四杆机构的演化

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。

平面四杆机构的基本形式及其演变提问：请试举几个生活与工程中的四杆机构的实例基本类型：铰链四杆机构（均为转动副）一、铰链四杆机构的基本形式及应用1、组成：机架：固定不动的构件曲柄：相对机架可作整周旋转连架杆：与机架相连的构件摇杆：只能在某一角度内摆动连杆：不与机架相连的构件2、分类：曲柄摇杆机构特征：曲柄加摇杆功用：（1）将曲柄的转动转换为摇杆的摆动（曲柄为主动件）（2）将摇杆的摆动转换为曲柄的转动（摇杆为主动件）例：雷达天线、搅拌机、剪切机（1）；缝纫机踏板机构（2）双曲柄机构特征：两个曲柄功用：将等速转动变为不等速同向、等速同向或不等速反向等转动。

特例：A、平行四边形机构特征：两相对构件等长且平行，呈平行四边形；两曲柄同速同向运动，连杆做平动。

实例：摄影平台、火车轮、天平等注意：平行四边形机构在共线位置出现运动不确定，两曲柄有可能反向旋转，所以采用两组机构错开排列，如火车轮。

B、反平行四边形机构特征：两相对构件等长，但机架与连杆不平行；两曲柄做反向不等速转动。

实例：车门开闭机构例：惯性筛（变速）；旋转式叶片泵、平台升降机构（同向同速）；车门开关机构（等速反向）双摇杆机构特征：两个摇杆功用：将一种摆动转换为另一种摆动实例：造型翻箱、起重机变幅机构、飞机起落架、汽车转向机构*注意分析各类四杆机构的运动传递关系和各构件的动作二、铰链四杆机构的演化型式(1) 改变构件的形状和运动尺寸(2)改变运动副的尺寸偏心轮机构(3)选不同的构件为机架曲柄滑块机构导杆机构（摆动、转动）应用实例：压力机、内燃机应用实例：牛头刨床31 2B31 2B对心曲柄滑块机构双滑块机构正弦机构偏心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄摇块机构直动滑杆机构应用实例：货车自卸机构应用实例：手摇唧筒。

