实验五 平面连杆机构创新设计实验

第一篇：实验五 平面连杆机构创新设计实验

实验五平面连杆机构创新设计实验

一、实验目的

设计平面机构，并对所设计的机构进行拼接，完成机构特有的运动特性。

二、实验仪器

8个创新组合实验台

三、实验要求

（1）每组设计两种不同的机构，其中一种机构从选题部分设计题目中进行选择，另一种机构自行命题，可以来源于参考书、网络或者现实生活中的机构，要求至少有两种基本连杆机构。要求在设计过程中利用一种创新设计方法对方案进行分析。

（2）每种机构都能实现其特定的运动特性。例如，牛头刨床要实现急回运动。通过查阅资料确定机构的运动特性。

（3）在报告上绘制初始方案的机构运动简图。

（4）实验报告请自行打印，将设计方案在课前准备好，填写到报告上。（5）每班分成7-8组，每组3-4人。

（6）实验时自备三角板、圆规和草稿纸等文具。

四、选题部分设计题目：（每组任选一个）

蒸汽机机构、精压机机构、牛头刨床机构、插床机构、筛料机构、行程放大机构。

机构具体要求：

（一）蒸汽机机构：

要求：1.实现活塞的往复运动；

2.运动传递由电机→曲柄→……→滑块。

（二）精压机机构

要求：构件平稳下压，物料受载均衡

（三）牛头刨床主切削运动机构

要求：具有急回特性,运动传递由电机→齿轮减速→导杆→……→滑块

（四）插床机构 要求：1.具有急回特性。

2.插刀实现大行程往复运动。

3.运动传递由电机→齿轮减速→原动件曲柄→……→输出件插刀

（五）筛料机构

要求：1.具有急回特性。

2.加速度变化较大。

（六）行程放大机构：

要求：实现行程放大

五、报告要求

选题报告要求：

（一）选题机构名称；

（二）选题机构运动要求及特点；

（三）利用功能分析法及设计目录对设计方案进行简单分析；

（四）设计的机构简图；

（五）实验中机构运动状况分析；

（六）改进后的机构简图。

自命题报告要求：

（一）命题机构名称；

（二）命题机构运动要求及特点；

（三）对设计方案进行简单分析；

（四）所设计的结构简图；

（五）实验中机构运动状况分析；

（六）改进后的结构简图。

第二篇：平面连杆机构教学设计

平面连杆机构教学设计

赵县职教中心

翟伟波

[教材分析]平面连杆机构能以简单的结构实现复杂的运动规律，而且更以其独特可靠的低副联接形式，倍受广大机械设计人员的瞩目。其在工业、农业、冶金、化工、纺织、食品等机械中的应用实例不胜枚举。如此重要的教学内容，只有探寻一种形式新颖、方法独特的教学方法，才能收到良好的教学效果。

[教学对象分析]

机械制造专业的学生，普遍存在机械常识匮乏与对现实机械现象的有视无睹，该现象严重阻碍了专业课教学的进程和效果。教师在教学过程中，应充分考虑学生的现实情况，采取有效措施，让学生建立机械意识，以思维理念的变化架起理论与实践相结合的桥梁。

[对教师的要求]

教师在熟练掌握教材的基础上，善于运用生活中饶有兴趣的机械现象导入新课，巧妙地制造悬念，激发学生学习新知识的强烈愿望。教师要发挥主导作用，精心设计教学过程，为学生创造一个学习、发现、探索、创造的情境。教师要正确引导学生思维，让学生积极主动地做到理论与实践相结合。

一、教学目标：

知道：铰链四杆机构的组成。掌握：铰链四杆机构曲柄存在的条件。熟悉：铰链四杆机构三种基本形式的形成条件。

二、教学重点、难点： 铰链四杆机构曲柄存在的条件。铰链四杆机构三种基本形式的形成条件。

三、教学方法： 诱趣探求，思维探索。

四、教具：

投影仪和屏幕、软质细杆：6cm（1根）、10cm（1根）、15cm（1根）、18cm（1根）、50cm（８根）、大头针（若干枚）、小刀（8把）

五、教学过程：

（一）提出问题、引发思维、诱趣探求 导入语：同学们都观看过现场直播的电视节目，在这样的节目当中，摄影师最不想让观众看到的图像是什么？（稍顿）

学生回答：

1、质量不好的画面。

2、灯光不好、有阴影的画面。

3、表演出现 错误的画面。

（一一否定、加强悬念，诱发求知欲）是电视画面中出现摄影架的镜头。摄影师要想把多角度、多层次的电视画面呈现在观众面前，这要归功于摄影机的驱动架。究竟驱动架采用了什么样的结构设计，能够让摄影师随心所欲，运动自如，诀窍就在四根小小的杆件上，下面我们来做一个模拟设计。

