平面四杆机构的基础知识

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。

2
二、连杆机构的特点 优点：
• 承受载荷大，便于润滑
• 制造方便，易获得较高的精度 • 两构件之间的接触靠几何封闭实现 • 实现多种运动规律和轨迹要求
y B a A Φ b β c ψ ψ0 C B φ A D M3
3
连杆曲线
M
M1
M2
连杆
φ0
d
D
x
缺点：
• 不易精确实现各种运动规律和轨迹要求；
27
55
20
40
70
80 (b)
例2：若要求该机构为曲 柄摇杆机构，问AB杆尺寸 应为多少？
解：1.设AB为最短杆
即 LAB+110≤60+70 2.设AB为最长杆 即 LAB+60≤110+70 3.设AB为中间杆 即 110+60≤LAB+70 100≤LAB LAB≤120 A
70
C
60
B
110
FB
D
36
2、最小传动角出现的位置

C b

F VC
B

c

A
d
D
当 为锐角时，传动角 = 当为钝角时，传动角 = 180º - 在三角形ABD中：BD² =a² +d² -2adcos 在三角形BCD中：BD² =b² +c² -2bccos (1) (2)
37
由（1）=（2）得：
b2 c 2 a 2 d 2 2ad cos cos 2bc
1）当 = 0º 时，即曲柄与机架重叠共线，cos =+1， 取最小值。
min
b c (d a ) arccos 2bc

平面机构分析
图2-10 闭式运动链及开式运动链
平面机构分析
4.一般机构中的构件的分类 一般机构中的构件可分为三类: (1)固定件(机架):用来支 承活动构件的构件。例如图1-1中的气缸体就是固定件, 用以支承活塞和曲轴等。在研究机构中活动构件的运动 时,常以固定件作为参考坐标系。 (2)原动件:运动规律已知的活动构件,它的运动规律是由 外界给定的。比如内燃机 中的活塞就是原动件。
平面机构分析
这样,该机构共有活动构件数n=5,低副数pL =7(其中滑块 5与机架构成移 动副,其余均为回转副),高副数pH =0。所以, 由式(2-1)得该机构自由度为
平面机构分析
图2-17 钢板剪切机构及其复合铰链
平面机构分析
2.局部自由度 机构中某些构件所具有的自由度仅与其自身的局部运动 有关,并不影响其他构件的运 动。计算自由度时,应除去局部 自由度,即设想把滚子与安装滚子的构件固结在一起视为 一 个构件。
平面机构分析 对于图2-16所示的构件组合,其自由度为
平面机构分析
三、 计算平面机构自由度时应注意的一些问题 1.复合铰链 复合铰链是由两个以上的构件通过回转副并联在一起所
构成的铰链。图2-17(a)为一 钢板剪切机的机构运动简图,B 处是由2、3和4三个构件通过两个轴线相重合的回转副并 联 在一起的复合铰链,其具体结构如图2-17(b)所示。因此,在统 计回转副数目时应根据 运动副的定义按两个回转副计算。 同理,当用 K 个构件组成复合铰链时,其回转副数应为 (K-1) 个。
平面机构分析
图2-1 平面机构
平面机构分析
任务实施 一、 平面机构的组成
平面机构是所有构件都在同一平面或相互平行的平面内 运动的机构。机构中的构件只 有通过一定的方式相互联接 起来,并且满足一定的条件才能传递确定的运动和动力,如图 2-1所示。

