第三章 平面连杆机构及其设计
3-1 如图所示，设已知四杆机构各构件的长度 a =240 mm；b =600 mm；c =400 mm；d=500mm。试回答下列问题：⑴当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？⑵若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？
3-2 图示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆LAB为曲柄的条件。若偏距e=0，则杆LAB为曲柄的条件又如何？另外，在图示机构中，若设LAB为曲柄，试问当以杆LAB为机架时，此机构为何种机构？
3-3 在图示机构中，各杆的长度为L1 =28mm;L2 =54mm;L3 =50mm;L4 =72mm（该图比例尺为：μL=L1 / AB =28/14=0.002m/mm）。⑴试问该机构为何种机构？⑵当取杆1为机架时，将演化为何种机构？⑶当取杆3为机架时，又将演化为何种机构？⑷请用作图法在给定的图上画出该机构的极位夹角θ、杆3的最大摆角ψmax、最小传动角γmin和求出行程速比系数K。
3-4 偏置曲柄滑块机构如图所示，请在图上画出当曲柄为主动件时的最小传动角γmin和最大传动角γmax所在的位置以及极位夹角θ所在的位置。
3-5 正弦机构和导杆机构如图所示，请在图上标出当曲柄为主动时的图示位置的传动角γ和压力角α。并说明传动角γ和压力角α是否随位置变化。
3-6 试设计一曲柄摇杆机构，已知行程速比系数 K=1.2；摇杆长 LCD=300 mm其最大摆角ψmax=35o ;曲柄长LAB=80mm。求连杆长LBC，并验算最小传动角γmin是否在允许的范围内。
3-7 试设计一曲柄滑块机构，已知滑块的行程速比系数K=1.5；滑块的冲程H=40mm；偏距e=15mm。求曲柄长LAB及连杆长LBC，并求其最大压力角αmax=？
课题：铰链四杆机构曲柄存在的条件
授课教师：覃菊梅 授课时间：2014年3月26日
授课班级：机电3班
【能力目标】：培养观察动手能力；培养团队协作精神
【知识目标】：掌握类型判别方法；能进行简单的制作
【情感目标】：体验学习乐趣，培养学生通过解决问题的培养工程意识
【教学重点】：铰链四杆机构类型的判别方法。
【教学难点】：杆长条件
【教学方法与手段】以问题为导向的教学法、任务驱动法、理实一体化教学法。
教学流程图：
具体过程：
一．教学回顾，加强记忆。（3分钟）
1. 铰链四杆机构的组成：连杆，两个连架杆、机架。
2. 铰链四杆机构的三种形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。 课堂组织回顾知识
新课引入
探索新知
教学反馈
教学小结
布置作业 铰链四杆机构的组成
铰链四杆机构的类型 曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构 动画演示
动画演示
机构类型的的判断 做实验 教学案例
学生练习
评价 二．创设情境，导入新课。（3分钟）
1.用多媒体播放飞机起落架机构、搅拌机构和鹤式起重机及车门启闭机构等机构的动画。
2.提出问题，这些机构是如何动作的，它属于什么类型的机构？要实现这些动作需要什么条件？
三． 分组实验，探究理据。（15分钟）
第一步：通过实物演示，让学生观察每种铰链四杆机构的运动形式。
提问：机构具有整周旋转的条件是什么？
第二步：设计两个实验，每组完成1个实验.