（二）示范操作，发展思维

[策略分析] 对于铰链四杆机构曲柄存在条件这一重要知识点的学习，传统的教学方法是根据三角形二边之和大于第三边的理论进行不等式的数学推导，其过程繁琐而刻板，效果欠佳。如果利用教具演示与思维点拨相结合的教学方法，学生会在宽松的课堂气氛中获得非常直观的感性知识，既突破难点，又发展了学生思维。

取出四根杆件（6cm，10cm，15cm，18cm），用大头针组成平面连杆机构。分别以四根杆件为机架,演示并引导学生观察两个连架杆的运动情况.平面连杆机构定义,类型(板书)测量四根杆件的长度并让学生做记录,计算最短杆与最长杆长度之和与其余两杆长度之和的关系.引导学生探求曲柄存在条件 曲柄存在条件(板书).出示投影:铰链四杆机构三种基本形式:曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构的形成条件.(三)动手设计

深化思维

[策略分析] 该程序是“思维探索型”教学方法的中心环节,学生感性认识形成以后,要分组进行设计。在设计过程中，充分发挥其主观能动性，边设计，边思考，既巩固了理论知识，又提高了动手能力，从而实现感性知识上升为理性知识，达到理论与实践有效结合。分组：３２人，４人／组，共８组，由动手能力强的学生担任组长，发挥骨干作用。组长领取设计材料：软质细杆１根，大头针若干，小刀一把。分配设计任务。

（１，２）组

曲柄摇杆机构（３，４）组

双曲柄机构（５，６）组

双摇杆机构 最长杆＋最短杆≤其余两杆长度之和。以最短杆的相对杆为机架。

（７，８）组

双摇杆机构：最长杆＋最短杆〉其余两杆长度之和。巡回指导，及时解答学生疑问并纠正设计过程中的错误操作。每组选派一人，表述设计思路，展示设计成果。

（四）探索创新，升华思维

［策略分析］通过展示设计成果，学生心中普遍产生一种成就感，自然的心理倾向是学有所用，此时教师要善于捕捉学生心理，适时提问：究竟谁的设计成果能应用在摄影机的驱动机构上？课堂气氛再度活跃，既升华学生思维，又能达到首尾呼应，探索创新的目的。提问：究竟谁的设计成果能应用在摄影机的驱动机构上？

引导学生进行小组讨论。总结发言：指出应为双摇杆机构。课堂小结：网络知识体系。

教学反馈：自由研读教材当中列举的应用实例。布置作业：P118：３、４、５、６、７、８

附：板书设计：平面连杆机构

一、平面连杆机构

３、基本类型 １、定义、特点

（１）曲柄摇杆机构 ２、类型

条件：

二、铰链四杆机构：

（２）双曲柄机构 １、组成 条件： ２、曲柄存在条件

（３）双摇杆机构（１）

条件：（２）

第三篇：平面连杆机构

第十四单元平面连杆机构

综合题

1、如图所示为铰链四杆机构，已知各构件长度LAB=55mm，LBC=40 mm，LCD=50 mm，LAD=25 mm，哪一个构件固定可获得曲柄摇杆机构？哪一个构件固定可获得双曲柄机构？哪一个构件固定只可能获得双摇杆机构？（说明理由）

题1图

3、画出下列机构图示位置的压力角。

题3图

4、试确定两机构从动件的摆角和机构的最小传动角。

题4图

5、试用图解法设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长lCD＝100mm，行程速度变化系数K＝1.2，摆角Ψ＝45，固定铰链中心A和D在同一水平线上。06、设计一铰链四杆夹紧机构。已知连杆BC长度LBC=40㎜和它的两个位置如示意图所示。其中B1C1处于水平位置；B2C2为机构处于死点位置，此时原动件CD处于铅垂位置。（取μL=1mm/mm）

题6图

7、设计一偏置曲柄滑块机构。已知滑块的行程s=50mm，偏距e=20mm，行程速比系数K=1.5，试用作图法求曲柄的长度LAB和连杆的长度LBC。

题7图

8、图示为曲柄摇杆机构。已知机架AD在同一条水平线上，K＝1.4，摇杆的长度LCD=60 mm及摇杆的摆角Φ=40°。试用图解法设计此机构（取μL=2mm/mm）