杆机构的一种演化形式。
上一页 下一页 返回
4.1 平面四杆机构
• 2.导杆机构 • 导杆机构可以看成是通过改变曲柄滑动机构中固定件的位置演化而来
的。当曲柄滑块机构选取不同构件作为机架时，会得到不同的导杆机 构类型，见表4-4。
上一页
返回
4.2 凸轮机构
• 4.2.1 凸轮机构的类型及特点
• 如图4-18所示，凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的高副机构。 其中，凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，主动件凸轮通常作等 速转动或移动，凸轮机构是通过高副接触使从动件移动得到所预期的 运动规律。
第4章 常用机构
• 4.1 平面四杆机构 • 4.2 凸轮机构 • 4.3 间歇机构
返回
4.1 平面四杆机构
• 4.1.1 平面机构概述
• 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。平面连 杆机构是由一些刚性构件，用转动副或移动副相互连接而组成，并在 同一平面或相互平行平面内运动的机构。平面连杆机构的构件形状多 种多样，不一定为杆状，但从运动原理看，均可用等效的杆状构件替 代。
运动特点来工作的。
上一页 下一页 返回
4.3 间歇机构
• 4.3.3 不完全齿轮机构
• 不完全齿轮机构是由普通渐开线齿轮演变而成的一种间歇运动机构。 如图4-30所示，将主动轮的轮齿切去一部分，当主动轮连续转动时， 从动轮作间歇转动；从动轮停歇时，主动轮外凸圆弧和从动轮内凹圆 弧相配，将从动轮锁住，使之停止在预定位置上，以保证下次啮合。
4.3 间歇机构
• 4.3.2 槽轮机构
• 1.槽轮机构的组成和工作原理 • 图4-27所示为单圆销外啮合槽轮机构，它由带圆柱销的拨盘、具有径
向槽的槽轮和支撑它们的机架组成。在槽轮机构中，由主动拨盘利用 圆柱销带动从动槽轮转动，完成间歇转动。主动销轮顺时针作等速连 续转动，当圆销未进入径向槽时，槽轮因内凹的锁止弧被销轮外凸的 锁止弧锁住而静止；圆销进入径向槽时，两弧脱开，槽轮在圆销的驱 动下转动；当圆销再次脱离径向槽时，槽轮另一圆弧又被锁住，从而 实现了槽轮的单向间歇运动。

曲柄滑块机构演化为具有两个移动副的四杆机 构，称为双滑块机构。
在图示的曲柄滑块机构中，将转动副B扩大，则 图a所示的曲柄滑块机构，可等效为图b所示的机构。
将圆弧槽mm的半径逐渐增至无穷大，则图2b 所示机构就演化为图示的机构。此时连杆2转化为沿 直线mm移动的滑块2；转动副c则变成为移动副，滑 块3转化为移动导杆。
其连架杆2和4均为曲柄 C
B
A
a
D
（3）最短杆的对边（杆3）为机架 （最短杆为连杆）
C
2
r
B
3
1
o
A
4
D
两连架杆2和4都不能整周转动
故图所示为双摇杆机构。
铰链四杆机构存在曲柄的必要条件
最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆长 度之和。
满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、两个曲柄 或没有曲柄，还需根据取何杆为机架来判断。
max＝900时，＝0 →Ft=F 太小易自锁， 限制min，以 保证机构正常工作。
3)最小传动角的位置
曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
F Ft vC
3)最小传动角的位置 曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
平面四杆机构的最小传动角位置：
3．死点
在曲柄摇杆机构，如以摇杆3 为原动件，而曲 柄1 为从动件，连杆2与曲柄1共线，这种位置称为死 点。机构处于压力角=90（传力角=0）的位置时， 驱动力的有效力为0。此力对A点不产生力矩，因此 不能使曲柄转动。
➢死点
B
2
C
1
5
A
3
N
P D
利用死点夹紧工件的夹具
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。21. 1.1821. 1.18Mo nday , January 18, 2021

《机械设计基础》复习重点、要点总结《机械设计基础》第1章机械设计概论复习重点1. 机械零件常见的失效形式2. 机械设计中，主要的设计准则习题1-1 机械零件常见的失效形式有哪些？1-2 在机械设计中，主要的设计准则有哪些？1-3 在机械设计中，选⽤材料的依据是什么？第2章润滑与密封概述复习重点1. 摩擦的四种状态2. 常⽤润滑剂的性能习题2-1 摩擦可分哪⼏类？各有何特点？2-2 润滑剂的作⽤是什麽？常⽤润滑剂有⼏类？第3章平⾯机构的结构分析复习重点1、机构及运动副的概念2、⾃由度计算平⾯机构：各运动构件均在同⼀平⾯内或相互平⾏平⾯内运动的机构，称为平⾯机构。

