机电系统设计与分析第一次课程作业
指导教师：江桂云学生姓名：陈志恒学号：20110702023
作业题目：试以生产中采用连杆机构为执行机构的机械设备为例分析其工作原理，动作过程及连杆机构的特点。
本文以单缸四冲程汽油机为例，分析其工作原理，曲柄连杆机构的功用及构造，最后介绍一般连杆机构的传动特点。
一、四冲程汽油机的基本工作原理
如图所示为四冲程汽油机的基本结构，其为常见的车用发动机。汽车发动机一般是将液体燃料或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧产生热能，热能在转化为机械能，因此又叫内燃机。结构上，汽缸体内圆柱形腔体称为气缸，内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆和曲柄相连接。活塞在气缸内作往复直线运动，通过连杆推动曲
柄做旋转运动。在气缸盖上装有进排气门，通过凸轮轴控制进排气门开启和关闭，实现向气缸内冲人新鲜可燃混合气并将燃烧后的废气排出气缸。
工作原理：
四冲程汽油机每一个工作循环包括四个活塞行程，即进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程，如下图所示：
（a）进气行程。在进气行程中，活塞在曲轴和连杆的带动下用上止点向下止点运行，这时进气门开启，排气门关闭。在活塞由上
止点向下止点运动过程中，用于活塞上方气缸容积逐渐增大，
形成一定的真空度。这样，可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直到活塞到达下止点时，进气行程结束。
（b）压缩行程。活塞在曲轴和连杆的带动下由下止点向上止点运动，此时进排气门处于关闭状态。由于活塞上方气缸容积逐渐减小，进入气缸内的混合气被压缩，温度和压力不断升高，直到活塞
到达上止点时，压缩行程结束。
（c）做功行程。当活塞运动到接近压缩行程上止点附近时，火花塞跳火点燃气缸内的可燃混合气。这时由于进气门和排气门均处于关闭状态，使缸内气体温度和压力同时升高，高温高压的气体膨胀，推动活塞由上止点向下止点运动，并通过连杆带动曲轴旋转输出机械能，知道活塞到达下止点时，做功行程结束。（d）排气行程。在做功行程结束后，气缸内的可燃混合气通过燃烧变为废气、此时排气门开启，进气门处于关闭状态，活塞在曲轴和连杆的带动下由下止点向上止点运动，气缸内的废气经排气门排除，知道活塞到达上止点时，排气行程结束。
排气行程结束后，进气门再次开启，又开始下一个的工作循环。如此周而复始，发动机就连续运转。发动机工作时，需要连续不断地进行循环，在每个循环中都是依次完成进气、压缩、做功、排气4个活塞行程。
二、曲柄连杆机构：
曲柄连杆机构的作用：
1、将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动；
2、将作用在活塞顶上的燃气压力转变为曲轴的输出扭矩。
曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲柄飞轮组等组成。这里仅介绍活塞连杆组
活塞连杆组
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成...
作用：（1）构成燃烧室；（2）传递动力。
活塞连杆组连杆的结构
1、第一道气环；
2、第二道气环；
3、组合油环
4、活塞销；
5、活塞；
6、连杆；
7、连杆螺栓；8、连杆轴瓦；9、连杆盖；
如上图所示，为活塞连杆组合连杆的结构。
活塞的主要功用是承受气缸中的燃烧压力，并将此力通过活塞销和连杆传给曲轴。
连杆的主要功用是将活塞承受的力传给曲轴，推动曲轴转动，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。
三、一般连杆机构的特点
连杆机构具有以下一些传动特点：
1) 运动副一般均为低副。低副两运动副元素为面接触，压强较小，故的载荷；且有利于润滑，磨损较小；此外，运动副元素的几何形状较简单，便于加工制造。
2) 构件多呈现为杆的形状（故常简称构件为杆）。因而可以很方便地用来达到增力、扩大行程和实现远距离传动等目的。此外，构件的几何形状也较简单，便于加工制造。
3)可实现多种形式的运动变换和运动规律。在连杆机构中，当原动件的运动规律不变，可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。
4) 具有丰富的连杆曲线形状。在连杆机构中，连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线(称为连杆曲线)，其形状还随着各构件相对长度的改变而改变，从而可以得到形式众多的连杆曲线，可满足不同轨迹的设计要求。
连杆机构也存在如下一些缺点：
1) 由于连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递，因而传递路线较长，易产生较大的误差积累，同时，也使机械效率降低。
