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。杆 4称为导杆，滑块3相对导杆滑动并一起绕A点转动。通常取杆2为原动件。当l1

3、摇块机构和定块机构

在图所示曲柄滑块机构中，若取杆2为固定构件，即可得图所示摇块机构。应用：卡车自动翻转卸料机构。

若取杆3为固定件，即可得图所示定块机构。应用：抽水唧筒

三，含两个移动副的四杆机构（双滑块机构）

双滑块机构是具有两个移动副的四杆机构。可以认为是由铰链四杆机构中的两杆长度趋于无穷大而演化成的。

按照两个移动副所处位置的不同，可将双滑块机构分成四种型式。⑴两个移动副不相邻，如图所示。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。

⑵两个移动副相邻，且其中一个移动副与 机架相关联，如图所示。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。⑶两个移动副相邻，且均不与机架相关联，这种机构的主动件 1与从动件3具有相等 的角速度。应用：滑块联轴器

⑷两个移动副都与机架相关联。应用：椭圆仪

四、偏心轮机构

曲柄摇杆机构或曲柄滑块机构通过扩大转动副尺寸，可得到偏心轮机构。如图所示为由曲柄摇杆机构或曲柄滑块机构中曲柄的转动副B的半径扩大至超过曲柄的长度时，得到的偏心轮机构。偏心距e即是曲柄的长度。

当曲柄长度很小时，通常都把曲柄做成偏心轮，这样不仅增大了轴颈的尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，而且当轴颈位于中部时，还可安装整体式连杆，使结构简化。因此，偏心轮广泛应用于传力较大的剪床、冲床、颚式破碎机、内燃机等机械中。

§2-2平面四杆机构的基本特性 一，铰链四杆机构有整转副的条件

具有整转副的铰链四杆机构才有可能存在曲柄。而铰链四杆机构是否具有整转副，取决于各杆的相对长度。l1l2，l1l3，l1l4 它表明：杆1为最短杆，在杆

2、杆

3、杆4中有一杆为最长杆。结论：

⑴铰链四杆机构有整转副的条件（曲柄存在的必要条件）是：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和； ⑵ 整转副是由最短杆与其邻边组成的。

曲柄是连架杆，只有整转副处于机架上才能形成曲柄。当铰链四杆机构满足整转副条件时，机构中最短杆的两端转动副一定为整转副。因此可以得出铰链四杆机构存在曲柄的条件：

⑴最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和； ⑵连架杆和机架中，必有一个是最短杆。

当铰链四杆机构满足上述整转副条件时 ① 以最短杆为机架，则为双曲柄机构； ② 以最短杆的邻边为机架，则为曲柄摇杆机构； ③ 以最短杆的对边为机架，则为双摇杆机构。

若不满足上述曲柄存在的必要条件，则不论以何杆作为机架，都为双摇杆机构。

二，急回特性

在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件并作等速转动时，从动摇杆空回行程的平均角速度大于其工作行程的平均角速度，摇杆的这种运动特性称为急回特性。

摇杆在两极限位置间的夹角称为摇杆 的摆角。摇杆处于两极限位置时，主动件 曲柄所夹的锐角称为极位夹角。曲柄转角为φ，时间为t 机床等机器用急回特性来缩短非生产时间，提高生产率 急回特性相对程度用行程速比系数K表示

2/t2t11180K1/t1t22180K1180K1三，压力角和传动角

在不计运动副中摩擦和构件质量的情况下，机构中从动件受力F方向和受力点绝对速度vC方向间所夹的锐角称为机构在此位置的压力角。压力角是 衡量机构传力效果的一个标志。

力F在vC方向的有效分力F′=Fcos，即压力角愈小，有效分力愈大，对机构 的传动愈为有利。

压力角的余角=900-，称为机构在此 位置的传动角，如图2-7所示。对于连杆

机构，传动角往往表现为连杆与从动件之间所夹的锐角，比较直观，所以有时用传动角来反映机构的传力性能较为方便。即压力角越小，传动角越大，机构的传力性能越好；反之，越大，越小，机构传力越费劲，传动效率越低。四，死点位置