3.1 运动副及其分类运动副：构件间的可动联接。

（既保持直接接触，⼜能产⽣⼀定的相对运动）按照接触情况和两构件接触后的相对运动形式的不同，通常把平⾯运动副分为低副和⾼副两类。

3.2 平⾯机构⾃由度的计算⼀个作平⾯运动的⾃由构件具有三个⾃由度，若机构中有n个活动构件(即不包括机架)，在未通过运动副连接前共有3n个⾃由度。

当⽤P L个低副和P H个⾼副连接组成机构后，每个低副引⼊两个约束，每个⾼副引⼊⼀个约束，共引⼊2P L+P H个约束，因此整个机构相对机架的⾃由度数，即机构的⾃由度为F=3n-2P L-P H (1-1)下⾯举例说明此式的应⽤。

例1-1 试计算下图所⽰颚式破碎机机构的⾃由度。

解由其机构运动简图不难看出，该机构有3个活动构件，n=3；包含4个转动副，P L=4；没有⾼副，P H=0。

因此，由式(1-1)得该机构⾃由度为F=3n-2P L-P H =3×3-2×4-0=13. 2.1 计算平⾯机构⾃由度的注意事项应⽤式(1-1)计算平⾯机构⾃由度时，还必须注意以下⼀些特殊情况。

1. 复合铰链2. 局部⾃由度3. 虚约束例3-2 试计算图3-9所⽰⼤筛机构的⾃由度。

解机构中的滚⼦有⼀个局部⾃由度。

顶杆与机架在E和E′组成两个导路平⾏的移动副，其中之⼀为虚约束。

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）②转动导杆机构③移动导杆机构4．摇块机构小结：本次课主要熟悉四杆机构的各种类型，了解它们的应用作业：预习下次课内容。

a）机构结构图
b）机构运动简图
1—曲柄 2—连杆 3—摇杆 4—机架
第二节 平面四杆机构
• 1．铰链四杆机构的类型 • 在铰链四杆机构中，根据两连架杆的运动形式进行分类，可分为曲柄
摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式，如下图所示。
图5-14 铰链四杆机构的三种基本形式

第二节 平面四杆机构
第一节 平面机构的组成
• 如果构件中转动副的间距较大时，通常将构件制成杆状，而且杆状构 件应尽量制成直杆；如果要求构件与机械的其他部分在运动时不发生 干涉（如碰撞），可将构件制成特殊的形状。如下图所示是具有转动 副的不同形状和横截面的杆状构件。
第一节 平面机构的组成
• 对于绕定轴转动的构件，常将构件制成盘状。有时在盘状构件上安装 轴销，以便与其他构件组成另一转动副。如果两个转动副间距很小时 ，难以设置相距很近的轴销（或轴孔），可将另一转动副尺寸扩大而 制成偏心轮，如图a所示。如果构件承受较大载荷时，采用偏心轮结 构庞大，则可以采用曲轴结构，如图b所示。偏心轮和曲轴常用于回 转运动与直线运动相互变换的机构中。
图a 电风扇摇头机构运动简图 图b 鹤式起重机机构运动简图
第二节 平面四杆机构
• 2．铰链四杆机构的类型判定
• 在铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于机构中各构件长度之间的关 系。
• 1）如果铰链四杆机构中最长杆与最短杆长度之和，小于或等于其余 两杆长度之和（杆长和条件），则该机构可能存在曲柄，但还要看选 取哪一个杆件作为机架，才能确定是否存在曲柄。如果以最短杆作为 连架杆，以最短杆的相邻杆为机架，则该机构一定是曲柄摇杆机构， 而且最短杆为曲柄，如图a所示；如果以最短杆作为机架，则相邻两 杆均为曲柄，该机构一定是双曲柄机构，如图b所示；如果以最短杆 作连杆，最短杆的对面杆作为机架，则该机构为双摇杆机构，如图c 所示。