2) 在连杆机构运动过程中，连杆及滑块的质心都在作变速运动，所产生的惯性力难于用一般平衡方法加以消除，因而会增加机构的动载荷，所以连杆机构不宜用于高速运动。
3) 虽然可以利用连杆机构来满足一些运动规律和运动轨迹的设计要求，但其设计却是十分繁难的，且一般只能近似地得以满足。
第八章平面连杆机构及其设计 一、填空题： 1.平面连杆机构是由一些刚性构件用转动副和移动副连接组成的。 2.在铰链四杆机构中，运动副全部是低副。 3.在铰链四杆机构中，能作整周连续回转的连架杆称为曲柄。 4.在铰链四杆机构中，只能摆动的连架杆称为摇杆。 5.在铰链四杆机构中，与连架杆相连的构件称为连杆。 6.某些平面连杆机构具有急回特性。从动件的急回性质一般用行程速度变化系数表示。 7.对心曲柄滑块机构无急回特性。 8.平行四边形机构的极位夹角θ=00，行程速比系数K= 1 。 9.对于原动件作匀速定轴转动，从动件相对机架作往复直线运动的连杆机构，是否有急回 特性，取决于机构的极位夹角是否为零。 10.机构处于死点时，其传动角等于0?。 11.在摆动导杆机构中，若以曲柄为原动件，该机构的压力角α=00。 12.曲柄滑块机构，当以滑块为原动件时，可能存在死点。 13.组成平面连杆机构至少需要 4 个构件。 二、判断题： 14.平面连杆机构中，至少有一个连杆。（√） 15.在曲柄滑块机构中，只要以滑块为原动件，机构必然存在死点。（√） 16.平面连杆机构中，极位夹角θ越大，K值越大，急回运动的性质也越显著。（√） 17.有死点的机构不能产生运动。（×） 18.曲柄摇杆机构中，曲柄为最短杆。（√） 19.双曲柄机构中，曲柄一定是最短杆。（×） 20.平面连杆机构中，可利用飞轮的惯性，使机构通过死点位置。（√） 21.在摆动导杆机构中，若以曲柄为原动件，则机构的极位夹角与导杆的最大摆角相等。 （√） 22.机构运转时，压力角是变化的。（√） 三、选择题：
23.铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和 A 其他两杆之和。 A ≤ B ≥ C > 24.铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和，而 充分条件是取 A 为机架。 A 最短杆或最短杆相邻边 B 最长杆 C 最短杆的对边。 25.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以 B 为机架时， 有两个曲柄。 A 最短杆相邻边 B 最短杆 C 最短杆对边。 26.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以 A 为机架时， 有一个曲柄。 A 最短杆相邻边 B 最短杆 C 最短杆对边。 27.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以 C 为机架时， 无曲柄。 A 最短杆相邻边 B 最短杆 C 最短杆对边。 28.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和 B 其余两杆长度之和，就一定是双摇杆 机构。 A < B > C = 29.对曲柄摇杆机构，若曲柄与连杆处于共线位置，当 C 为原动件时，此时机构处在死点位 置。 A 曲柄 B 连杆 C 摇杆 30.对曲柄摇杆机构，若曲柄与连杆处于共线位置，当 A 为原动件时，此时为机构的极限 位置。 A 曲柄 B 连杆 C 摇杆 31.对曲柄摇杆机构，当以曲柄为原动件且极位夹角θ B 时，机构就具有急回特性。 A <0 B >0 C =0 32.对曲柄摇杆机构，当以曲柄为原动件且行程速度变化系数K B 时，机构就具有急 回特性。 A <1 B >1 C =1 33.在死点位置时，机构的压力角α= C 。 A 0 o B 45o C 90o 34.若以 B 为目的，死点位置是一个缺陷，应设法通过。 A 夹紧和增力B传动 35.若以 A 为目的，则机构的死点位置可以加以利用。 A 夹紧和增力；B传动。
平面连杆机构 一、填空： 1．由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的在同一平面或相互平行平面内运动的机构称为平面连杆机构。 2．铰链四杆机构按两连架杆的运动形式，分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本类型。 3. 在铰链四杆机构中，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称为曲柄；与机架用转动副相连，但只能绕该转动副轴线摆动的构件摇杆；直接与连架杆相联接，传递运动和动力的构件称为连杆。 4.铰链四杆机构有曲柄的条件（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。(用文字说明) 5. 图1-1为铰链四杆机构，设杆a最短，杆b最长。试用式子表明它构成曲柄摇杆机构的条件： （1）__a+b≤c+d_____。 （2）以__b或d__为机架，则__a__为曲柄。 图1-1 6.在铰链四杆机构中，当最短构件和最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和时，只能获得双摇杆机构。 7．如果将曲柄摇杆机构中的最短杆改作机架时，得到双曲柄机构；最短杆对面的杆作为机架时，得到双摇杆机构。 8. 当机构有极位夹角θ时，则机构有急回特性。 9.机构中传动角γ和压力角α之和等于90°。 10.通常压力角α是指力F与C点的绝对速度v c之间间所夹锐角。