如图所示，曲柄摇杆机构以摇杆CD作为主动件，而曲柄AB为从动件时，则当摇杆处于极限位置时，连杆BC与曲柄 AB共线，此时在主动件上无论施加多大 的驱动力，连杆加给曲柄的力均通过铰链 中心A，此力对A点不产生力矩，所以 都不能使曲柄转动。机构的这种位置称为 死点位置。

例：1.缝纫机踏板机构 2.夹紧机构 §2-4 平面四杆机构的设计

平面四杆机构设计主要有下面两类问题：

⑴按照给定从动件的运动规律（位置、速度、加速度）设计四杆机构。⑵按照给定点的运动轨迹设计四杆机构。

四杆机构设计的方法有解析法、几何作图法和实验法。作图法直观，解析法精确，实验法简便。

一、按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构 1.曲柄摇杆机构

已知条件：摇杆长度l3，摆角ψ和行程速度变化系数K。

设计的实质是确定铰链中心A点的位置，定出其他三杆的尺寸l

1、l2和l4。其设计步骤如下：

⑴由给定的行程速比系数K，按式（2-2）求出极位夹角θ

180K1K1

由于A点是△C1PC2外接圆上任选 的点，所以若仅按行程速比系数K 设计，可得无穷多的解。A点位置 不同，机构传动角的大小也不同。如欲获得良好的传动质量，可按

照最小传动角最优或其他辅助条件来确定A点的位置。2.导杆机构

已知条件：机架长度l4、行程速比系数K。

由图2-27可知，导杆机构的极位夹角θ等于导杆的摆角ψ，所需确定的尺寸是曲柄长度l1。其设计步骤如下：

⑴ 由给定的行程速比系数K，求出极位夹角θ ⑵任选固定铰链中心 C，以夹角ψ作出导杆 两极限位置

Cm和Cn。

⑶作摆角ψ 的平分线AC，并在线上取 AC= l4，得固定铰链中心 A的位置。

⑷过A点作导杆极限位置的垂线AB1（或AB2），即得曲柄长度l1＝AB1

二、按给定连杆位置设计四杆机构

图2-28所示为铸工车间翻台振实式造型机的翻转机构。它是应用一个铰链四杆机构来实现翻台的两个工作位置的。

如给定与翻台固联的连杆3的长度l3=BC及其两个位置B1C1和B2C2，要求确定连架杆与机架组成的固定铰链中心A和D的位置，并求出其余三杆的长度l1、l2和l4。设计问题的关键为确定固定铰链A、D的位置。

由于连杆3上B、C两点的轨迹分别为以A、D为圆心的圆弧，所以A、D必分别位于B1B2和C1C2的垂直平分线上。故可得设计步骤如下：

⑴根据给定条件，绘出连杆3的两个位置B1C1和B2C2。

⑵分别连接B1和B2、C1和C2，并作B1B2和C1C2的垂直平分线b12和c12。⑶由于A和D两点可在b12和c12两直线上任意选取，故有无穷多解。在实际设计时还可以考虑其他辅助条件，例如最小传动角、各杆尺寸所允许的范围或其他结构上的要求等等。本机构要求 A、D两点在同一水平线上，且AD=BC。根据这一附加条件，即可唯一地确定 A、D的位置，并作出所求的四杆机构AB1C1D。

若给定连杆三个位置，要求设计四杆机构，其解是唯一的。设计过程与上述基本相同，如下图。

第二篇：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）？

第三篇：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

第四篇：第5章平面连杆机构(教案)

第5章平面连杆机构

教案第5章

1．教学目标

平面连杆机构

（1）铰链四杆机构的基本类型；（2）铰链四杆机构的演化；

（3）对曲柄存在的条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数等有明确的概念；（4）平面四杆机构的设计。2．教学重点和难点

（1）曲柄存在条件、传动角、死点、行程速比系数；（2）平面四杆机构的图解法设计；

（3）有关曲柄存在条件的杆长关系式的全面分析、平面四杆机构最小传动角的确定等问题。3．讲授方法

多媒体课件 4.教学时数

6学时

5.1 四杆机构的形式

全部用转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构,按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