搅拌机
抓片机构
输送机
10/49
§2—1 铰链四杆机构的基本型式和特性
2）摇杆为原动件，曲柄为从动件时： 摇杆的往复摆动 曲柄的连续转动。 3 2
如图所示的缝纫机踏板机构。
3 2 1 4 摇杆主动
4 1
缝纫机踏板机构
11/49
§2—1 铰链四杆机构的基本型式和特性
二、双曲柄机构
双曲柄机构：两个连架杆都是曲柄。 传动特点： 主动曲柄连续等速转动时，从动 曲柄一般作变速转动。
冲床机构
如图所示的旋转式水泵和如上图所示的冲床机构。
A
1 D C 3 A B 2 4 D
1 B
2 C 3
旋转式叶片泵
振动筛机构
12/49
§2—1 铰链四杆机构的基本型式和特性
三、双摇杆机构
两个连架杆都是摇杆，则称为双摇杆机构。 其运动特性是：两摇杆都作摆动，但两 摇杆的摆角大小不同。 应用实例： 图2-6所示的工件夹紧机构、图2-11的飞机起落架机 构 ；
优 点：
图c
图d
3/49
2、缺点：
1）低副中存在间隙，会引起运动误差，使效率降低；
2）动平衡较困难，所以一般不宜用于高速传动；
3）设计比较复杂，不易精确地实现复杂的运动规律。
应 用:
连杆机构广泛地应用在各种机械和仪器中。 如雷 达调整机构（图2-3）、缝纫机踏板机构（图2-5） 、 鹤式起重机、机车驱动轮联动机构（图2-10）、牛头刨 床、椭圆仪（图2-22） 、机器人等。
1、在满足杆长条件下，即Lmin+Lmax≤Li+Lj ： 1)取Lmin为机架时，机架上有两个整转副，该机构为 双曲柄机构（2个曲柄）。 2)取Lmin为连架杆（即最短杆的邻边为机架）时，机 架上只有一个整转副，该机构为曲柄摇杆机构(1 个曲柄)。 3)取Lmin为连杆（即最短杆的对边为机架）时，机架 上没有整转副，该机构为双摇杆机构（无曲柄)。

以A为圆心、 l1为半径作圆， 交C1A的延长线于
B1， 交C2A于B2， 即可得连杆的长度l2=B1C1=B2C2
以及机架的长度l4=AD。 机构AB1C1D即为该机构在
极限位置时的运动简图。
返回
机械设计基础
cos l2 cos l4 l3 cos
sin l2 sin l3 sin
机械设计基础
Machine Design Foundation
平面四杆机构的设计
该机构的四个杆组成封闭多边形。取各杆在坐标轴 x和y上的投影，可得以下关系式：
将cosφ和sinφ平移到等式右边，再把等式两边平
机械设计基础
Machine Design Foundation
平面四杆机构的设计
1.3 按给定的行程速度变化系数设计
在设计具有急回特性的平面四杆机构时， 通常 按照实际的工作需要， 先确定行程速度变化系数K的
数值， 并按式（6 - 2）计算出极位夹角θ， 然后利用
机构在极限位置时几何关系， 再结合其它有关的附加 条件进行四杆机构的设计， 从而求出机构中各个构件 的尺寸参数。
P
平面四杆机构的设计
NM
图6- 25 按K值设计曲柄摇杆机构
机械设计基础
Machine Design Foundation
平面四杆机构的设计
解 设计的实质就是确定曲柄与机架组成的固定
铰链中心A的位置， 并求出机构中其余三个构件的长 度l1、 l2和l4。
其设计步骤如下：
(1) 计算极位夹角θ。
根据给定的行程速度变化系数K， 由式（4 - 9）计
解 设计的实质就是确定连架杆与机架组成的固定
铰链中心A和D的位置， 并由此求出机构中其余三个构 件的长度l1、 l3和l4。