二、选择题： 1．在曲柄摇杆机构中，只有当 C.摇杆为主动件时，才会出现“死点”位 置。 A.连杆 B.机架 C.摇杆 D．曲柄 2．绞链四杆机构的最短杆与最长杆的长度之和，大于其余两杆的长度之和时，机构 B.不存在曲柄。 A.有曲柄存在 B.不存在曲柄 C. 有时有曲柄，有时没曲柄 D. 以上答案均不对 3．当急回特性系数为 C. K＞1 时，曲柄摇杆机构才有急回运动。 A. K＜1 B. K＝1 C. K＞1 D. K＝0 4．当曲柄的极位夹角为 D. θ﹥0 时，曲柄摇杆机构才有急回运动。 A.θ＜0 B.θ=0 C. θ≦0 D. θ﹥0 5．当曲柄摇杆机构的摇杆带动曲柄运动对，曲柄在“死点”位置的瞬时运动方向是C.不确定的。 A.按原运动方向 B.反方向 C.不确定的 D. 以上答案均不对 6．曲柄滑决机构是由 A. 曲柄摇杆机构演化而来的。 A. 曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构 C.双摇杆机构 D. 以上答案均不对 7．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和，最短杆为机架，这个机构叫做 B.双曲柄机构。 A.曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构 C.双摇杆机构 D. 以上答案均不对 8．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆 的长度之和，最短杆为连杆，这个机构叫做 C.双摇杆机构。 A.曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构 C.双摇杆机构 D. 以上答案均不对
第三讲 课题：§3-1 平面四杆机构的基本类型及其演化 教学目的：理解平面四杆机构的各种类型及其应用。 教学重点:铰链四杆机构类型及其演化，理解曲柄存在条件。 教学难点：导杆机构 教学方法：课堂演示、多媒体 教学互动：每个知识点后提问或讨论。 教学安排： §3-1 平面四杆机构的基本类型及其演化 复习旧课：机构组成，运动副，运动简图等。 平面连杆机构是常用的低副机构，其中以由四个构件组成的四杆机构应用最广泛，而且是组成多杆机构的基础。因此本章着重讨论四杆机构的基本类型、性质及常用设计方法。 一、四杆机构的类型 1．曲柄摇杆机构 两连架杆一为曲柄，一为摇杆。 功能：将等速转动转换为变速摆动或将摆动转换为连续转动。 应用：雷达天线机构、缝纫机踏板机构。 2．双曲柄机构 两连架杆都为曲柄 功能：将等速转动转换为等速同向、不等速同向、不等速反向转动。 应用：惯性筛机构 若两曲柄的长度相等，连杆与机架的长度也相等，则该机构称为平行双曲柄机构。如铲斗机构
还有反平行四边形机构，例：公共汽车车门启闭机构。3．双摇杆机构 两连架杆都为摇杆 功能：一种摆动转换为另一种摆动。 应用：鹤式起重机、飞机起落架 二、铰链四杆机构的曲柄存在条件 证明： 结论：铰链四杆机构存在一个曲柄的条件是： 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．曲柄为最短杆。 铰链四杆机构存在曲柄的条件是： 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．机架或连架杆为最短杆。 三、四杆机构类型判别 否Lmax+Lmin≤L′+L″是 不可能有曲柄可能有曲柄 最短杆对边最短杆 最短杆邻边 双摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构 四、铰链四杆机构的演化 1．曲柄滑块机构 2．偏心轮机构 3．导杆机构 ①摆动导杆机构（牛头刨床）
