7平面连杆机构讲解.docx
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7平面连杆机构讲解
教案（首页）
课题序号
29
授课班级
06机械1、机电3
授课课时
2
授课形式
讲授法
授课章节
名称
§5-1铰链四杆机构的组成与分类
使用教具
挂图、教具
教学目的
1、熟悉平面连杆机构、铰链四杆机构的一般概念。
2、掌握铰链四杆机构各构件的名称。
3、熟悉铰链四杆机构的基本类型。
教学重点
铰链四杆机构各构件的组成；铰链四杆机构的基本类型。
教学难点
铰链四杆机构的基本类型、运动特点的分析
更新、补
充、删减
内容
无
课外作业
P97：
1、3
教学后记
学生课后要在理解的基础上加强对知识点进行记忆，熟悉铰链四杆机构的分类。
授课主要内容或板书设计
第五章平面连杆机构
1、平面连杆机构：
2、四杆机构：
3、铰链四杆机构：
§5-1铰链四杆机构的组成与分类
一、铰链四杆机构的组成：
1）机架；2）连杆；3）连架杆
二、铰链四杆机构的基本类型（根据连架杆中是否有曲柄存在来分）：
一般分为三种类型：
曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
1.曲柄摇杆机构：
具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构
1）定义：
2）运动转换：
回转往复摆动3）运动特点：
4）应用举例：
2、双曲柄机构：
具有两个曲柄的铰链四杆机构
1）定义：
特点：
主动曲柄匀速回转一周，从动曲柄随之变速回转一周。
2）平形四边形机构：
3）反向平形双曲柄机构：
3、双摇杆机构：
具有两个摇杆的铰链四杆机构
课堂教学安排
教学过程
主要教学内容及步骤
复习旧知
内容新授
内容新授
学生巩固
课堂小结
布置作业
1、复习机构与构件的概念及两者之间的区别
第五章平面连杆机构
1、平面连杆机构：
平面连杆机构是由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而成的在同一平面或相互平行平面内运动的机构。
平面连杆机构是低副机构。
2、四杆机构：
平面连杆机构是具有四个构件（包括机架）的低副机构，称为四杆机构。
3、铰链四杆机构：
构件间用四个转动副相连的平面四杆机构，称为平面铰链四杆机构。
§5-1铰链四杆机构的组成与分类
一、铰链四杆机构各构件的名称及特征：
1）机架——铰链四杆机构中，固定不动的构件（又称静件或固定件）。
2）连杆——机构中不与机架相连的构件。
3）连架杆——机构中与机架用低副相连的构件。
连架杆按其运动特征分为两种：
曲柄——与机架用转动副相连且能绕该转动副轴线整圈旋转的构件。
摇杆——与机架用转动副相连但只能绕该转动副轴线摆动的构件。
二、铰链四杆机构的基本类型：
根据机构中曲柄的存在一般分为三种类型：
曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构
1.曲柄摇杆机构
（1）定义：
具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构。
（2）运动转换：
曲柄摇杆机构能将曲柄的整圈旋转转换成摇杆的往复摆动（曲柄为主动件）；也能将摇杆的往复摆动转换成曲柄的整圈旋转（摇杆为主动件）。
（3）运动特点：
主动曲柄作等速回转，从动件摇杆作变速的往复摆动。
（4）应用实例：
牛头刨床横向进给机构、剪板机、颚式破碎机、搅拌机、雷达摆动装置（曲柄为主动件）；缝纫机的踏板机构（摇杆为主动件）
曲柄摇杆机构双曲柄机构
二、双曲柄机构
1、定义：
具有两个曲柄的铰链四杆机构
双曲柄机构中，两个连杆架均为曲柄，都能作整圈旋转，两个曲柄可以分别为主动件。
2、分类：
1）普通双曲柄机构：
特点：
主动曲柄匀速回转一周，从动曲柄随之变速回转一周。
（即同向变速）
2）平形四边形机构：
（1）定义：
当连杆与机架长度相等且两曲柄相等时，若曲柄转向相同，称为平形四边形机构。
（2）特点：
两曲柄的回转方向相同，角速度相等。
（即同向同速）
3）反向平形双曲柄机构：
（1）定义：
当连杆与机架长度相等且两曲柄相等时，若曲柄转向相不同，称为反向平形双曲柄机构。
（2）特点：
两曲柄的回转方向相反，角速度不等。
（即反向变速）