将本班分为6个组。每组选一名导生。
第一个实验：前三组发下长度为10㎜、20㎜、15㎜、28㎜、且两端有孔的硬纸板、螺栓、螺母一套，让学生用螺栓、螺母将硬纸板连接，并在连接点标号A、B、C、D。然后以不同的长度的杆作为机架，使其他杆做运动，观察运动状态，并做记录。
有曲柄存在的杆长条件
杆件名称 AB BC CD DA
机架位置 机架 机架 机架 机架
长度（㎜）
类型
第二个实验：后三组发下长度为10㎜、20㎜、25㎜、18㎜、且两端有孔的硬纸板、螺栓、螺母一套，让学生用螺栓、螺母将硬纸板连接，并在连接点标号A、B、C、D。然后以不同的长度的杆作为机架，使其他杆做运动，观察运动状态，并做记录。（表格同上）。
平面连杆机构的运动分析
以典型平面连杆机构（牛头刨床机构）为研究对象，首先进行机构的运动分析，并列出相应方程，然后采用计算机C语言编程的方法，计算出机构中选定点的位移、速度，并绘出相关数据图像。
标签：
连杆机构；位移；速度；计算机编程
TB
1 前言
平面连杆机构是现代机械中应用的最为广泛的一种典型机构。平面连杆机构的典型应用包括牛头刨床机构、缝纫机、颚式破碎机等。在研究平面连杆机构的过程中对机构上某个特定点的研究是必不可少的。然而在传统的研究方法中，手工计算不仅计算量大，而且极易出错。随着计算机技术的广泛普及，计算机逐渐成为分析研究典型机械结构的有力工具。因此本文力求通过C语言编程技术来对牛头刨床机构来进行简单运动分析。
2 牛头刨床机构运动分析
图1所示的为一牛头刨床。假设已知各构件的尺寸如表1所示，原动件1以匀角速度ω1=1rad/s沿着逆时针方向回转，试求各从动件的角位移、角速度和角加速度以及刨头C点的位移、速度的变化情况。
角速度变化较为平缓，保证刨头慢速、稳定工作；在220°～340°之间为回程阶段，角速度变化较快，以提高效率；4杆有4个角速度为0点，即4杆的速度方向改变了四次。
C点的位移、速度分析：在0°～200°范围内，C点位移曲线斜率的绝对值变化较小，说明此时C点速度及加速度的变化量不大，且保持在较小值。200°～260°范围内C点的速度变化量明显增大，由速度图像可以推知加速度在220°左右达到最大值后快速减小，并使其速度在260°左右达到最大，而后加速度反向缓慢增大，速度持续减小到零以后又开始反向增大。
① 工作行程为θ1：0°～220°，回程为θ1：220°～340 °；工作行程角度大于回程角度，工作效率较高；
② 工作行程阶段，刨头C点位移的变化较为平稳，速度可以近似看为匀速，
而加速度变化不大，刨头受力比较稳定，满足可靠性要求；
③ 回程阶段不带负载，刨头C点位移的变化较快但平稳，允许较大的速度变化值，可以推知没有刚性冲击，也没有柔性冲击，受力方向及大小改变较大的位置为回程的初始部分，这也体现了牛头刨床急回慢进的特点。
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课 次 4
课 型 理论
章节 §3-2.2四杆机构的演化形式
§3-3四杆机构存在曲柄的条件和几个基本概念
教
学
目
的
了解平面四杆机构的演化形式;
掌握平面四杆机构的运动特点及四杆机构曲柄存在的条件。
教学
重 点
平面四杆机构的运动特点及四杆机构曲柄存在的条件
教学
难 点
平面四杆机构的运动特点及四杆机构曲柄存在的条件
教学
方 法 讲授
教 具
挂 图 多媒体
授 课
班 级
授 课
日 期
相 关
素 材 1、胡家秀主编．机械设计基础．北京：机械工业出版社，2001．5
2、陈立德主编．机械设计基础．北京：高等教育出版社，2000．8
3、郑文维．吴克坚主编(第七版)． 机械原理．高等教育出版社．1997
4、邱宣怀主编(第四版)． 机械设计．高等教育出版社．1997 2
教
学
后
记
枣庄科技职业学院教案 续页 3
教
学
过
程 引言
上次课我们讲到了平面四杆机构的基本形式，那么在实际应用中还有其演化形式。我们说到基本形式有三种形式，那么该如何判断呢？能不能有个较为简单的判别方法呢？这堂课我们的任务是解决这些问题。
教学内容正文
第二节 四杆机构的基本形式及其演化
二、四杆机构的演化形式
滑块四杆机构：含有移动副的四杆机构。
演化形式：曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构和定块机构。
1.曲柄滑块机构：铰链四杆机构中，扩大转动副，使转动副变成移动副。
据滑块往复移动的导路中心线是否通过曲柄转动中心，曲柄滑块机构可分为对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构。
对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构
特点：可以实现转动和往复移动的变换。
应用：活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等机械等。
2.导杆机构：
取曲柄滑块机构的不同构件为机架而获得的。取构件2为机架，构件3为主动件，若l3>l2，导杆1作整周运动，称为转动导杆机构；若l3