平面连杆机构 一、复习思考题 1、什么是连杆机构？连杆机构有什么优缺点？ 2、什么是曲柄？什么是摇杆？铰链四杆机构曲柄存在条件是什么？ 3、铰链四杆机构有哪几种基本形式？ 4、什么叫铰链四杆机构的传动角和压力角？压力角的大小对连杆机构的工作有何影响？ 5、什么叫行程速比系数？如何判断机构有否急回运动？ 6、平面连杆机构和铰链四杆机构有什么不同？ 7、双曲柄机构是怎样形成的？ 8、双摇杆机构是怎样形成的？ 9、述说曲柄滑块机构的演化与由来。 10、导杆机构是怎样演化来的？ 11、曲柄滑块机构中，滑块的移动距离根据什么计算？ 12、写出曲柄摇杆机构中，摇杆急回特性系数的计算式？ 13、曲柄摇杆机构中，摇杆为什么会产生急回运动？ 14、已知急回特性系数，如何求得曲柄的极位夹角？ 15、平面连杆机构中，哪些机构在什么情况下才能出现急回运动？ 16、平面连杆机构中，哪些机构在什么情况下出现“死点”位置？ 17、曲柄摇杆机构有什么运动特点？ 18、试述克服平面连杆机构“死点”位置的方法。 19、在什么情况下曲柄滑块机构才会有急回运动？ 20、曲柄滑块机构都有什么特点？ 21、试述摆动导杆机构的运动特点？ 22、试述转动导杆机构的运动特点。 23、曲柄滑块机构与导杆机构，在构成上有何异同？ 二、填空题 1、平面连杆机构是由一些刚性构件用副和副相互联接而组成的机构。 2、平面连杆机构能实现一些较复杂的运动。 3、当平面四杆机构中的运动副都是副时，就称之为铰链四杆机构；它是其他多杆机构的。
4、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作整周的叫曲柄。 5、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作的叫摇杆。 6、平面四杆机构的两个连架杆，可以有一个是，另一个是，也可以两个都是或都是。 7、平面四杆机构有三种基本形式，即机构，机构和机构。 8、组成曲柄摇杆机构的条件是：最短杆与最长杆的长度之和或其他两杆的长度之和；最短杆的相邻构件为，则最短杆为。 9、在曲柄摇杆机构中，如果将杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作____ 运动，即得到双曲柄机构。 10、在机构中，如果将杆对面的杆作为机架时，则与此相连的两杆均为摇杆，即是双摇杆机构。 11、在机构中，最短杆与最长杆的长度之和其余两杆的长度之和时，则不论取哪个杆作为，都可以组成双摇杆机构。 12、曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的长度趋向而演变来的。 13、导杆机构可看做是由改变曲柄滑块机构中的而演变来的。 14、将曲柄滑块机构的改作固定机架时，可以得到导杆机构。 15、曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是：摇杆为件，曲柄为件或者是把运动转换成运动。 16、曲柄摇杆机构出现急回运动特性的条件是：摇杆为件，曲柄为件或者是把` 运动转换成。 17、曲柄摇杆机构的不等于00，则急回特性系数就，机构就具有急回特性。 18、实际中的各种形式的四杆机构，都可看成是由改变某些构件的，或选择不同构件作为等方法所得到的铰链四杆机构的演化形式。 19、若以曲柄滑块机构的曲柄为主动件时，可以把曲柄的运动转换成滑块的运动。 20、若以曲柄滑块机构的滑块为主动件时，在运动过程中有“死点”位置。 21、通常利用机构中构件运动时的惯性，或依靠增设在曲柄上的惯性来渡过“死点”位置。 22、连杆机构的“死点”位置，将使机构在传动中出现或发生运动方向等现象。 23、飞轮的作用是可以，使运转。 24、在实际生产中，常常利用急回运动这个特性，来缩短时间，从而提高。
平面连杆机构 主要内容：平面连杆机构的类型和应用 1.平面连杆机构的特点：优点和缺点 在运动副的类型、接触方式上分析优缺点 2.平面连杆机构的类型： 铰链四杆机构、含有一个移动副的四杆机构、含有两个移动副的四杆机构 3.介绍铰链四杆机构组成和类型 由机架、连架杆、连杆组成铰链四杆机构。如图所示、介绍如何运动4.曲柄摇杆机构运动过程 相互转换、两图对比说明 5.举例说明曲柄摇杆机构，缝纫机踏板机构 分析缝纫机运动过程 6.雷达天线俯仰机构。实体图和结构简图 7.双曲柄机构，运动形式和平行四边形机构简图 一般形式的双曲柄机构，当主动曲柄作等速转动时，从动曲柄作变速转动。在双曲柄机构中,若相对两杆的长度相等且平行,则称其为平行四边形机构.如图所示 8.通过添加虚约束使机构保持平行四边形机构，如图所示 9.逆平行四边形机构，车门启闭机构如图 该机构特点两曲柄转向相反 10.双摇杆机构运动形式介绍等腰梯形机构 两杆长度相等时称为等腰梯形机构，通过图例说明运动形式 11.双摇杆机构应用实例，风扇摇头机构和汽车前轮转向机构结构简图 12.含有一个移动副的四杆机构，介绍曲柄滑块机构 一个连架杆为曲柄,另一个连架杆为相对机架作往复移动的滑块,该机构称为曲柄滑块机构.曲柄滑块机构可实现曲柄整周转动和滑块的往复移动的相互转换. 当滑块的导路线通过曲柄的转动中心时,这种曲柄滑块机构称为对心曲柄滑块机构.当滑块的导路线不通过曲柄的转动中心,而是距离曲柄转动中心有偏距e时,称为偏置曲柄滑块机构. 13.对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构的结构简图和生活中的应用 14.导杆机构的转变 通过图例表示两形式的转变 15.摆动导杆机构在牛头刨床中的应用.如图所示 在导杆机构中,当机构的长度小于曲柄的长度,导杆能作整周转动,这种导杆机构称为转动导杆机构.当机架的长度大于曲柄的长度时,导杆仅能作往复摆动,这种导杆机构称为摆动导杆机构.