3、平形四边形机构在运动过程中，主动曲柄每回转一周，两曲柄与连杆出现两次共线，此时导致不能正常传动。
为避免这一现象，常采用的方法有：
一是利用从动曲柄本身的质量或附加一转动惯量较大的飞轮，依靠惯性作用来导向；二是增设辅助构件；三是采取多组机构错列。
4、应用实例：
（1）插床（普通双曲柄机构）；
（2）惯性筛（普通双曲柄机构）；（3）机车车轮联动装置（平形四边形机构）（加辅助构件：
曲柄EF）；（4）左右车轮采用错列结构（平形四边形机构）；（5）车门启闭机构（反向平形双曲柄机构）
三、双摇杆机构
1、定义：
具有两个摇杆的铰链四杆机构。
2、运动转换：
往复摆动转换为往复摆动
两摇杆可以分别为主动件，当连杆与摇杆共线时，机构处于死点位置，φ1与φ2分别为两摇杆的最大摆角。
3、应用实例：
自卸翻斗装置
港口起重机
飞机起落架（利用死点位置）
完成习题集P241、2
完成习题册P27六
（1）
一、铰链四杆机构的组成及各组成部分的特征
1.平面连杆机构
2.四杆机构。
3.铰链四杆机构。
4.铰链四杆机构各构件的名称
二、铰链四杆机构的基本类型
基本类型：
曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
P97：
1、3
教案（首页）
课题序号
30
授课班级
06机械1、机电3
授课课时
2
授课形式
讲授法
授课章节
名称
§5-2铰链四杆机构的基本性质
使用教具
挂图、教模
教学目的
1、掌握曲柄存在的条件、三种基本类型的判别方法
2、掌握铰链四杆机构的急回特性
3、掌握死点位置并能通过作图方法找出机构的死点位置
教学重点
曲柄存在的条件及三种基本类型的判别方法
机构有无急回特性的判别和如何克服死点位置
教学难点
机构的急回特性和死点位置实用意义
更新、补
充、删减
内容
无
课外作业
P97：
8、9
教学后记
急回特性的概念、大小的计算及优点学生们掌握的情况较好，死点位置的概念、克服方法及应用举例，学生课后要多看书。
授课主要内容或板书设计
§5-2铰链四杆机构的基本性质
一、曲柄存在的条件：
（1）连架杆与机架中必有一个是最短杆；
（2）最短杆与最长杆之和必小于或等于其余两杆长度之和。
二、三种基本类型的判别方法：
1）若铰链四杆机构中最短杆与最长杆之和必小于或等于其余两杆长度之和，则：
（1）取最短杆为连架杆时，构成曲柄摇杆机构；
（2）取最短杆为机架时，构成双曲柄机构；（3）取最短杆为连杆时，构成双摇杆机构。
2）若铰链四杆机构中最短杆与最长杆之和大于其余两杆长度之和,则无曲柄存在，无论以哪个构件为机架，均只能构成双摇杆机构。
二、急回特性1、急回特性的定义:
2、急回特性系数K表示
K=
三、死点位置
课堂教学安排
教学过程
主要教学内容及步骤
复习旧知
内容新授
内容新授
学生巩固
课堂小结
布置作业
1、铰链四杆机构的组成及各组成部分的特征
2、铰链四杆机构的基本类型
3、各举一例说明三种铰链四杆机构的基本类型的应用
§5-2铰链四杆机构的基本性质
一、曲柄存在的条件
铰链四杆机构中是否能有作整圈旋转的构件，取决于各构件的长度之间的关系，这就是所谓的曲柄存在条件。
分析：
设曲柄AB、连杆BC、摇杆CD、机架AD的杆长度分别为a、b、c、d，AB为主动件B点通过B1、B2点时，曲柄AB与连杆BC形成两次共线。
当构件AB与BC在B1共线时，由△AC1D可得：
b-a+c≥d；b-a+d≥c当构件AB与BC在B2共线时，由
AC2D可得：
a+b≤c+d综合两种情况有：
a+d≤b+c
a+c≤b+d①
a+b≤c+d
简化上式得：
a≤b；a≤c；a≤d②
结论：
1、由①、②两式可得铰链四杆机构中曲柄存在的条件：
（1）连架杆与机架中必有一个是最短杆；
（2）最短杆与最长杆之和必小于或等于其余两杆长度之和。
上述两条件必须同时满足。
2、三种基本类型的判别方法：
（1）若铰链四杆机构中最短杆与最长杆之和必小于或等于其余两杆长度之和，则：
1）取最短杆为连架杆时，构成曲柄摇杆机构；
2）取最短杆为机架时，构成双曲柄机构；
3）取最短杆为连杆时，构成双摇杆机构。
（2）若铰链四杆机构中最短杆与最长杆之和大于其余两杆长度之和,则无曲柄存在，只能构成双摇杆机构。
例：
在下图所示的铰链四杆机构中，已知：
AB=450mm，BC=400mm，CD=300mm，AD=200mm。
试问以哪个杆作为机架，可以得到曲柄摇杆机构？