C2B1A4D3

图5.1 铰链四杆机构 图5.2 搅拌机

5.1.1 四杆机构的基本形式

1．曲柄摇杆机构

曲柄摇杆机构的特点是它能将曲柄的整周回转运动变换成摇杆的往复摆动,相反它也能将摇杆的往复摆动变换成曲柄的连续回转运动。

2．双曲柄机构

两连架杆均为曲柄的四杆机构称为双曲柄机构，如书图5.4所示的惯性筛及图5.5所示的机车车辆机构，均为双曲柄机构。惯性筛机构中，主动曲柄AB等速回转一周时，曲柄

第5章平面连杆机构

教案CD变速回转一周，使筛子EF获得加速度，从而将被筛选的材料分离。机车车辆机构是平行四边行机构，它使各车轮与主动轮具有相同的速度，其内含有一个虚约束，以防止要曲柄与机架共线时运动不确定。

图5.3 机车车辆机构

双曲柄机构的特点之一就是能将等角速度转动变为周期性变角速度转动。机车车辆机构见图5.3。

3．双摇杆机构

若四杆机构的两连架杆均为摇杆，则此四杆机构称为双摇杆机构。在实际中的应用中，主要是通过适当的设计，将主动摇杆的摆角放大或缩小，使从动摇杆得到所需的摆角；或者利用连杆上某点的运动轨迹实现所需的运动。

5.1.2平面四杆机构的演化

除前面介绍的三种基本型式的铰链四杆机构以外，实际中还广泛使用着其它型式的四杆机构，都可看作是从铰链四杆机构演化面来的。

1．转动副转化成移动副(略)2．扩大转动副

在曲柄摇杆机构中，当曲柄较短时，往往由于工艺、结构和强度等方面的需要，将转动副B的销轴半径扩大到超过曲柄长度，使曲柄成为绕A点转动的偏心轮机构。如图5.4所示。

2B1A4C3D1A4B2C3DAB142C3D

图5.4 偏心轮机构

3.变换机架

导杆机构在工程上常用作回转式油泵、牛头刨床和插床等工作机构。如书图5.13为牛头刨床的摆动导杆机构。

第5章平面连杆机构

教案5.2平面四杆机构的基本特性

5.2.1铰链四杆机构存在曲柄的条件

如图5.5所示为铰链四杆机构，图中a、b、c、d分别代表各杆长度。若连架杆AB既能转到AB1，又能转到AB2的位置，则它就能绕A点整周转动而为曲柄。此时各杆的长度应满足：

在△B1C1D中 a+b≤b+c（5-1）在△B2C2D中(d-a)+b>c 即 a+c≤b+d（5-2）(d-a)+c>b

即 a+b≤c+d（5-3）

以上三式中考虑了机构极限情况用了≤号，然后将每两式相加化简后即得: A≤b； a≤c； a≤d（5-4）由上可知,铰链四杆机构中存在一个曲柄的条件是:

CbBaB1AdB2DC1cC2

图5.5 铰链四杆机构

1．曲柄是最短杆； 2．最短杆与最长杆之和小于或等于(极限情况下)其余两杆长度之和，此条件称为“杆长之和条件”。

进一步分析图5.5还可得知，当AB为曲柄时，组成转动副A及B的杆件均作相对整周回转。因此，在满足“杆长之和条件”下，若以最短杆为机架，它们之间的相对运动关系仍应保持不变，但此时两连架杆（AD和BC）均为曲柄，而得双曲柄机构。

综上所述，铰链四杆机构具有曲柄的条件是：

（1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；（2）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。根据曲柄存在条件还可得到如下推论：

1）当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论取何杆为机架，都只能得到双摇杆机构。

2）若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，当最短杆的邻边是机架时，机构成为曲柄摇杆机构；当最短杆本身为机架时成为双曲柄机构；当最短杆的对面杆为机架时成为双摇杆机构。

5.2.2压力角和传动角

第5章平面连杆机构

教案机构在运转过程中，α角是不断变化的。压力角的余角γ称为传动角。如书图5.15所示，其中连杆BC与从动件CD之间所夹的锐角δ也等于传动角γ。γ愈大对机构工作愈有利。由于传动角易于观察和测量，因此工程上常以传动角γ来衡量机构的传动性能。