总结四杆机构知识点四杆机构的定义四杆机构是由四个连杆组成的机械系统，连杆之间通过铰接或者滑动副连接。

四杆机构分为平面四杆机构和空间四杆机构两种类型。

平面四杆机构的连杆和连杆所在的平面是相互垂直的，而空间四杆机构的连杆不在同一平面内，相互垂直的连杆不在同一个平面内。

四杆机构的分类根据四杆机构的形状和运动特性，可以将其分为几种不同的类型。

其中最常见的类型包括平行四杆机构、菱形四杆机构和转向四杆机构。

平行四杆机构是指四条连杆的两对相邻连杆平行，并且连接的两对连杆长度相等。

这种结构具有优秀的刚度和准确性，常用于需要高精度和高刚度的工作环境中。

菱形四杆机构是指四条连杆构成的一个菱形，其中菱形的对角线等长。

这种结构可以实现较大的平行移动，常用于需要大范围平行位移的场合。

转向四杆机构是指其中两个相邻连杆长度相等，而另外两个相邻连杆长度也相等，但四个连杆不在同一平面内。

这种结构可以产生很大的转角，适用于需要大范围转角的情况。

四杆机构的运动学分析运动学分析是指分析四杆机构各个连杆的位移、速度和加速度等性能指标。

通过连杆的几何关系和运动方程，可以得到四杆机构的运动规律。

四杆机构的位移分析主要通过连杆的连杆组成的机构，通过连杆的几何关系可以得到位置解。

对于不同类型的四杆机构，位移分析方法有所不同，需要根据具体的形状和连接方式进行分析。

四杆机构的速度分析是指分析各个连杆的速度，并根据运动解得到机构的整体速度。

速度分析方法一般包括使用连杆的刚体运动学原理和速度合成原理。

四杆机构的加速度分析则是在速度分析的基础上，进一步分析各个连杆的加速度，并得到机构的整体加速度。

加速度分析方法一般是通过速度合成原理和运动学方程得到。

四杆机构的动力学分析动力学分析是指通过分析机构各个连杆的力学特性，得到机构的动力性能。

包括分析连杆的载荷、扭矩和动态平衡等。

四杆机构的载荷分析是指通过分析各个连杆的受力情况，得到机构的负载情况。

载荷分析方法主要包括静力学分析和动力学分析，可以分析各个连杆的受力和受力大小。

导杆机构
6E
C
3
2
B 41
A 5
D
转动导杆刨床
点击播放动画
D
3 B2 C
C2
4 C1
1
A
摆动导杆机构牛头刨床
点击播放动画
导杆机构
B
1
2 3
A
4C
曲柄滑块机构
（固定AC构件）
B
1
2 3
A
4C
摇块机构
应用实例
（固定BC构件）
44 4AAAφAAφ11111
CC 3334
22 B
自卸卡车的翻斗机构
导杆机构
（2）连架杆或机架中必有一杆为最短 杆。
平面四杆机构类型的判别
判断铰链四杆机构是何种机构的方法:
1、先判断机构是否满足杆长条件，如不 满足，则该机构是双摇杆机构；
2、如满足杆长条件，要看何杆为机架。
最短杆为机架，机构是双曲柄机构； 最短杆的邻杆为机架，机构是曲柄摇杆机
构；
最短杆的对杆为机架，机构是双摇杆机构。
2)LAB值在哪些范围内可 得到双曲柄机构？
3)LAB值在哪些范围内可 得到双摇杆机构？
实例分析
解：
1）曲柄摇杆机构 取LBC最长，LAB最短， LBC+LAB≤LCD+LAD， LAB≤LCD+LAD –LBC =35+30-50=15 得：0＜LAB≤15
2）双曲柄机构
①取LBC最长，LAD最短， LBC+LAD≤LCD+LAB， LAB≥LBC+LAD-LCD =50+30-35=45
滑块四杆机构
点击播放 图4-31 对心曲柄滑块机构

机械基础电子教案【课题编号】6-----2【课题名称】平面四杆机构（铰链四杆机构）【教学目标与要求】一、知识目标了解铰链四杆机构的组成、分类及其演化。

二、能力目标培养学生仔细观察能力，提高学生分析问题和解决问题的能力。

培养学生的推理能力，观察能力，空间思维能力和实践能力，并通过讲练结合，培养学生灵活运用的能力。

三、素质目标培养学生认真的学习态度和严谨的工作态度。

在宽松自由和谐的教学环境，让学生灵活主动学习，培养学生勇于探索、协作意识。

四、教学要求观察模型、多媒体课件或传动现场图片，了解铰链四杆机构的组成、分类、特点及其判别。

【教学重点】铰链四杆机构的组成、分类、特点及其应用。

【难点分析】铰链四杆机构的判别方法。

【分析学生】1、利用模型对铰链机构的组成、类型、运动特点进行学习不会有困难，因为有感性认识作为学习的平台。

2、通过多媒体课件引导学生理论联系实际，了解铰链四杆机构的应用，从而增强专业学习的兴趣。

【教学设计思路】教学方法：讲练法、演示法、归纳法、问答法、课题讨论法、启发法、直观法、兴趣法。

【教学资源】1．卫燕萍主编．机械基础助学光盘．北京：中国铁道出版社，2010【教学安排】2学时（90分钟）教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授与练习相结合，让学生在操作机构运动的过程中，发现问题、提出问题、师生共同讨论并解决问题，达到巩固知识的目的。

