铰链四杆机构的设计

《铰链四杆机构的类型及判定》教学设计一、教学设计思路本着以学生能力培养为本位，尊重学生的认知规律和职业成长规律，结合所教学生的实际情况（中职学生好动），在本次课堂教学中以铰链四杆机构的真实工作情境导入教学内容，提出本次课的工作任务，并以教学载体为主线组织教学，完成工作任务。

学生课前做模型，老师评，课后按所学新知改进模型，体现“做中学，学中做”的教学思路。

通过解析教学载体，使学生掌握知识点，培养学生的动手能力、协作能力。

二、教材分析：本课内容选自中等职业教育国家规划教材《机械基础》第六章第二节。

本教材前面五章的内容都是机械零件的静止运动，常用机构的教学内容需构建运动的思维，是一个由静向动的变化过程，学生应动起来（思维动起来、手动起来）。

在教学中，课程第一章中机构的知识得到了运用与提升，同时本学习单元内容也为后续常用机构的学习垫定了基础。

三、教学目标1、知识目标：（1）、熟悉高、低副接触的运动特点和四杆机构的组成条件。

（2）、掌握铰链四杆机构类型及其判定条件，了解其应用。

2、能力目标：（1）、课前预习并分小组制作铰链四杆机构模型，课后运用所学知识分析存在的问题，改进模型。

（2）、能够判断四杆机构是否存在曲柄，并能够根据已知条件确定四杆机构的形式。

3、情感目标：（1）、培养学生细心观察、分析问题及灵活运用所学知识解决问题的能力。

（2）、通过小组做模型，使学生养成学以致用，大胆实践的精神，同时增强同学间的团队协作意识。

四、教学重难点教学重点：铰链四杆机构曲柄存在条件的判别及四杆机构类型的确定。

教学难点：铰链四杆机构类型判定条件的应用。

教学关键：杆件的长度、位置与铰链四杆机构类型的关系突破：做模型、动画、课件五、教学准备1、学生准备（1）、知识储备：掌握运动副、构件、铰链四杆机构的组成等知识；具备初步分析机构运动特点能力。

（2）、预习新课，并在课前试做铰链四杆机构。

2、教师准备（1）、准备制作铰链四杆机构的材料、课件、动画、教案、教学载体。

铰链四杆机构的教学设计与反思铰链四杆机构的教学设计与反思一、教学目标1、理解铰链四杆机构的基本概念及结构特点；2、熟练掌握运用铰链四杆机构的设计方法及规律；3、了解并分析铰链四杆机构的运动机理；4、能够有效地运用铰链四杆机构进行设计及研究。

二、教学内容1、铰链四杆机构的概念及结构特点；2、铰链四杆机构的运动状态计算方法；3、铰链四杆机构的设计步骤；4、铰链四杆机构的特殊结构设计；5、铰链四杆机构的新型运动机理研究与应用。

三、教学方法1、理论讲授：对铰链四杆机构的特点及其运动机理、设计方法等方面进行理论性讲授；2、综合性实验：根据课程所学，进行铰链四杆机构的分析及设计，实现具体的机构设计，观察实验运行的状态；3、设计研究：针对铰链四杆机构的特殊结构场合，重点考虑运动机理的优化，进行能源消耗的估算；4、综合性反思：深入思考本次课程的思想，总结及分析学习的情况，并形成一定的总结报告。

四、教学评价1、理论考试：对学生的理论学习情况进行考核，测试学生对本次课程的理解程度；2、实验评估：评估学生实验的设计思路及解决方案，分析学生解决问题的思路及方法；3、设计研究：考核学生在新型铰链四杆机构的设计研究中的积极性，考察学生的创新能力；4、反思总结：检验学生对本次课程的思想及专业技能的学习情况，提出未来发展的对策建议。

五、教学反思本次课程的教学设计以实践性为主，注重实验操作实现设计的方法，掌握铰链四杆机构的设计流程、参数估算方法及分析结果判断等环节，有效提高学生的设计及分析能力。

