的教具展示:
导杆机构可以看作是在曲柄滑块机构中选取不同构件为
机架演化而成.
判断：下图各属
于哪种机构？。
最新《铰链四杆机构的基本性质》教案
《机械基础》教案审核年月日教学流程Ⅰ、复习提问（用时2分钟）（1）铰链四杆机构三大基本类型是什么？（2）曲柄摇杆构件运动有什么特点？Ⅱ、导入新课（用时3分钟）板书课题后，重播放幻灯片——汽车窗雨刷，指导学生观察机构运转情况，并探讨下列问题：（1）曲柄能否整周运动，与机构中各杆长度有何关系？（2）摇杆在两个极限位置时，曲柄与连杆位置关系如何？（3）曲柄存在与否关键看曲柄能否通过哪两个特殊位置？Ⅲ、新课讲授：一、曲柄存在的条件以复习提问，探索性演示导入新课，创立问题情景，激发思维，促使学生教师引导学生讨论分析后，小结并导入新课：从幻灯片可看出曲柄存在与否，取决于机构中各杆长度关系，只要曲柄越过其与连杆两次共线位置，曲柄一定用幻灯片打出教材图7-7曲柄摇杆机构。
教材对铰链四杆机构三种基本类型组成条件结论，从内容上看很精炼，但是学生理解起来却比较困难。
根据以往的教学经验，如果照本宣科地讲授，作一般性推论，师生均感到“概括无据、推论无理”，而且学生对双摇杆机构两种不同类曲柄摇杆机构Ⅲ、新课讲授：一、曲柄存在的条件结论：曲柄存在的条件：（1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆；（2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和（称为杆长条件）。
铰链四杆机构的判别步骤：四杆机构中最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆之和，有以下三种情况：①以最短杆的相邻杆为机架时，为曲柄摇杆机构；②以最短杆为机架时，为双曲柄机构；③以最短杆的相对杆为机架时，为双摇杆机构。
（2）若铰链四杆机构中最短杆与最长杆之和大于其余两杆之和，则不论那一种情况均为双摇杆机构。
3．例题讲解：（用时10分钟）1、铰链四杆机构中的四杆长度尺寸为：AB=130mm，BC=150mm，CD=175mm，AD=200mm。
若取AD杆为机架，试判断此机构属于哪一种类型？（板书解答过程）2、铰链四杆机构中的四杆长度尺寸为：AB=450mm，BC=400mm，CD=300mm，AD=200mm。
四杆机构的演化
机构世界大咖秀
作品设计说明书
1.1四杆机构演化
演化过程：双曲柄机构→双摇杆机构→曲柄摇杆机构
双曲柄机构：铰链四杆机构中的两个连架杆均为曲柄。
双摇杆机构：铰链四杆机构的两个连架杆都是摇杆。
曲柄摇杆机构：铰链四杆机构的两个连架杆中，其一为曲柄，另一为
摇杆。
1.2说明
通过改变两端点（固定边）的距离，其余三杆在保持不改变长度的情况下，从而达到四杆机构演化的目的。
其作用原理是：使用控制器控制两个舵机通过原动件的带动致使在其丝杆上面滑动及其停顿，在30cm处为双曲柄机构，通过在丝杆上面的移动，在50cm处演变为双摇杆机构，最终在180cm处演变成为曲柄摇杆机构。
铰链四杆机构的演化
➢由于杆３仅在环形槽的一部分中运动，因此可 将环形槽的多余部分除去，如图3.33（c）所示。
➢图3.33（a）、（b）、（c）所示的机构中，尽 管转动副D的形状发生了变化，但其相对运动性质 却完全相同。
➢如果再将环形槽的半径增加到无穷大，转动副的 中心D移到无穷远处，则环形槽变成了直槽而转动 副变成了移动副如图3.33(d)所示，机构演化成偏置 曲柄滑块机构。图中e为曲柄中心A至直槽中心线 的垂直距离，称为偏心距。
图3.36 曲柄滑块机构
➢图3.36所示的曲柄滑块机构广泛应用于各种机 械中，如活塞式内燃机、冲床等。