【教学过程】一、复习旧课（15 分钟）1．讲评作业批改情况；2．提问：二、导入新课（5分钟）观察教学模型的动作过程及其运动特点？三、新课教学（ 60 分钟）1、铰链四杆机构的组成（5分钟）教师利用模型讲授铰链四杆机构的组成。

2、铰链四杆机构的类型、运动特点及其应用（30分钟）教师利用教学模型、多媒体课件或现场图片介绍铰链四杆机构的类型，并让学生观察其运动特点，并深入到生活、生产中的典型应用中去。

3、铰链四杆机构的判别（20分钟）通过课堂练习，教师巡回辅导，让学生回答老师的提问，学生互相补充，教师小结。

应用领域
01
02
03
04
自动化生产线
四杆机构广泛应用于自动化生 产线中，如输送带、机械手等 ，实现物料的输送、搬运和加 工。
农业机械
在农业机械中，四杆机构常用 于拖拉机、收割机等设备的传 动系统中，实现动力传递和运 动控制。
医疗器械
在医疗器械中，四杆机构可用 于手术器械、康复设备等，实 现精确的定位和操作。
效率
优化四杆机构的设计，提高其工作效率和性能。
稳定性
保证四杆机构在使用过程中稳定可靠，不易发生 故障。
成本
在满足功能和性能要求的前提下，降低四杆机构 的设计成本。
优化设计
结构优化
运动学优化
动力学优化
对四杆机构的结构进行 优化，使其更加紧凑、
轻便。
根据实际需求，对四杆 机构的运动学特性进行 优化，提高其运动性能。
材料与热处理
根据工作负载和运动特性，选 择合适的材料和热处理方式， 以提高四杆机构的承载能力和
使用寿命。
04
四杆机构实例分析
实例一：缝纫机
总结词
缝纫机中的四杆机构主要用于实现往复直线运动，确保针头上下摆动。
详细描述
缝纫机中的四杆机构由机架、摆杆、曲柄和导杆组成。通过曲柄的旋转运动，带 动摆杆做往复摆动，再通过导杆使针头进行上下往复直线运动，完成缝纫操作。
在装配过程中，需要使用适当的装配工具和技术，如螺丝、螺母、垫圈 等，确保各部件之间的连接牢固可靠。同时，还需要注意调整各部件之 间的相对位置和运动关系，确保机构的运动精度和稳定性。
四杆机构制作与调试 材料选择与加工
测试是验证四杆机构性能的关键环节，需要对其运动学和动力学 性能进行全面检测。

教学重点
铰链四杆机构的基本类型、应用。
教学难点
铰链四杆机构的结构特点和运动特点。
学情分析
⑴专业能力需求：学生在顶岗实习和毕业后将进行各种机械操作岗位，企业员工需要具有①分析机械功能、动作、工作原理及操作一般机械的能力；②自学能力。
⑵学习态度分析：学生来自城镇，对机械并不陌生，愿意学习专业课，特别是实践技能性强的课程。
提出要求
布置作业
主动学习
1分钟
集中注意力
1分钟
引入新课
情景设置欣赏图片
复习提问回顾旧知
锁定情景
思考回答
激发兴趣
知识铺垫
2分钟
（一）铰链四杆机构的组成
全部用转动副相连的平面四杆机构。
机架——固定不动
连架杆——定轴转动（曲柄：整周转动/
摇杆：往复摆动）
连杆——平面运动
（二）铰链四杆机构的类型
在铰链四杆机构中，按连架杆能否作整周转动，可将铰链四杆机构分为：
⑶学习基础分析：①“绪论”学习，学生掌握了机械、机器、机构、零件等专业基础知识；②“构件、运动副与平面机构”知识点的学习，为本节课“平面四杆机构”的学习奠定了基础。
教学方法
（1）讲授法（2）实物演示法（3）讲练结合法（4）比较法（5）探究法
教学过程
师生活动
教学说明
教学目标
教学时间
组织教学
师生问好
准备上课
当主动摇杆摆动时，从动摇杆也随之摆动，同时在连杆上也可获得预期的运动轨迹。港口起重机等。
有一种特殊机构：等腰梯形机构
两摇杆长度相等车辆前轮转向机构等。
师生讨论
学生归纳
教师分析
教师启发
学生动脑
教师演示投影