题8图（机构示意图）题9图（机构示意图）

9、设计一摆动导杆机构，已知机架长度为50mm，行程速比系数K=2，求曲柄的长度。（取μL=1mm/mm）

第四篇：平面连杆机构自测题

一、选择题

1、图示铰链四杆机构，已知杆长a = 120 mm，b = 200 mm，c = 280 mm，若要获得曲柄摇杆机构，机架d 的取值范围是（）mm。

A.C.2、曲柄摇杆机构的传动角是（）。

A.C.3、在下列机构中，（）没有急回性质。A.C.4、在下列机构中，有急回性质的是（）。A.C.双曲柄机构 D.摆动导杆机构 转动导杆机构 B.对心曲柄滑块机构 双曲柄机构 D.摆动导杆机构 曲柄摇杆机构 B.曲柄滑块机构 连杆与从动摇杆之间所夹锐角的余角 D.极位夹角的余角 从动摇杆两个极限位置之间的夹角 B.连杆与从动摇杆之间所夹锐角 200≤d≤360 D.200≤d≤400 120≤d≤200 B.200≤d≤320

5、铰链四杆机构的杆长a = 60 mm，b = 80 mm，c = 100 mm，d = 90 mm。若以杆a为机架，则此四杆机构（）。

A.C.有整转副且有一个曲柄 D.有整转副且有两个曲柄 无整转副，无曲柄存在 B.有整转副而无曲柄存在

6、在下列平面四杆机构中，无论以哪一构件为主动件，都不存在死点位置。（）

A.C.7、曲柄滑块机构利用（）可演化为偏心轮机构。

A.C.8、车辆前轮转向机构采用的是什么机构？（）

A．

C．

9、缝纫机的踏板机构，以下相关论述不正确的是哪个？（）

A．

B．

C．

D．

10、已知对心曲柄滑块机构的曲柄长AB=20mm，问该机构滑块的行程H为多少？（）

A． C． 20 mm＜H＜40 mm D．

H=30 mm H=20 mm B．

H=40 mm 踏板相当于曲柄摇杆机构中的曲柄。利用飞轮帮助其克服“死点位置。” 工作过程中可能会出现倒车或踩不动的现象。应用了曲柄摇杆机构且摇杆为主动件。双摇杆机构 D．

曲柄滑块机构 曲柄摇杆机构 B．

双曲柄机构 移动副取代回转副 D.扩大回转副 机架变换 B.改变构件相对长度 曲柄摇杆机构 D.曲柄滑块机构 双曲柄机构 B.双摇杆机构

二、判断题

1、平面连杆机构是由一些刚性构件用低副联接而成的机构。„„„„„（2、平面四杆机构中若有曲柄存在，则曲柄必为最短杆。„„„„„„„（3、铰链四杆机构通过机架的改变，一定可以实现三种基本型式之间的转换。„„„„„„（错）

4、曲柄摇杆机构的急回运动特性是用急回特性系数K来表示，K愈小，则急回作用就愈明显。„„（对

5、实际生产中，常利用急回运动这个特性，来缩短工作时间，提高生产效率。„„„„„„„„（对

6、极位夹角就是从动件在两个极限位置之间的夹角。„„„„„„„„（7、铰链四杆机构中，传动角越大，机构的传力性能越好。„„„„„„（8、四杆机构有无死点位置，与何构件为原动件无关。„„„„„„„„（9、对曲柄摇杆机构而言，当曲柄为原动件时，从动件摇杆与连杆无共线位置，所以无死点。„„„（对

10、在实际生产中，死点现象对工作都是不利的，必须加以克服。„„（对

错）错）

对

错）

对

错）

对

错）错）错）

对

对

错）

对

错）

 单击这里查看答案：

o

一、选择题：

1、C

2、B

3、C

4、D

5、B

6、A

7、D

8、C

9、D

10、B o

二、判断题：

1、对

2、错

3、错

4、错

5、对

6、错

7、对

8、错

9、对

10、错

第五篇：平面连杆机构例题

典型例题

例1 如图所示，已知lBC=100mm，lCD=70mm，lAD=50mm，AD为固定件。（1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的值；（2）如果该机构能成为双曲柄机构，求lAB的值；（3）如果该机构能成为双摇杆机构，求lAB的值。

解（1）如果能成为曲柄摇杆机构，则机构必须满足“最长杆与最短杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和，且AB为最短杆”。则有

lAB+lBC≤ lCD+lAD 代入各杆长度值，得

lAB≤20mm

（2）如果该机构能成为双曲柄机构，则机构必须满足“最长杆与最短杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和，且机架AD为最短杆”。则