图3.37 导杆机构
➢图3.36以构件１为机架时，可得到导杆机构， 如图3.37（a）所示，当杆２的长度大于机架长度 时，构件２和构件４均能做整周转动，称为转动 导杆机构。
➢图3.37（b）所示的小型刨床是它的应用实例。 当杆２的长度小于机架长度时，导杆４只能作来 回摆动，称摆动导杆机构。
图3.39 移动导杆机构
➢如以两个移动副代替铰链四杆机构中的两个转动副， 便可得到三种不同形式四杆机构。
➢图3.40（a）所示的曲柄移动导杆机构（正弦机构）
➢图3.41（a）所示的双转块机构和图3.42（a）所示 的双滑块机构。
➢图3.40（b）所示的缝纫机刺布机构
➢图3.41（b）所示的十字沟槽联轴节
➢在图3.35（a）所示的曲柄摇杆机构中，杆１为 曲柄，α和β可达360°，而θ和δ均小于360°，若以 杆４或杆２为机架，可得到曲柄摇杆机构，如图 3.35（a）、（c）所示；
➢若以杆１为机架，可得到双曲柄机构，如图 3.35（b）所示；
➢若以杆３为机架，可得到双摇杆机构，如图 3.35（d）所示。
➢当e≠０时称为偏心曲柄滑块机构。
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。
铰链四杆机构的组成与分类教案
应用：飞机起落架、港口起重机
视頻演示，指导学生在前面只是的基础上自己分析总结
思考、分析、讨论，得出结论
三、用软件模拟，设计铰链四杆机构
输入参数，操作演示
根据想要得到的铰链四杆机构，给出各杆长度
四、知识总结，检查评价
（一）总结归纳
1.基本概念
2.铰链四杆机构的组成
2.应用形式二：摇杆为主动件，曲柄为从动件
1） 机构运动变换的方式：
2） 机构正常工作时，从动件（曲柄）的运动状态：
演示教具、指导观看机构演示动画和视频，给出问题1、2。
观看视频
思考、回答
3） 机构从动件曲柄会出现的意外运动状态。
（结合亲自体验、演示教具，应用多媒体技术定格动画画面的特殊位置讲解。）
3、举例生活、生产中见到的铰链四杆机构应用。
布置作业
一、铰链四杆机构的组成
（一）平面连杆机构
1. 平面连杆机构概念
多媒体播放多连杆机构动画，
指导学生看教材
观看动画，看书、回答
2.平面连杆机构组成：
（1）机构中构件的类型：杆（块）状刚性构件
（2）机构中运动副形式有：移动副和转动副
3. 平面连杆机构类型：低副机构
4. 平面连杆机构运动特点：
构件在（互相平行）平面内运动
3.铰链四杆机构的基本类型
4.曲柄摇杆机构的应用形式和特点
5.双曲柄机构的特点和应用
6.双摇杆机构的特点和应用
带学生一起回忆提问
思考、回答
（二）检查评价
检查学案完成情况 评出最佳小组、最佳组员
自评、互评
课后作业布置
1、课后完成学案；
2、动手制作铰链四杆机构：材料任选，长度l1=90，l2=30，l3=70，l4=80；
《铰链四杆机构课件》课件
# 铰链四杆机构课件 什么是铰链四杆机构 定义铰链四杆机构，铰链连杆的结构及原理，四杆机构的结构及原理。
铰链四杆机构的应用
汽车四连杆机构
探讨汽车悬挂系统中的四连杆机构设计和应用。
桥式起重机移动机构
介绍桥式起重机移动机构中的铰链四杆机构设计和应用。
叉车叉臂上升机构
解析叉车叉臂上升机构中的铰链四杆机构设计和应用。
铰链四杆机构的设计
1
设计铰链四杆机构的基本步骤
详细阐述设计铰链四杆机构的基本步骤和方法。
2
设计案例分析
通过实际案例分析铰链四杆机构的设计过程和技巧。
3
常见设计问题及解决方案
探讨在铰链四杆机构设计过程中常见的问题和相应的解决方案。
铰链四杆机构的优缺点构等。
2 缺点
分析铰链四杆机构的缺点，如受限于运动副点的特殊要求等。