德育学生在课堂上思考、讨论与分析中体会到探究学习的乐趣。

思维的碰撞产生智慧，激发课师 授教课程基础平面 四杆机构课型新授课多媒体课件、 电脑、 黑板、模型教学目标识标 知目力标 能目（1） 了解较链四杆机构的组成；（2） 掌握较链四杆机构的基本类型及应用。

（1） 能够区别较链四杆机构的基本类型；（2） 能够描述较链四杆机构结构特点和运动特点。

目标学生善于思考，培养学生的团队合作精神。

教学重点教学难点较链四杆机构的基本类型、应用。

较链四杆机构的结构特点和运动特点。

（1）专业能力需求：学牛在顶岗实习和毕业后将进行各种机械操作岗位，企业员工需要具有①分析机械功学情分析能、动作、工作原理及操作一般机械的能力；②自学能力。

⑵学习态度分析：学生来自城镇，对机械并不陌生，愿意学习专业课，特别是实践技能性强的课程。

⑶ 学习基础分析：①“绪论”学习，学生掌握了机械、机器、机构、零件等专业基础知识；②“构件、运动副与平面机构”知识点的学习，为本节课“平面四杆机构”的学习奠定了基础。

教学方法（1）讲授法（2）实物演示法（3）讲练结合法（4）比较法（5）探究法教学过程组织教学引入新课师生活动教学说明教学目标教学时间师生问好情就叠欣赏图片复习提问回顾旧知准备上课锁定情景思考回答集中注意力激发兴趣知识铺垫1分钟2分钟（-）较链四杆机构的组成全部用转动副相连的平面四杆机构。

机架固定不动连架杆一一定轴转动（曲柄：整周转动/摇杆：往复摆动）（二）较链四杆机构的类型在较链四杆机构中，按连架杆能否作整周转动，可将较链四杆机构分为：1、曲柄摇杆机构2、双曲柄机构3、双摇杆机构教师讲解师生讨论教师提问学生动脑获得结论3分钟阐述较链四杆机构的概念。

教师演示动画，与学生共同讨论分析较链四杆机构组成。

依据连架杆能否作整周运动得出较链四杆机构的三种基本类型达到知识目标（1）达到知识目标（2）3分钟1、曲柄摇杆机构①以曲柄为主动件: 教师演示投3分钟②以摇杆为主动件: 将曲柄的回转运动转换成从动杆的往复摆动搅面机等。

机械设计课程设计四杆机构一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握四杆机构的基本概念、分类和运动特性。

2. 学生能够运用四杆机构的运动原理，分析并解决实际问题。

3. 学生能够了解四杆机构在机械设计中的应用及发展。

技能目标：1. 学生能够运用图示法和计算法分析四杆机构的运动。

2. 学生能够设计简单的四杆机构，并运用CAD软件绘制其结构图。

3. 学生能够运用所学的四杆机构知识，进行创新设计并制作模型。

情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到机械设计在工程技术领域的重要性，培养对机械设计的兴趣。

2. 学生能够通过团队合作，培养沟通、协作和解决问题的能力。

3. 学生能够关注机械设计领域的发展，树立创新意识，提高自身综合素质。

课程性质：本课程为机械设计课程的设计实践环节，强调理论联系实际，培养学生的动手能力和创新能力。

学生特点：学生已具备一定的机械基础知识和制图技能，具有较强的学习兴趣和求知欲。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重启发式教学，引导学生主动参与，培养实际操作能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。

二、教学内容1. 四杆机构基本概念：四杆机构的定义、分类及其应用场景。

教材章节：第二章第三节2. 四杆机构的运动特性：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、摆线机构等运动原理及特点。

教材章节：第二章第四节3. 四杆机构的设计方法：图示法、计算法及其在实际中的应用。

教材章节：第三章第一节、第二节4. 四杆机构的创新设计：结合实际需求，运用所学知识进行创新设计。

教材章节：第三章第三节5. CAD软件在四杆机构设计中的应用：利用CAD软件绘制四杆机构结构图。

教材章节：第四章第二节6. 四杆机构模型的制作：分组进行四杆机构模型制作，巩固所学知识。

教材章节：第四章第三节教学内容安排与进度：1. 第1周：四杆机构基本概念、分类及其应用场景。

2. 第2周：四杆机构的运动特性。

3. 第3周：四杆机构的设计方法。