但由于课程时间的有限，理论基础的学习时间不能达到理想的效果，从而影响实验设计准确性及分析能力的提高。

本次教学设计的反思也提示，在未来的课程设计中，需要在理论学习和实践性操作之间寻求一个合理的比例，有效地提高学生的学习效果。

*习题4.1 如图所示，已知四杆机构各构件的长度为a=240mm ，b=600mm ，c=400mm ，d=500mm 。

问：1）当取构件4为机架时，是否有曲柄存在？2）各构件长度不变，能否以选择不同杆件为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？解：1）根据曲柄存在条件“最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和” a+b=240+600=840c+d =400+500=900∵840＜900且固定最短杆的邻边为机架，∴机构有曲柄存在。

2）若各构件长度不变，根据推论，可以获得双曲柄和双摇杆机构。

当固定最短杆a 时，可获得双曲柄机构；当固定最短杆对边c 时，可获得双摇杆机构。

4.2 图示铰链四杆机构中，已知l BC =50mm 、l CD =35mm 、l AD =30mm ，AD 为机架。

问：1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，求l AB 的最大值。

2）若此机构为双曲柄机构，求l AB 的最小值。

3）若此机构为双摇杆机构，求l AB 的取值范围。

解：1）设l AB 为最短杆，l BC 为最长杆l AB + l BC ≤l CD + l AD∴l AB ≤l CD + l AD － l BC =35+30－50=15 mm ， l ABmax =15mm 2）设l AD 为最短杆，l AB 为最长杆 l AD + l AB ≤l BC + l CD ∴l AB ≤l BC + l CD －l AD =50+35－30=55 mm 设l AD 为最短杆，l BC 为最长杆l AD + l BC ≤l AB + l CD∴l AB ≥l AD + l BC －l CD =30+50－35=45 mm∴若此机构为双曲柄机构，l AB 的取值范围为：45 mm ≤l AB ≤55 mm ；l ABmin =45 mm 。

2）设l AB 为最短杆，l BC 为最长杆 l AB + l BC >l CD + l AD ； ∴l AB >l CD + l AD － l BC =35+30－50=15 mm 。

铰链四杆机构判断公式摘要：1.铰链四杆机构的概述2.铰链四杆机构的判断公式3.应用实例与分析正文：【1.铰链四杆机构的概述】铰链四杆机构是一种常见的机械传动机构，由四个杆件和四个铰链组成。

这种机构在工程中具有广泛的应用，如汽车转向系统、机器人关节等。

铰链四杆机构的运动学分析是机构设计的关键，而判断公式是运动学分析的基础。

【2.铰链四杆机构的判断公式】铰链四杆机构的判断公式主要包括以下三个方面：(1) 杆件长度关系：在铰链四杆机构中，杆件长度的关系决定了机构的形状。

当满足一定条件时，机构才能构成一个闭合的空间四边形。

这些条件可用以下公式表示：L1 + L2 = L3 + L4(2) 角度关系：铰链四杆机构的角度关系决定了机构的运动学特性。

当满足一定条件时，机构才能正常运动。

这些条件可用以下公式表示：α1 + α2 = 180°α3 + α4 = 180°(3) 传动角：传动角是铰链四杆机构设计中的重要参数，决定了机构的传动性能。

传动角的计算公式为：θ= arccos((L1^2 + L2^2 - L3^2 - L4^2) / (2 * L1 * L2))【3.应用实例与分析】铰链四杆机构在汽车转向系统中的应用：在汽车转向系统中，驾驶员通过方向盘操纵转向器，将动力传递给转向齿轮，再通过铰链四杆机构将动力传递给转向拉杆，从而实现车轮的转向。

在这个过程中，铰链四杆机构的判断公式为：L1 + L2 = L3 + L4，α1 + α2 = 180°，θ = arccos((L1^2 + L2^2 -L3^2 - L4^2) / (2 * L1 * L2))。