3 应用前景和发展趋势
展望铰链四杆机构在不同领域的应用前景和未来发展趋势。
结论
总结铰链四杆机构在工程领域的重要性和其广泛应用的价值。 展望未来铰链四杆机构发展的方向和可能的创新应用。
参考文献
引用相关文献和资料，供学习者进一步了解铰链四杆机构的理论和实践。
《机械基础》项目教学教案二铰链四杆机构的基本性质
《机械基础》项目教学教案二铰链四杆机构的基本性质教学目标：1.了解铰链四杆机构的基本结构和工作原理；2.掌握铰链四杆机构的基本性质和运动特点；3.能够进行铰链四杆机构的运动分析；4.能够应用铰链四杆机构解决实际工程问题。
教学重点：1.铰链四杆机构的基本结构和工作原理；2.铰链四杆机构的运动特点；3.铰链四杆机构的运动分析。
教学难点：1.铰链四杆机构的运动分析；2.铰链四杆机构的应用。
教学过程：一、引入（5分钟）铰链四杆机构是一种常见的机械传动装置，它由四根连杆和若干个铰链连接而成。
在机械工程中，铰链四杆机构被广泛应用于各种机械装置中，如机械手臂、液压机械等。
今天我们就来学习铰链四杆机构的基本性质和运动特点。
二、铰链四杆机构的基本结构和工作原理（15分钟）1.铰链四杆机构的定义和分类；2.铰链四杆机构的基本结构和组成部分；3.铰链四杆机构的工作原理。
三、铰链四杆机构的基本性质和运动特点（25分钟）1.铰链四杆机构的自由度和约束性；2.铰链四杆机构的运动类型；3.铰链四杆机构的运动范围；4.铰链四杆机构的运动分析方法。
四、铰链四杆机构的运动分析（25分钟）1.铰链四杆机构的运动方程；2.铰链四杆机构的角度分析；3.铰链四杆机构的位移分析。
五、铰链四杆机构的应用（15分钟）1.铰链四杆机构在机械设计中的应用；2.铰链四杆机构在实际工程中的应用案例。
六、总结与展望（5分钟）通过今天的学习，我们了解了铰链四杆机构的基本结构和工作原理，掌握了铰链四杆机构的基本性质和运动特点，掌握了铰链四杆机构的运动分析方法。
希望大家能够继续深入学习机械基础知识，为将来的机械设计和研究打下坚实的基础。
以上是《机械基础》项目教学教案二，铰链四杆机构的基本性质。
平面铰链四杆机构讲解
a图 1曲柄 3摇杆
b图 2曲柄 4曲柄
23 14
c图 1曲柄 3摇杆
d图 2摇杆 4摇杆
思考：把四个结果分成三类，怎么分？
一、铰链四杆机构的三种基本形式
根 1、曲柄摇杆机构
据
一根连架杆作整周
两
转动，另一根连架杆
连
作小于360度摆动。
架 杆
2、 双曲柄机构
运
连接机架的两连架
动
杆都能作整周转动
形 式
铰链四杆机构的组成与分类
孙玉霞
开场
汽车雨刷 缝纫机 ……
第七章平面连杆机构
本章节教学目的及要求 ◆认识连杆机构的特点 ◆掌握平面铰链四杆机构的组成、 类型及应用
◆理解平面连杆机构的基本性质
◆了解平面四杆机构的演化形式
本讲内容
一 掌握铰链四杆机构的组成 二 熟悉铰链四杆机构的基本形式三 了铰链四杆机构的应用关键词
连架杆 机架
固定不动
与机架相连
不与机架相连
火眼金睛找
不同：两个 连架杆的不 同之处
想一想
曲柄—如果连架杆（1红色）能作 整周旋转则称为曲柄
摇杆—如果连架杆（3蓝色）仅能 在某一角度（小于180度）范围内 摇摆则称为摇杆
请问:把1、2、3、4杆分别作机架，它 们的转动效果又是怎样的呢？
a图4号杆为机架 b图1号杆为机架 c图2号杆为机架 d图3号杆为机架
3、双摇杆机构
不
连接机架的两连
同
架杆都不能作整周
转动
要求：
1.每组组长领材料——长条4个、图钉4个,表格1； 2.在每个长条上标上数字——1、2、3、4； 3.合作完成制作铰链四杆机构——组长负责分工；
机械设计基础(高教版第五版)精品教案：第2章平面四杆机构