0为了使传动角不致过小，常要求其最小值γmin大于许用传动角[γ]。[γ]一般取为40～050。

5.2.3急回运动

一般用行程速度变化系数（简称行程速比系数）K来衡量机构的急回运动。K 的定义为从动件回程平均角速度和工作行程平均角速度之比。机构具有急回特性，必有K > 1，则极位夹角θ≠0。极位夹角的定义是指当机构的从动件分别位于两个极限位置时，主动件曲柄的两个相应位置之间所夹的锐角。θ和K 之间的关系为：

V1C1C2/t2t1 1180（5-5）KKV2C1C2/t1t22180K1在各种形式四杆机构中，只要极位夹角θ≠0，则该机构具有急回特性，且θ角越大，急回程度就越大。生产中使用的牛头刨床及往复式运输机等机械，就是利用急回特性缩短了非生产时间，提高了生产效率。180K1（5-6）5.2.4 死点

在铰链四杆机构中，当连杆与从动件处于共线位置时，主动件通过连杆传给从动件的驱动力必通过从动件铰链的中心，也就是说驱动力对从动件的回转力矩等于零。对于传动机构来说，机构有死点位置是不利的，为了使机构能顺利地通过死点位置，通常在曲柄轴上安装飞轮，利用飞轮的惯性来渡过死点位置，例如家用缝纫机中的曲柄摇杆机构（将踏板往复摆动变换为带轮单向转动），就是借助于带轮的惯性来通过死点位置并使带轮转向不变的。

5.3 图解法设计平面四杆机构

(1)实现已知运动规律，即要求主、从动件满足已知的若干组对应位置关系，包括满足一定的急回特性要求，或者在主动件运动规律一定时，从动件能精确或近似地按给定规律运动。

(2)实现已知运动轨迹，即要求连杆机构中作平面运动的构件上某一点精确或近似地沿着给定的轨迹运动。

5.3.1按连杆上若干给定位置设计四杆机构

如图5.6所示，当给定连杆上铰链B、C及其三个给定位置B1C1、B2C2和B3C3时，B1、B2、B3及C1、C2、C3三点所定圆的圆心分别为固定铰链A和D。因为三点定圆，故已知连杆三个给定位置时，解唯一；给定连杆两个位置B1C1、B2C2时，A和D可分别在B1 B2、C1C2的垂直平分线上任选，解有无穷多，需有附加条件才能得到唯一解。若B1、B2、B第5章平面连杆机构

教案或C1、C2、C3在一条直线上，则得到含有一个移动副的低副机构。

图5.6 三个给定位置设计四杆机构

5.3.2 按行程速度变化系数K设计四杆机构

已知摇杆CD的长度lCD、摆角ψ和行程速度变化系数K，试设计该曲柄摇杆机构。

设计的关键是确定固定铰链A的位置，具体设计步骤如下：

(1)选取适当比例尺μl，按摇杆长度lCD和摆角ψ作出摇杆的两极限位置C1D和C2D，如图5.7所示；

图5.7 按行程速度变化系数设计四杆机构

(2)由公式(5-6)，180K1算出极位夹角θ； K1(3)连接C1C2，作∠C1C2O=∠C2C1O=90°-θ得一点0，以O点为圆心，OC1为半径作辅助圆，则C1C2弧所对的圆心角为2θ，C1C2弧所对的圆周角为θ；

(4)在辅助圆的圆周上允许范围内任选一点A，则∠C1AC2=θ；

(5)由于摇杆在极限位置时，连杆与曲柄共线，则有AC1=BC-AB，AC2=BC+AB，故有

ABAC2AC1（5-7）

2BCAC2AC1（5-8）

2由上述两式求得AB、BC和由图中量取AD后，可得曲柄、连杆、机架的实际长度分别

第5章平面连杆机构

教案为

lABABl,lBCBCl,lADADl

本节小结和习题（略）

第五篇：平面连杆机构机械基础电子教案

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 【教材版本】

栾学钢主编。机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010 栾学钢主编。机械基础（少学时）。北京：高等教育出版社，2010