1）若BC为最长杆即lAB≤100mm，则

lAD+lBC≤ lCD+lAB

lAB ≥80mm

所以 80mm≤lAB≤ 100mm 2）若AB为最长杆即 lAB ≥100mm，则

lAD+lAB≤ lCD+lBC

lAB≤120mm

所以 100mm≤lAB≤ 120mm

将以上两种情况进行分析综合后，lAB的值应在以下范围内选取，即

80mm≤lAB≤ 120mm

（3）若能成为双摇杆机构，则应分两种情况分析：第一种情况，机构各杆件长度满足“杆长之和条件”，但以最短杆的对边为机架；第二种情况，机构各杆件长度不满足“杆长之和条件”，在本题目中，AD已选定为固定件，则第一种情况不存在。下面就第二种情况进行分析。

1）当 lAB＜50mm,AB为最短杆，BC为最长杆

lAB+lBC ＞ lCD+lAD

lAB ＞20mm

即 20mm＜ lAB＜50mm

2）当50≤lAB＜100时，AD为最短杆，BC为最长杆，则

lAD+lBC＞ lCD+lAB

lAB＜80mm 即 50mm≤lAB＜80mm

3）当lAB ＞100mm时，AB为最长杆，AD为最短杆，则

lAD+lAB＞ lCD+lBC

lAB＞120mm 另外，AB增大时，还应考虑到，BC与CD成伸直共线时，需构成三角形的边长关系，即

lAB＜（lCD+lBC）+ lAD

lAB＜220mm 则 120mm＜ lAB＜220mm 综合以上情况，可得 lAB的取值范围为：

20mm ＜lAB＜80mm 及 120mm＜lAB＜220mm

除以上方法外，机构成为双摇杆机构时，lAB的取值范围也可用以下方法得到：对于以上给定的杆长，若能构成一个铰链四杆机构，则它只有三种类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。故分析出机构为曲柄摇杆机构，双曲柄机构时lAB的取值范围后，在0～220mm之内的其余值即为双摇杆机构时lAB的取值范围。

例2 在图示连杆机构中，已知各构件的尺寸为：lAB=160mm，lBC=260mm，lCD=200mm，lAD=80mm；并已知构件AB为原动件，沿顺时针方向匀速回转，试确定：

（1）四杆机构ABCD的类型；

（2）该四杆机构的最小传动角γmin；

（3）滑块的行程速度变化系数K。

解：（1）lAD +lBC =80+260 =340< lAB +lCD =160+200=360,即满足杆长条件，且以最短杆AD为机架，故为双曲柄机构。（2）解法一：作图法如图（b）所示

解法二:minb2c2ad2602200216080arccosarccos13.325

2bc226020022

（3）在图（c）所示，极位夹角θ为滑块在两个极限位置时曲柄AB所夹的锐角，用作图法可得θ=43.6°。

180K1.639

180

例3 在图示的凸轮机构中，若已知凸轮2以等角速度顺时针转动，试求从动件上B点的速度。假设构件3在构件2上作纯滚动，求点B'的速度。

解：（1）瞬心位置如图所示，vP242O2P244P14P24

4O2P242 PP1424vB4O4B

方向如图所示（2）

vP232O2P233P13P23

3O2P232 PP1323vB3P13B

方向如图所示

例4 图示为一已知的曲柄遥杆机构，现要求用一连杆将摇杆CD和一滑块F连接起来，使摇杆的三个位置C1D，C2D，C3D，和滑块的三个位置F1，F2，F3相对应，试确定此连杆的长度及其与摇杆CD铰接点的位置。

解：该问题属于函数生成机构的设计，如图所示，根据低副运动的可逆性，如果改取从动连架杆为机架，则可得铰链F的转位点F'2，F'3。连接F1F'2和F'2F'3，分别作这两段线段的中垂线，其交点E1 即为所求。连杆长度EF可从图中直接量取。

例5试设计如图3-6所示的六杆机构。当原动件 OAA 自 OAy轴沿顺时针转过1260 到达 L2 时，构件OBB1顺时针转过 1245，恰与OAx轴重合。此时，滑块6在 OAx轴上自C1 移动到C2，其位移S1220mm，滑块C1距OB的距离为OBC160mm，用几何法确定A1和B1点的位置，并且在所设计的机构中标明传动角。同时，说明机构OAA1B1OB是什么样的机构（曲柄摇杆、双曲柄或双摇杆机构）？