如果以BC作为机架，会得到什么机构？
如果以杆AD作为机架，会得到什么机构？
解：
1、以AB或DC为机架可以得到曲柄摇杆机构；
2、以BC为机架可以得到双摇杆机构；
3、以AD为机架可以得到双曲柄机构。
二、急回特性
分析：
略
结论：
1、急回特性的定义：
曲柄摇杆机构中，曲柄虽作等速转动，而摇杆摆动时空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度（即v1＞v2），这种性质称为机构的急回特性。
2、急回特性的意义：
缩短空回行程的时间，提高生产效力。
3、急回特性的表示符号：
急回特性用急回特性系数K表示，即
K=
式中K——急回特性系数
θ——极位夹角，摇杆位于两极限位置时，曲柄所夹的锐角。
4、极位夹角θ与急回特性K之间的关系：
说明：
（1）机构有无急回特性，取决于急特性系数K。
K愈大，急回特性愈显著，也就是从动件回程愈快；K=1时，机构无急回特性。
（2）急回特性系数K与极位夹角θ有关，θ=0°，K=1，机构无急回特性；θ＞0°机构有急回特性，且θ愈大，急回特性愈显著。
5、常见机构中具有急回特性：
（均是以曲柄为主动件）
（1）曲柄摇杆机构
（2）摆动导杆机构
（3）偏置曲柄滑块机构
三、死点位置
1、概念：
死点位置就是连杆与从动件共线的位置。
在死点位置，驱动力对从动件的有效回转力矩等于零。
此时，从动件和整个机构静止不动（即卡死、自锁）或产生运动不确定现象。
2、死点的意义：
（1）对于传动机构来说，存在死点位置是不利的。
（弊）
（2）工程上，有时也利用死点位置的特性来实现某些工作要求。
（利）
3、克服“死点”位置的方法：
（1）依靠从动件的惯性
（2）增设辅助构件
（3）多组机构错列
4、常见机构中的“死点”位置的有：
（1）曲柄摇杆机构（以摇杆为主动件，有两个死点位置）
（2）平行四边形机构（以曲柄为主动件，两个死点位置）
（3）曲柄滑块机构（以曲柄为主动件，两个死点位置）
（4）摆动导杆机构
（5）双摇杆机构（任一摇杆为主动件时，均有一个死点位置）
完成习题册P24：
5、6；P28：
2；P97：
11
一、曲柄存在的条件；三种基本类型的判别方法：
二、急回特性
1、急回特性的定义
2、急回特性系数K表示
三、死点位置
P97：
8、9
教案（首页）
课题序号
31
授课班级
06机械1、机电3
授课课时
2
授课形式
讲授法
授课章节
名称
§5-3铰链四杆机构的演化
使用教具
挂图、教模
教学目的
1、掌握曲柄滑机构、导杆机构的演化。
2、熟悉曲柄滑块机构、导杆机构的分类及构成条件。
3、熟悉导杆机构的运动特点。
教学重点
曲柄滑机构、导杆机构的演化及运动特点
教学难点
曲柄滑块机构的分类及构成条件；导杆机构的构成条件
更新、补
充、删减
内容
无
课外作业
P97：
10、11、13补充
教学后记
铰链四杆机构的演化形式都可以看作是改变四杆机构某些构件的形状、相对长度或选择不同构件作为机架而获得。
授课主要内容或板书设计
§5-3铰链四杆机构的演化
一、曲柄滑块机构
概念：
曲柄滑块机构是具有一个曲柄和一个滑块的平面四杆机构，是由曲柄摇杆机构演化而来的。
演化：
特点：
应用：
分类：
曲柄滑块机构的分类：
对心曲柄滑块机构（简称曲柄滑块机构）和偏置曲柄滑块机构两类。
二、导杆机构
导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。
连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构称为导杆机构。
导杆机构是由改变曲柄滑块机构中固定件位置演化而成。
导杆机构的分类：
（1）转动导杆机构
（2）摆动导杆机构
（3）曲柄摇块机构（4）移动导杆机构
课堂教学安排
教学过程
主要教学内容及步骤
复习旧知
内容新授
内容新授
内容新授
学生巩固
课堂小结
布置作业
1、曲柄存在的条件
2、急回特性的定义、急回特性系数K、极位夹角θ
3、通过死点位置的常用措施
引入：
在平面连杆机构中，除了三种铰链四杆机构基本类型外，在生产实际中，还广泛地采用其他多种形式。
各种形式的平面连杆机构，可以认为是由铰链四杆机构的基本类型通过选取不同构件为机架、改变构件的形状（扩大转动副、将转动副转化为移动副）、改变构件的相对长度等方法演化而成。
§5-3铰链四杆机构的演化
一、曲柄滑块机构
1、概念：