第二章平面连杆机构及其设计与分析 §2-1 概述 平面连杆机构（全低副机构）:若干刚性构件由平面低副联结而成的机构。 优点： （1）低副，面接触，压强小，磨损少。 （2）结构简单，易加工制造。 （3）运动多样性，应用广泛。 曲柄滑块机构：转动－移动 曲柄摇杆机构：转动－摆动 双曲柄机构：转动－转动 双摇杆机构：摆动－摆动 （4）杆状构件可延伸到较远的地方工作（机械手） （5）能起增力作用（压力机） 缺点： （1）主动件匀速，从动件速度变化大，加速度大，惯性力大，运动副动反力增加，机械振动，宜于低速。 （2）在某些条件下，设计困难。 §2-2平面连杆机构的基本结构与分类 一、平面连杆机构的基本运动学结构 铰链四杆机构的基本结构 1．铰链四杆机构 所有运动副全为回转副的四杆机构。Array AD－机架 BC－连杆 AB、CD－连架杆 连架杆：整周回转－曲柄 往复摆动－摇杆
2．三种基本型式 （1）曲柄摇杆机构 定义：两连架杆一为曲柄，另一为摇杆的铰链四杆机构。 特点：?、β0～360°, δ、ψ＜360° 应用：鳄式破碎机缝纫机踏板机构揉面机（2）双曲柄机构 定义：两连架杆均作整周转动的铰链四杆机构。 由来：将曲柄摇杆机构中曲柄固定为机架而得。 应用特例：双平行四边形机构（P35），天平 反平行四边形机构（P45） 绘图机构 （3）双摇杆机构 定义：两连架杆均作往复摆动的铰链四杆机构。 由来：将曲柄摇杆机构中摇杆固定为机架而得。 应用：翻台机构，夹具，手动冲床 飞机起落架，鹤式起重机 二．铰链四杆机构具有整转副和曲柄存在的条件 上述机构中，有些机构有曲柄，有些没有曲柄。机构有无曲柄，不是唯一地由取哪个构件为机架决定，机构有曲柄的首要条件是：机构中各构件长度间应满足一定的尺寸关系，该条件是首要条件。 然后，再看以哪个构件作为机架。 下面讨论机构中各构件长度间应满足的尺寸关系。铰链四杆机构曲柄存在的条件
一、填空题： 1．平面连杆机构是由一些刚性构件用低副连接组成的。 2．由四个构件通过低副联接而成的机构成为四杆机构。 3．在铰链四杆机构中，运动副全部是转动副。 4．在铰链四杆机构中，能作整周连续回转的连架杆称为曲柄。 5．在铰链四杆机构中，只能摆动的连架杆称为摇杆。 6．在铰链四杆机构中，与连架杆相连的构件称为连杆。 7．某些平面连杆机构具有急回特性。从动件的急回性质一般用行程速度变化系数表示。 8．对心曲柄滑快机构无急回特性。9．偏置曲柄滑快机构有急回特性。 10．对于原动件作匀速定轴转动，从动件相对机架作往复运动的连杆机构，是否有急回特性，取决于机构的极位夹角是否大于零。 11．机构处于死点时，其传动角等于０。12．机构的压力角越小对传动越有利。 13．曲柄滑快机构，当取滑块为原动件时，可能有死点。 14．机构处在死点时，其压力角等于９０o。 15．平面连杆机构，至少需要４个构件。 二、判断题： 1．平面连杆机构中，至少有一个连杆。（√） 2．平面连杆机构中，最少需要三个构件。（×） 3．平面连杆机构可利用急回特性，缩短非生产时间，提高生产率。（√） 4．平面连杆机构中，极位夹角θ越大，K值越大，急回运动的性质也越显著。（√） 5．有死点的机构不能产生运动。（×） 6．机构的压力角越大，传力越费劲，传动效率越低。（√） 7．曲柄摇杆机构中，曲柄为最短杆。（√） 8．双曲柄机构中，曲柄一定是最短杆。（×） 9．平面连杆机构中，可利用飞轮的惯性，使机构通过死点位置。（√） 10．平面连杆机构中，压力角的余角称为传动角。（√） 11．机构运转时，压力角是变化的。（√） 三、选择题： 1．铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和 A 其他两杆之和。 A <=； B >=； C > 。 2．铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和，而充分条件是取 A 为机架。 A 最短杆或最短杆相邻边； B 最长杆； C 最短杆的对边。3．铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以 B 为机架时，有两
大作业（一） 平面连杆机构的运动分析 班级： 姓名：姓名：姓名： 指导教师： 完成日期：