授课内容：第2章 平面四杆机构目的要求: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重点难点：重点：平面四杆机构的基本特性 难点：平面四杆机构的基本特性 计划学时：2第一节 铰链四杆机构的基本型式和特性1）曲柄摇杆机构:两连架杆中，一个为曲柄，而另一个为摇杆。
2）双曲柄机构 两连架杆均为曲柄。
3）双摇杆机构 两连架杆均为摇杆。
急回特性v 1 =C 1C 2/t 1 v 2 =C 1C 2/t 2 ϕ1=180°+θ, ϕ2=180°-θ ∵ ϕ1>ϕ2 , ∴ t 1>t 2 , v 1<v 2行程速比系数K = 输出件空回行程的平均速度 输出件工作行程的平均速度θ=180°（K-1）/（K+1）机构的死点位置摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有:γ＝0连架杆连杆连架杆机架摆角 θψ C 1C 2DAB 1B 2Bϕ1Cωϕ2极位夹角此时机构不能运动，称此位置为：“死点”避免措施：两组机构错开排列，如火车轮机构;靠飞轮的惯性第二节 铰链四杆机构有整转副的条件平面四杆机构具有整转副可能存在曲柄整转副存在的条件最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和整转副是由最短杆（曲柄）与其邻边组成的当满足杆长条件时，说明存在整转副，当选择不同的构件作为机架时，可得不同的机构。
如 曲柄摇杆1 、曲柄摇杆2 、双曲柄、 双摇杆机构F’’’’ B CA BE FD CGA B CDl 1l 2 l 3 l 4授课内容：第2章平面四杆机构（§2.3—§2.4）目的要求: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重点难点：重点：平面四杆机构的基本特性难点：平面四杆机构的基本特性计划学时：22.3 铰链四杆机构的演化通过前面的学习，我们知道在铰链四杆机构中，可根据两连架杆是曲柄还是摇杆，把铰链四杆机构分为三种基本形式——曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构，而后两种可视为曲柄摇杆机构取不同构件作为机架的演变。
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江宁中专教案
教师 秦文卫 课 题（课时） 铰链四杆机构的演化
授课班级 11机电（1） 授课时间 2013.6.5
授课地点 1A-104 课 型 新授
教学目标 1.掌握铰链四杆机构的演化形式、特点及应用 2.能判断曲柄滑块机构、导杆机构的类型
3.感受铰链四杆机构的演化形式的特性
教学重点 铰链四杆机构的演化形式、特点及应用
教学难点 铰链四杆机构的演化形式的类型判断
教学资源 多媒体、模型
教学过程 教学内容 【复习引入】 1.铰链四杆机构有哪些类型？
2.铰链四杆机构有哪些性质？
3. 铰链四杆机构还能实现什么运动？
教师活动 学生活动
提问、引导、点
评
思考、回答
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【新授】
演化方法：1.改变相对长度；2.改变形状；3.改变固定件
一、曲柄滑块机构：
1、组成
2.演化
3. 功用
4. 行程
5．急回特性
6. 死点位置
7.应用实例
8.偏心轮机构
二、导杆机构：
1．演化方法
2.类型判断
3.应用实例
4.摆动导杆机构
播放动画并讲
解 演示模型、提出问题、引导结论 听讲、观看、
思考
观看、思考、
讨论、分析、
总结、归纳
作业布置
教学反思