曲柄滑块机构是具有一个曲柄和一个滑块的平面四杆机构。
2、演变来源：
曲柄摇杆机构
3、演变过程：
摇杆长度趋向无穷大
4、运动特点：
曲柄的转动转换为滑块的往复移动
演化分析：
当摇杆CD的长度趋向无穷大，原来C点沿圆弧的往复运动变成沿直线的往复移动，摇杆变成了沿导轨往复运动的滑块，曲柄摇杆机构演化成曲柄滑块机构。
若曲柄为主动件，并作整周回转时，滑块C移动的距离H等于曲柄长度r的两倍，即H=2r。
反之，若取滑块C为主动件，当滑块作往复直线运动时，曲柄AB作整周回转，但存在两个死点位置。
5、应用：
（1）压力机中的曲柄滑块机构（以曲柄为主动件）
（2）内燃机中的曲柄滑块机构（以滑块为主动件，存在两个死点位置）.对单缸内燃机，通常采用附加飞轮，利用惯性通过死点；对多缸内燃机通常采用错列各缸的曲柄滑块机构方式。
（3）搓丝机、自动送料机
6、分类：
（1）对心曲柄滑块机构
（2）偏置曲柄滑块机构（3）偏心轮机构
7、死点位置：
有两个（以滑块为主动件）
8、急回特性：
对心曲柄滑块机构（无急回特性）
偏置曲柄滑块机构（有急回特性）
二、导杆机构
1、定义：
连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构称为导杆机构。
导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。
2、演变来源：
由改变曲柄滑块机构中固定件位置演化而成。
3、演变过程：
固定原曲柄1
4、分类：
转动导杆机构：
＜
摆动导杆机构：
＞
5、运动特点：
（1）转动导杆机构：
等速回转运动变速回转运动（运动特点类似于双曲柄机构）
（2）摆动导杆机构：
回转运动往复摆动（运动特点类似于曲柄摇杆机构）
6、应用：
旋转油泵（转动导杆机构）、牛头刨床（摆动导杆机构）
三、曲柄摇块机构（摇块机构）
1、演变来源：
曲柄滑块机构
2、演变过程：
固定原连杆2
3、运动特点：
件1作转动或摆动，件4相对于3滑动并一起绕C点摆动。
或4在3中移动，1绕B点转动或摆动。
4、应用：
自卸翻斗装置
四、固定滑块机构（定块机构、移动导杆机构）
1、演变来源：
曲柄滑块机构
2、演变过程：
固定滑块3
3、运动特点：
件1为主动件，件2绕C点摆动，件4相对3往复移动。
4、应用举例：
抽水机
五、归纳如下表：
导杆机构的演化
机构名称
转动导
杆机构
摆动导
杆机构
曲柄摇
块机构
移动导
杆机构
演化方法
固定原曲柄AB
固定原
连杆BC
固定原
滑块C
机构组成
条件
曲柄BC长度大于机架AB长度，
即
＞
曲柄BC长度小于机架AB长度，
即
＜
运动特点
曲柄BC与导杆AC均能作整圈转动，可分别取作主动件
机构无死点位置
曲柄BC作整圈转动，导杆AC作往复摆动
曲柄为主动件时，从动件导杆有急回特性
导杆为主动件时，机构有两个死点位置
曲柄AB长度
1小于机架BC长度
2时，曲柄作整圈转动，
＞
时，曲柄只能往复摆动
导杆相对摇块3滑动，并随同摇块绕机架上C点摆动
曲柄AB为主动件，连杆BC绕C点摆动，从动件导杆AC相对于固定滑块C作往复直线移动
习题册P27：
五（1、2）；P28
1、曲柄滑块机构概念及运动特点
2、曲柄滑块机构的分类和形成条件。
3、导杆机构的演化。
4、导杆机构的构成条件及其运动特点。
P97：
10、11、13补充
教案（首页）
课题序号
32
授课班级
06机械1、机电3
授课课时
2
授课形式
讲授法
授课章节
名称
习题课（第五章平面四杆机构）
使用教具
挂图、教模
教学目的
1、了解铰链四杆机构的类型、特点及应用；
2、掌握三种铰链四杆机构的基本形式的判别条件；
3、了解急回特性及应用，了解死点位置的产生及克服方法；
4、了解铰链四杆机构的演化及其应用。
教学重点
掌握三种铰链四杆机构的基本形式的判别条件；
教学难点
1、了解急回特性及应用，了解死点位置的产生及克服方法；
2、了解铰链四杆机构的演化及其应用。
更新、补
充、删减
内容
无
课外作业
练习卷
教学后记
学生课后要多看书，在理解的基础上加强对知识点进行记忆。
授课主要内容或板书设计
第五章平面四杆机构复习
一、铰链四杆机构的组成：
二、铰链四杆机构的分类：
三、铰链四杆机构的基本性质：
四、铰链四杆机构的演化：
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