【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。【教学资源】

1． 机械基础网络课程。北京：高等教育出版社，2010。

2． 吴联兴主编。机械基础练习册。北京：高等教育出版社，2010。【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。要习惯于机构简图的表示内涵及它表示的构件运动特点。如书中图6-3所示。机构的种类很多，本书只介绍平面连杆机构，凸轮机构和间歇运动机构，其共同特点是将主动件连续的匀速转动通过机构转化成断续或不均运的各种运动型式，以满足实际工作场合的需求。二． 新课讲授 1．平面连杆机构

首先要和学生共同回忆机构的定义，即构件的组合与构件之间具有相对的运动，如果没有相对的运动，就不成机构。接着要讲明连杆的含义，即长度与横截面之比值较大才成为杆，杆之间用运动副（如销轴或滑道）连接。然后再介绍何为平面，即四个杆件的运动都在一个平面内或者在相互平行的平面内才称之为平面连杆机构。开始讲授时，一定要把基本概念阐述严密完整。高低运动副的区别在于是面或是点线接触，多举例说明，如板擦与黑板之间是面接触，而粉笔与黑板是点接触；滚动轴承是点线接触的高副连接，滑动轴承的曲面接触的低副连接。2．铰链四杆机构

凡是由四个杆件组成的机构即是四杆机构，它必定有固定不动的机架和两个与机架相连的连架杆，另一个不与机架相接触的杆件即为连杆。由于杆件的长度不一，但总能找出其中最短的杆件，将最短杆与其中最长杆的长度之和与其它两杆长度之和的比较，一定能得出如果大于其它两杆长度之和，则此机构取不同的杆件作为机架，将会出现曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构等三种不同型式。曲柄即能绕机架的固定转轴作整周转动，而摇杆只能绕机架作某个角度范围内的摆动。3． 双曲柄机构如果双曲柄的长度相等，又可以根据双曲柄的运动方向是否相同或相反分成二种运动特性。

讲课中重点要结合中职学生的职业特点讲述机构的应用实例，理论要贴近实际，应用到生产实践中，加深学生的记忆，也使学生学以致用，为用而学，才能调动学生的学习主动性。

4． 含有一个移动副的四杆机构

常用曲柄滑块机构，把转动转化成移动，如冲压机。

5． 铰链四杆机构的运动特性

急回特性

从演示中先让学生得出结论入手再按书中图6-28来分析，着重注意虽然摇杆的行程往返一样长，但曲柄转过的圆心角都不相等，由于曲柄作等角速运动，走过的圆心角所需要的时间就长，反之所需要的时间就短，在相同的行程中，时间长的其移动的速度必然就慢，反之必然就快，这就导致在摇杆的往返两个行程产生了不同的行走速度，即一快一慢，出现了快速的回程，这正是机械中空行程所需要的，它可以缩短非工作时间。称为回程的急回特性。

压力角

压力角的大小影响到从动件的运动受力状况，压力角与传动角互成90度，传动角的大小由连杆和摇杆的夹角组成，在运动中容易观察，所以常用传动角的大小来控制。

死点

死点形成的前提是在曲柄摇杆机构中以摇杆作为主动构件，而当摇杆在两端极限位置时，极位夹角成0°或180°时，曲柄的力臂为0，此时无论施加多大的作用力，曲柄都不可能转动，称之为死点位置。解决死点位置的方法是加惯性轮，靠惯性的作用冲过死点，或者采用机构错位排列的方法，如图6-17所示。反之也可以利用死点来作有用的工作，如作夹具或飞机起落架。三．小结

1．平面连杆机构的功能是将连续匀速的转动转化为非匀速的断续或其它运动型式，满足不同的工作环境要求。

2．平面连杆机构主要由低副联接而成的四杆机构，根据组成条件，可以分为曲柄连杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构，这主要取决于四杆机构中是否存在曲柄，并取何杆件作为机架来决定。

3． 双曲柄还可以根据两曲柄的特点进一步细分，但不必讲的过深，简单了解就可以。4． 急回特性是曲柄摇杆机构运动的特点，具有一定的实用价值。死点产生于以摇杆作主动构件的前题。四．作业布置

【课后分析】