一、题目及原始数据 、平面连杆机构的运动分析题目： 如图所示，为一平面六杆机构。设已知各构件的尺寸如表 所示，又知原动 件1以等角速度1ω= 1rad/s 沿逆时针方向回转，试求各从动件的角位移、角速 度及角加速度以及位移E 点的位移、速度及加速度的变化情况。 表 平面六杆机构的尺寸参数 2'l =65mm,G x =,G y = 题 号 1l 2l 3l 4l 5l 6l α A B C 1-A 25 60° 1l = 1l =24 1l = 要求每组（每三人为一组，每人一题）至少打印一份源程序，每个同学计 算出原动件从 0o到 360o时（计算点数 N=36）所要求各运动变量的大小，并绘出各组应的运动线图以及 E 点的轨迹曲线。 图
v1.0 可编辑可修改 二、平面连杆机构运动分析方程 、位移方程： 4312l4cos cos l1cos 0h θθθ--= 43311l4sin s sin l1sin 0h θθθ+--= 43l4cos l3cos s c 0θθ+-?= 43l4sin l3 sin h 0θθ+-= []3 43c v v ωω 、速度方程： 34333 4331434 3 cos l4sin s sin 0sin l4cos s cos 0V 0l4sin l3sin 10 l4cos l3cos 0θθθθ θθθθθθ--????? ?=??---???? []211V l1sin l1cos 00θθ=- []3343V c v v ωω= 3V V1\V2= 、加速度方程： 3344333333 4433333 111443344 33 sin 14cos v sin s cos 014sin ?v cos s sin 0014cos 13cos 00 14sin 13sin 0A ωθωθθωθω ωθθωθωθωθωθωθ+????--+? ?=?????? []112343c A =v v ωω 11111112A A A =? []1211A l1cos l1sin 00θθ=-- 11112A A A =+
《平面四杆机构的基本特性》说课稿 机电工程系刘楠楠 一、教材的地位与作用 《机械设计基础》是机械设计制造及其自动化专业近机类专业的一门主要专业课。本课程主要介绍一般机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法，同时扼要的介绍与本课程有关的国家标准和规范。在教学过程中综合运用先修课程中有关的知识与技能。本课程在培养学生的机械综合和设计能力及创新能力所需的知识结构中，占有十分重要的地位，为学生的日后工作打下良好的基础。 本节课是选自机械工业出版社出版的《机械设计基础》第十一章第二节的内容。主要介绍平面四杆机构的基本特性——运动特性及传力特性。它即是上节平面四杆机构概述知识点的进一步强化，又为即将学习的平面四杆机构设计的奠定理论基础，是这一章中具有承上启下作用的一节。把平面四杆机构的基本特性讲清讲透，有助于开发和培养学生综合分析、运用机械的能力。 二、教材的处理 这节课教材上的内容包括：平面四杆机构中曲柄存在的条件、平面四杆机构的运动特性及传力特性三方面的内容。为了使课程内容更具连贯性，使学生的思路更顺畅，进一步发挥其分析问题的能力，我们把第一个内容调整到上节课中讲授完毕。即：上次课学习的《概述》中，包括四杆机构的基本形式、四杆机构的演化两方面的内容。我们在学习完四杆机构的基本形式后，设问：以上学习的三种基本类型是根据什么进行分类的？怎样分类的？四杆机构具备曲柄的条件什么？直接引入到曲柄存在得条件（教材上第二节课的内容）。 本节课的内容就调整为两项：平面四杆机构的运动特性和传力特性。 三、教学目标的确定 根据本节课的教学内容和教学大纲的要求，结合学生现有的知识水平和他们的学习特点及认知能力，确定本节课得教学目标： 知识目标：使学生理解并掌握行程速度变化系数K、急回特性、极位夹角、传动角、压力角、死点位置等概念， 能力目标：通过讲、练结合，使学生能够运用所学致用，能熟练通过作图确定和求出四杆机构的极限位置、极位夹角、最小传动角（最大压力角）和死点位置。 情感目标：进一步培养学生的专业兴趣，引导和发觉其勤于思考、善于思考的能力，逐步养成做事一丝不苟、精益求精的良好习惯，为以后的工作打下良好的基础。 四、教学重点和难点的确定 《机械设计基础》这门课中的知识都是与生活、生产中的实际有着密切联系的。特别是平面四杆机构这部分知识，在生活中有很多应用（比如牛头刨床的主体运动机构、缝纫机的踏板机构、机车车轮的联动机构等）。因此，理解并掌握四杆机构的运动特性及传力特性，是至关重要的。在掌握的这些基本特性的同时，能够熟练的确定四杆机构是否有急回特性、最小压力角（最大传动角）的位置在哪，何时会出现死点位置，这些对指导实际的生产具有现实得指导意义。 因此确定去定本节课的重点为：四杆机构的运动特性和传力特性的基本概念的理解。难点为：四杆机构基本特性的的应用。