通过这些公式，可以对铰链四杆机构进行运动学分析，从而优化机构的设计，提高汽车的转向性能。

综上所述，铰链四杆机构的判断公式对于机构的设计与分析具有重要意义。

铰链四杆机构杆长之和条件(二)
铰链四杆机构杆长之和条件
引言
铰链四杆机构是机械工程中常见的一种连杆机构，由四个连接杆件和若干个铰链连接而成。

在设计和分析铰链四杆机构时，杆长之和条件是一个非常重要的约束条件。

杆长之和条件的定义
铰链四杆机构杆长之和条件指的是在一个铰链四杆机构中，四个连接杆件的长度之和始终保持不变。

即使在杆件长度变化的情况下，杆长之和仍然保持恒定。

杆长之和条件的作用
杆长之和条件在铰链四杆机构的设计和优化中起到了至关重要的作用。

通过杆长之和条件的约束，设计师可以更好地控制机构的运动和性能，保证机构的稳定性和可靠性。

杆长之和条件的计算方法
计算铰链四杆机构杆长之和的方法有多种，常见的计算方法包括几何法和代数法。

几何法
几何法是一种直观的计算方法，利用机构的几何图形来计算杆长之和。

通过对机构的几何形状进行分析和计算，可以得到杆长之和的表达式。

代数法
代数法是一种基于代数方程的计算方法，通过建立机构的运动方程和几何约束方程，利用代数方法求解杆长之和的表达式。

杆长之和条件的工程应用
杆长之和条件在实际的机械设计和工程应用中具有广泛的应用。

例如，在设计运动机构时，通过调整杆件长度，可以满足特定的运动要求，并确保机构的稳定性和平衡性。

在设计机械工程中的测量仪器时，杆长之和条件也被广泛应用于保证仪器的精确度和稳定性。

总结
在铰链四杆机构的设计和分析中，杆长之和条件是一个非常重要的约束条件。

通过合理地计算和应用杆长之和条件，可以保证机构的运动和性能，并满足工程设计的要求。

铰链四杆机构的演化及应用教学设计铰链四杆机构的演化及应用教学设计作为一名教学工作者，通常会被要求编写教学设计，教学设计是一个系统化规划教学系统的过程。

那么优秀的教学设计是什么样的呢？以下是小编精心整理的铰链四杆机构的演化及应用教学设计，希望对大家有所帮助。

《平面连杆机构》是中等职业学校《机械基础》中的重要内容，《铰链四杆机构的演化及应用》是该章中的重点和难点。

铰链四杆机构是平面连杆机构中最为典型的机构，它可以演化为“曲柄滑块机构、导杆机构”，多年教学发现，学生的基础不同，虽然在学习“铰链四杆机构的演化过程及应用”知识时表现出的困难程度有差别，但由于缺乏直观经验，学生在学习过程中均会存在一定的难度！笔者针对现在所任教的单招学生教学对象，设计了一堂课堂教学并进行了实施，本文对教学中的成功与不足等方面进行教学反思，以在今后教学中有所借鉴，提高教学效果！教情、学情分析：任教学生为“单招班”学生，他们的文化基础与学习态度较不是太好。

本节课是一堂复习课，在第一轮新课教学中主要采取传统教学方法，因学生对“机构的应用”缺少感性认识，理解时表现出一定的难度。

本节课运用“多媒体”教学手段（更加直观）、采用“课堂自主—研究学习”的教学方法，力图使学生对本节内容的理解更加深入，掌握更加透彻！“教学目的”的制定：1、掌握铰链四杆机构的演化过程及演化机构的结构组成及运动原理（认知目标）；2、培养学生的观察能力、概括能力和自学能力，使他们能在实习或生产中解决相关的技术问题（能力目标）；3、激发学生学习兴趣，增进师生互动、交流、达到“教学相长”的效果，进行热爱专业的思想教育，培养学生理论联系实际地学习（情感目标）。

教学方法及手段的选择：本节课采取课堂自主——研究的教学方法，课前让学生先进行自学，课堂上教师对总的教学目标进行细化，在讲解每个知识点时，采用“引导教学法”代替传统的“填鸭式”，先示出引导问题，让每个学生通过思考解决问题，层层递进，逐个解决问题，然后教师对学生的思维进行总结、训练和拓展；为弥补学生想像能力的欠缺、增强学生学习的直观性，对铰链四杆机构的演化过程可采用flash软件制作课件，对演化机构的应用（结构组成和运动原理）可从Internet上搜索多种教学素材（录像、实物等），提高教学效果！教学过程如下：一、思维引入：1．铰链四杆机构三种基本类型及判断方式？2．急回特性判定及其应用意义？3．曲柄摇杆机构死点产生条件、位置、克服方法、应用？4．列举实际生产生活中三种典型铰链四杆机构的应用实例？还存在哪些其他形式的四杆机构？二、思维启发演绎：（一）曲柄滑块机构演化通过演示，让学生观察，分析曲柄滑块机构是曲柄摇杆机构的演化形式。