平面四杆机构的演化形式一、引言平面四杆机构是一种常见的机械构件，用于将旋转运动转换为直线运动或者反之。

它由四个连接件（称为杆）组成，通过铰链或者滑动配合连接在一起。

平面四杆机构广泛应用于机械工程、自动化控制领域等。

本文将深入探讨平面四杆机构的演化形式，从最早的简单结构到如今的复杂应用。

二、早期平面四杆机构早期的平面四杆机构结构相对简单，常见的形态有曲柄摇杆机构、双曲柄机构等。

这些机构通常由一个旋转的曲柄（Crank）和三个连接杆组成。

其中一个杆被固定在机构的框架上，另外三个杆通过铰链连接在一起。

1. 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构是最早的平面四杆机构形式之一。

它由一个旋转的曲柄、一个摇杆和两个连接杆组成。

曲柄固定在机构的框架上，摇杆通过一个铰链连接在曲柄上，而两个连接杆分别连接在摇杆的另外两个端点上。

当曲柄旋转时，摇杆会做往复运动，将旋转运动转化为直线运动。

2. 双曲柄机构双曲柄机构是另一种常见的平面四杆机构形式。

与曲柄摇杆机构不同，双曲柄机构有两个旋转的曲柄，分别连接在两个摇杆上。

双曲柄机构具有更复杂的运动轨迹，可用于实现更多种类的运动转换。

三、现代平面四杆机构随着科技的进步和工程技术的发展，现代平面四杆机构的结构越来越复杂，应用领域也更加广泛。

1. 四杆机构的运动学分析现代平面四杆机构通常通过运动学分析来确定机构的运动特性。

运动学分析主要包括位置、速度和加速度的求解。

通过建立几何模型、运动学方程和约束方程，可以获得四杆机构各部分的运动规律。

2. 发展趋势：平面四杆机构的复杂化现代平面四杆机构的发展趋势是越来越复杂。

研究人员通过改变连接杆的长度、形状等参数，设计出更多种类的平面四杆机构，以满足不同的工程需求。

同时，运用计算机辅助设计和优化算法，优化机构的结构和性能，提高机构的工作效率和精度。

3. 平面四杆机构在机械工程中的应用平面四杆机构在机械工程中有着广泛的应用。

例如，它可以用于实现柔顺的运动传递、连杆机构的传动和控制等。

平面四杆机构的演化形式
平面四杆机构是机械工程领域中常见的一类机构，其原理是通过四个杆件的相互连接和运动，实现不同形式的运动转换。

这种机构的演化形式可以追溯到19世纪初期，当时的机构设计主要集中在研究
四杆机构的运动性质和曲线生成能力。

随着科技的进步和工业需求的不断增加，平面四杆机构的应用范围也不断扩大，从最初的纺织机械和自行车变速器，到现在的汽车发动机、摇臂式喷油器等高科技领域。

同时，机构设计的理论也不断发展，从最初的基础理论研究到现在的仿真设计和优化设计。

目前，平面四杆机构的演化形式已经可以分为多种类型，包括双摇杆机构、双曲线机构、斜四杆机构、双直线机构等。

每种机构都有其独特的特点和应用领域，但都遵循着相同的运动规律和原理。

总的来说，平面四杆机构的演化形式已经经历了一个漫长的历程，从最初的发明到现在的应用于各个领域的高科技机械中，都得到了广泛的应用和发展。

而随着科技的不断进步，相信平面四杆机构的演化形式还会不断发展和完善，为我们的生活带来更多的便利和惊喜。

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铰链四杆机构的演化及应用摘要:铰链四杆机构及其演化在机器中的应用是相当广泛的，它以各式各样的演化形式应用于我们生活中的各行各业，具体来说，它都能有哪些演化，是怎么演化而来的，这些演化而得到的新的机构又会分别应用于什么场所。

关键词:铰链四杆机构；滑块；曲柄；导杆铰链四杆机构中最基础的机构当属曲柄摇杆机构了，其是在最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和且最短杆的相邻杆为机架时而得到的，应用实例是非常多，比如雷达天线俯仰机构、容器搅拌机构、缝纫机的脚踏板机构等。

在曲柄摇杆机构的基础上，如果以不同长度的杆件做为机架，还可以得到双曲柄机构和双摇杆机构，象机械中见到的惯性筛，插床机构，车门启闭机构等都是双曲柄机构；而常用到的车辆的前轮转向机构，飞机起落架，港口起重机等的相对部位都是双摇杆机构。

但铰链四杆机构的应用重点并不仅限于曲柄摇杆机构，而是在曲柄摇杆机构的基础上，演化而得到的一系列相应机构，才是铰链四杆机构应用的实质所在，其都应用在我们的日常生活中，与我们非常接近。

构件间只有低副连接的机构称为连杆机构，也称为低副机构。

几个构件通过低副联接，且所有构件均做平行于某一平面的平面运动的机构称为平面连杆机构。

由四个构件（包括固定的机架）通过低副连接而成的平面连杆机构，则称为平面四杆机构。

它是组成多杆机构的基础，是平面连杆机构中最常见、最简单、应用最广泛的形式。

铰链四杆机构是所有运动副均为转动副的平面四杆机构，它是平面四杆机构最基本的形式，其它形式的平面四杆机构都是由它演化而来。

平面连杆机构具有润滑条件好、磨损较轻；构件结构简单，加工方便，工作可靠；由于组成运动副为低副，所以组成运动副的两构件之间为面接触，因而单位面积承受的压强小，可以承受较大载荷；根据不同的工作需要，能实现复杂的运动规律，获得多种运动轨迹；能方便的实现转动、摆动和移动等基本运动形式及之间的转换等优点。

但是也具有机构中各构件在运动时产生的惯性力不适用于高速的场合；低副中存在间隙会引起运动误差，设计计算比较复杂，整个机构存在较大的累积误差；累积误差又产生运动误差，不能准确反映机构运动要求，不能实现精确的运动规律等缺点。

《机械原理》
第六章平面连杆机构及其设计
——四杆机构的演化
A B C D A B C
A B
C
A B C D 12
34214
A
C E 3B A B C
D 1
2
34214A
C E 3B 对心曲柄滑块机构e A B C 12偏置曲柄滑块机构
低副运动可逆性---以低副相连接的两构件间的相对运动关系，
不因机架的不同而改变。

A B C
E
124A B D 1
2
34C 321A B 4D
3C 2
1
A 4
B D
3C
曲柄滑块机构的演化——变更机架
曲柄滑块机构转动导杆机构摆动导杆机构
曲柄滑块机构的演化——变更机架
曲柄滑块机构摇块机构定块机构
通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法
----机构的倒置
双滑块机构的演化
椭圆仪滑块联轴器
3、改变运动副尺寸
偏心轮机构
当曲柄长很短，曲柄销需承受较大冲击而工作行程小时。

偏心轮机构能增大轴颈尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，广泛用于传力较大的剪床、冲床等机械中。

4、改变运动副元素的包容关系
小结
四杆机构的演化
1、改变构件的形状和运动尺寸
2、更换不同的构件成为新机架
3、改变运动副的尺寸
4、改变运动副元素的包容关系。