平面连杆机构—练 一、判断题（每空3分，共计60分） 1.平面连杆机构的基本形式，是铰链四杆机构。（） 2.平面四杆机构都有曲柄。（） 3.曲柄和连杆都是连架杆。（） 4.在平面连杆机构中，只要以最短杆作固定机架，就能得到双曲柄机构。（） 5.铰链四杆机构的曲柄存在条件是：连架杆或机架中必有一个是最短杆；量短杆与最长杆的长度之和小 于或等于其余两杆的长度之和。（） 6.利用选择不同构件作固定机架的法，可以把曲柄摇杆机构改变成双摇杆机构。（） 7.压力角就是主动件所受驱动力的向线与该点速度的向线之间的夹角。（） 8.压力角越大，则机构传力性能越差。（） 9.当机构的极位夹角θ=00时，机构无急回特性。（） 10.在有曲柄的平面连杆机构中，曲柄的极位夹角θ，可以等于00，也可以大于00。（） 11.机构是否存在死点位置与机构取那个构件为原动件无关。（） 12.曲柄的极位夹角θ越大，机构的急回特性系数Ｋ也越大，机构的急回特性也越显著。（A） 13.曲柄滑块机构，滑块在作往复运动时，不会出现急回运动。（） 14.对于曲柄摇杆机构，当取摇杆为主动件时，机构有死点位置。（） 15.机构的极位夹角是衡量机构急回特性的重要指标。极位夹角越大，则机构的急回特性越明显。（） 16.在曲柄摇杆机构中，曲柄和连杆共线，就是“死点”位置。（） 17.在曲柄和连杆同时存在的平面连杆机构中，只要曲柄和连杆共线，这个位置就是曲柄的“死点”位置。 （） 18.“死点”位置在传动机构和锁紧机构中所起的作用相同，但带给机构的后果是不同的。（） 19.传动机构出现“死点”位置和急回运动，对机构的工作都是不利的。（） 20.铰链四杆机构由于积累误差较大，所以不能得到精确的预定规律。（） 二、选择题（每空3分，共计51分） 1.铰链四杆机构中，作整回转运动的杆件是（） A、摇杆 B、曲柄 C、连杆 2.铰链四杆机构中的运动副属于（）
课题：平面连杆机构应用及特点 教材分析： 本课题选自李世维主编、高等教育出版社出版的中等职业教育国家规划教材《机械基础》（机械类）第6章“常用机构”中“§6-1 平面连杆机构”的内容。本节课内容主要介绍的铰链四杆机构的实际应用及特点。 学情分析： 中职生文化基础差、学习能力较弱、学习的主动性不强，这是一个不争的事实，也是一个普遍的现实问题，但他们对新事物有较强的好奇心，善于联想，从这一现状出发，教学中应以调动学生学习积极性为出发点，以生活中的实例为教学模型，扩散思维，归纳总结来组织教学，让学生在发现问题，解释问题的思索中提高对本课程的学习兴趣，不断积累专业知识，并能活学活用，理论联系实践。教学目标： 1. 知识目标 （1）掌握铰链四杆机构的特点和应用实例； （2）了解铰链四杆机构的急回特性及应用实例； （3）掌握铰链四杆机构的死点位置及应用实例。 2. 能力目标 培养学生理论联系实际的能力，从生活中，从身边去挖掘教学模型，学以致用。 3. 情感目标 培养学生口头表达能力，如何去欣赏别人的优点，如何去肯定别人，从而培养团队意识，合作意识。 教学重点：1．铰链四杆机构的急回特性 2．铰链四杆机构的死点位置。 教学难点：极位夹角和摆角的画法。 课时安排：2课时 教学手段：利用多媒体辅助教学
教学方法：情景教学、启发引导、讲练结合 学法指导：教法与学法室相辅相成的，教法直接影响学生对知识点掌握和能力的提高，而学法指导是学生智力发展目标得以实现的重要途径。 教学过程： （一）新课导入教学模型实物展示，多媒体展示汽车雨刮器动画，雷达天线俯仰机构动画，引出新课 （二）新课讲授： 一、铰链四杆机构的应用 1、曲柄摇杆机构 两连架杆中一为曲柄、一为摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构，如图所示，曲柄AB为主动件，并作等速运动。从动摇杆CD将在弧C1C2范围内作变速 往复摆动，C1、C2两个位置是摇杆摇摆的两个极限位置。 （1）曲柄摇杆机构能将曲柄的整周回转运动转换成摇杆的往复摆动。 曲柄主动，摇杆从动。如剪刀机、筛砂机、搅拌机以及碎石机等，都可以连
平面连杆机构习题及解答 一、复习思考题 1、什么是连杆机构？连杆机构有什么优缺点？ 2、什么是曲柄？什么是摇杆？铰链四杆机构曲柄存在条件是什么？ 3、铰链四杆机构有哪几种基本形式？ 4、什么叫铰链四杆机构的传动角和压力角？压力角的大小对连杆机构的工作有何影响？ 5、什么叫行程速比系数？如何判断机构有否急回运动？ 6、平面连杆机构和铰链四杆机构有什么不同？ 7、双曲柄机构是怎样形成的？ 8、双摇杆机构是怎样形成的？ 9、述说曲柄滑块机构的演化与由来。 10、导杆机构是怎样演化来的？ 11、曲柄滑块机构中，滑块的移动距离根据什么计算？ 12、写出曲柄摇杆机构中，摇杆急回特性系数的计算式？ 13、曲柄摇杆机构中，摇杆为什么会产生急回运动？ 14、已知急回特性系数，如何求得曲柄的极位夹角？ 15、平面连杆机构中，哪些机构在什么情况下才能出现急回运动？ 16、平面连杆机构中，哪些机构在什么情况下出现“死点”位置？ 17、曲柄摇杆机构有什么运动特点？ 18、试述克服平面连杆机构“死点”位置的方法。 19、在什么情况下曲柄滑块机构才会有急回运动？ 20、曲柄滑块机构都有什么特点？ 21、试述摆动导杆机构的运动特点？ 22、试述转动导杆机构的运动特点。 23、曲柄滑块机构与导杆机构，在构成上有何异同？ 二、填空题 1、平面连杆机构是由一些刚性构件用副和副相互联接而组成的机构。 2、平面连杆机构能实现一些较复杂的运动。 3、当平面四杆机构中的运动副都是副时，就称之为铰链四杆机构；它是其他多杆机构的。
4、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作整周的叫曲柄。 5、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作的叫摇杆。 6、平面四杆机构的两个连架杆，可以有一个是，另一个是，也可以 两个都是或都是。 7、平面四杆机构有三种基本形式，即机构，机构和机构。 8、组成曲柄摇杆机构的条件是：最短杆与最长杆的长度之和或其 他两杆的长度之和；最短杆的相邻构件为，则最短杆为。 9、在曲柄摇杆机构中，如果将杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作____ 运动，即得到双曲柄机构。 10、在机构中，如果将杆对面的杆作为机架时，则与此相连的两杆 均为摇杆，即是双摇杆机构。 11、在机构中，最短杆与最长杆的长度之和其余两杆的长度之和时， 则不论取哪个杆作为，都可以组成双摇杆机构。 12、曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的长度趋向而演变来的。 13、导杆机构可看做是由改变曲柄滑块机构中的而演变来的。 14、将曲柄滑块机构的改作固定机架时，可以得到导杆机构。 15、曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是：摇杆为件，曲柄为件 或者是把运动转换成运动。 16、曲柄摇杆机构出现急回运动特性的条件是：摇杆为件，曲柄为件 或者是把` 运动转换成。 17、曲柄摇杆机构的不等于00，则急回特性系数就，机构就具有急回 特性。 18、实际中的各种形式的四杆机构，都可看成是由改变某些构件的，或 选择不同构件作为等方法所得到的铰链四杆机构的演化形式。 19、若以曲柄滑块机构的曲柄为主动件时，可以把曲柄的运动转换成滑块的 运动。 20、若以曲柄滑块机构的滑块为主动件时，在运动过程中有“死点”位置。 21、通常利用机构中构件运动时的惯性，或依靠增设在曲柄上的 惯性来渡过“死点”位置。 22、连杆机构的“死点”位置，将使机构在传动中出现或发生运动方向等 现象。 23、飞轮的作用是可以，使运转。 24、在实际生产中，常常利用急回运动这个特性，来缩短时间，从而提 高。 25、机构从动件所受力方向与该力作用点速度方向所夹的锐角，称为角，用它