课时授课计划第 4 次课【教学课题】：§3-1 平面机构的基本类型§3-3平面四杆机构的演化【教学目的】：掌握平面机构的基本类型及类型的判断方法。

【教学重点及处理方法】：平面机构的基本类型及类型的判断方法。

平面机构的演化及类型的判断方法。

处理方法：结合图详细讲解【教学难点及处理方法】：曲柄存在条件。

平面机构的演化及类型的判断方法。

处理方法：分析讲解【教学方法】: 讲授法【教具】：三角板【时间分配】：引入新课5min新课80 min小结、作业5min第四次课【提示启发引出新课】平面连杆机构是由若干结构通过低副连接而组成的机构。

平面连杆机构的用途：实现运动的变换；实现一定的动作；实现一定的轨迹。

它的特点是面接触，承载能力高、耐磨损；易于制造和获得较高的精度。

缺点是效率低，会产生较大的运动误差。

【新课内容】§3-1平面连接机构的基本类型当四杆机构各机件之间都转动副联接时，该四杆机构称为铰链四杆机构，它是四杆机构的基本形式。

在此机构中，固定的构件称为机架；与机架相连的构件称为连架杆；联接两连架杆的构件称为连杆。

曲柄：能作整周回转的连架杆。

摇杆：仅在一定角度范围内摆动的连架杆。

根据曲柄和摇杆的数目，铰链四杆机构可以分为三种基本型式平面四杆机构可分为两类：一、曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中，若两连杆之一为曲柄，另一为摇柄时，则此铰链四杆机构称为曲摇杆。

二．双曲柄机构双曲柄机构：铰链四杆机构的两个连架都是曲柄时，称为双曲柄机构。

三、双摇杆机构双摇杆机构：铰链四杆机构的两连架杆都是摇杆时，称为双摇杆机构。

在双摇杆机构中，若两摇杆的长度相等，称为等腰梯形机构。

四、铰链四杆机构中曲柄存在的条件铰链四杆机构分成三种基本类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。

这三种类型的主要区别在于是否存在曲柄及存在几个曲柄。

1、曲柄的存在条件杆AB、BC、CD、DA的长度分别以a、b、c、d表示。

设杆AB 为曲柄，杆CD为摇杆，当曲柄AB与连杆BC重叠共线时，CD处于左极限位置；当曲柄AB与连杆BC拉直共线时，CD处于右极限位置。

平面四杆机构演化的方式平面四杆机构是一种广泛应用于工程领域的机械装置，它由四根连杆和若干个连接点组成。

这些连杆可以通过关节连接，形成一个能够实现运动的系统。

平面四杆机构的演化方式是指在设计和优化过程中，通过不断调整和改进连杆的长度、角度和连接方式，使得机构能够更加高效地完成特定任务。

平面四杆机构的演化可以追溯到古代。

早在古希腊时期，人们就开始研究机械装置的原理和应用。

在这个过程中，平面四杆机构逐渐被发现并应用于各个领域。

随着时间的推移，人们对平面四杆机构的认识不断加深，也不断改进和优化它的设计。

在平面四杆机构的演化过程中，最重要的一步是确定机构的运动要求。

机构的运动要求决定了机构的结构和连杆的参数。

例如，如果机构需要实现简单的往复运动，那么连杆的长度和角度可以根据运动要求来确定。

如果机构需要实现复杂的运动，比如路径生成或轨迹追踪，那么连杆的参数就需要根据运动要求和约束条件进行优化。

在确定了机构的运动要求之后，接下来就是设计和优化连杆的结构。

连杆的结构包括长度、形状和材料等方面的参数。

这些参数的选择对机构的性能和稳定性有着重要的影响。

设计和优化连杆的结构需要考虑多个因素，包括机构的运动要求、载荷条件、材料的力学性能等。

通过合理地选择和调整这些参数，可以使机构的性能得到最大化。

除了连杆的结构之外，机构的连接方式也是演化的重要方面之一。

平面四杆机构的连接方式包括固定关节、旋转关节和滑动关节等。

这些关节的选择和安排需要根据运动要求和约束条件进行优化。

例如，如果机构需要实现平行四边形的运动，那么固定关节和旋转关节可以被合理地安排在连杆的不同位置上，使得机构能够实现所需的运动。

在设计和优化平面四杆机构时，还需要考虑其他因素，比如摩擦、惯性和动力学等。

这些因素对机构的性能和稳定性都有着重要的影响。

通过合理地考虑和处理这些因素，可以使机构的运动更加平稳、精确和可靠。

总的来说，平面四杆机构的演化方式是通过不断调整和改进连杆的参数和连接方式，使得机构能够更好地满足运动要求和约束条件。