知识扩展—铰链四杆机构的演化 1. 回转副转化成移动副
演化：曲柄摇杆机构
回转副 → 移动副 曲柄滑块机构
知识扩展—铰链四杆机构的演化
类 型
曲柄滑块机构（偏距e）
对心曲柄滑块机构， e=0 滑块运动线与曲柄回转中心共线
偏置曲柄滑块机构，e≠0 滑块运动线与曲柄回转中心不共线
特点：曲柄等速回转，滑块具有急 回特性。

l1 l3 l4 l2
曲柄存在的条件
+ +
l1 l4 l2 l3 l1 l2 l4 l3
同理，可得：
l1 l3
l1 l2
l1 l4
曲柄存在条件：
最短杆与最长杆的长度和小于等于其余两杆长度和——杆长条件； 最短杆是机架或连架杆
极位夹角 θ —— 摇杆处于极限位置时曲柄之间所夹锐角。
180 K 180
K 1 180 K 1

机构的特性 二、死点位置 （1）定义：摇杆为主动件，且 连杆与曲柄两次共线时，有：此 时无论施多大力，均不能使曲柄 转动，且方向无法确定，称此位 置为: “死 点” ⑵克服的方法： 安装飞轮，利用惯性克服死点 F （例如：内燃机、缝纫机）
平面机构简图绘制步骤
案例分析
绘制简图步骤： （1）、分析：偏心轮2以O为 圆心做旋转运动，滑块4做直线 移动 （2）、件1与件2，件2与件3， 件3与件4构成转动副；件4与机 架构成移动副
（3）、如图测出相对位置
（4）、运用平面机构表达符 号在图纸上表达出来，见左下图
绘制简图提示
要点：1、绘制简图时注意去掉与运动无关的结构部分 2、运动部分要抽象成刚性构件 3、绘图时只绘制与运动有关的结构 要求：1、每组每位同学绘制一张A4图纸，具体绘制哪个 机构由小组讨论决定，但小组内必须为不同机构。
A
B
D C
耕地
料斗
播种机料斗机构
双曲柄机构特例1：平行四边形机构
绘图仪
平行四边形机构特征
B B’
C C’ D
两曲柄同向同速转动 两连架杆等长且平行， 连杆作平动
A
AB = CD
BC = AD
平行四边形简图
双曲柄机构特例2：反向平行四边形机构
车门开闭机构
推
B B’ A D C
论
C’
AB = CD
曲柄存在的条件
B
曲柄存在的条件：
l2 l2
C C
l1 A B A A B l l1 l 4 l4 1 4
结 果
l2 l3 l3
C
l3
D D
项 目
l2 l3 由△BCD可得： l1 l4 l2 (l4 l1 ) l3 由△BCD可得： l3 (l4 l1 ) l2 l1 l 2 l4 l3
类型的判定 机构的特性 知识拓展
子任务一：认识平面机构
平面机构基本概念
平面连杆机构：构件间用低副连接而成的平面机构 四杆机构：具有四个构件的低副机构 运 动
构 件
运动副 1 4 2
铰链机构
3
平面机构基本概念
特点1
特点2
特点3
特点4
由于低副 是面接触，压 强低，磨损量 小
制造方 便，容易获 得较高的精 度
容易实 现常见的转 动、移动及 其转换
低副中存 在的间隙不易 消除，会引起 运动误差
较难准确实现预定的连续的运动规律，设计方法复杂；
惯性力难以平衡； 运动副有间隙，磨损后间隙难以补偿。
铰链四杆机构的组成
铰链四杆机构：构件间用四个转动副相连的平面四杆机构 组成（如右图）： 机架：固定件（构件4） 连杆：不直接与机架相连的杆（构件2） 连架杆：与机架相连的杆（构件1、3）
汽车转向机构
推 论
双摇杆机构运动特点： 摆动
双摇杆机构
摆动（摆幅相等或不相等）
子任务二：绘制机构简图
绘制机构简图
问题1：通常采用怎样的符号来表达
平面机构？ 问题2：假设我们已经掌握了规定的 表达平面机构的符号，那么 我们怎么运用这些符号表达 出机构的简图呢？
平面机构常用表达符号
平面机构常用表达符号
B 1
A
雷达天线俯仰机构
曲柄摇杆机构的应用
飞剪
曲柄摇杆机构的应用
汽 车 刮 雨
器
曲柄摇杆机构的应用
搅 拌
机
推
论
曲柄摇杆机构运动特点： 等速转动 摆 动
双曲柄机构的应用
6 C 2 3 1
E
B
4 D A
惯性筛机构
双曲柄机构特例1：平行四边形机构
天平
B
C
火车轮
A
D
升降平台
双曲柄机构特例1：平行四边形机构
普通双曲柄机构 平行双曲柄机构 反向双曲柄机构
BC = AD
双曲柄机构
从动曲柄变速转动 主动曲柄等速转动
双曲柄机构的运动特点：
两曲柄转动的角速度始终相等 双曲柄的转向相反，且长度也相等
双摇杆机构的应用
C
E B D
Q
A
鹤式起重机
双摇杆机构的应用
D
A
C
B
双摇杆机构特例：等腰梯形机构
A E B C
D
F
多个机构错位排列（例如：火 车车轮）
死点的工程应用
死点的工程应用
工件 B
2 Q 工件 C 3 D
P
1 A
4
夹具
运动分析提示
要点：1、注意平面机构的类型 2、注意主动件的确定 3、注意平面机构工作特性 要求：1、由小组成员共同对第一阶段任务形成的平 面机构的简图进行分析，并拿出所有机构运动 特点分析结论。 2、由小组推举一人进行汇报
不同杆做机架机构的演化
导杆机构的演示
转动导杆机构
摆动导杆机构
内燃机配置飞轮
缝纫机配置飞轮
火车车轮错列布置
回顾前面所学内容
A B
6
C 2 3 1 C 3 4 D
E D C 耕地 料斗
B
4 D2 A
B 1
A
2、在图纸右侧详细说明整个绘图步骤
子任务三：分析运动特点
学习寄语 养成良好学习习惯，是节省学习时间和提高学 习效率的最为基本的方法 此刻打盹，你将做梦；而此刻学习，你将圆梦
今天学习不努力，明天努力找工作
相信自己 我们可以
铰链四杆机构类型
1、铰链四杆机构运动特点？ 2、如何判定机构属于哪种类型？
1
B 2
2
C1
C C2

3
1 2 且1 C t1 t2
v2 v1
A A
B1
1
B2
4
D
曲柄 工作行程
回程
摇杆
B1 B1
1
t1
2
B2 B2
C1C2 C1C2
v1
C1C2 t1
t2
C1C2 v2 t2
机构的特性
定义： 行程速比系数 K——
v2 C1C2 / t 2 输出构件回程平均（角）速度 t 180 K 1 1 输出构件工作行程平均（角）速度 v1 C1C2 / t1 t 2 2 180
机 械 设 计 基 础
滨 州 职 业 学 院 BinZhou Vocational College
THANKS
学习寄语 养成良好学习习惯，是节省学习时间和提高学 习效率的最为基本的方法 此刻打盹，你将做梦；而此刻学习，你将圆梦
今天学习不努力，明天努力找工作
相信自己 我们可以
请欣赏美景
曲柄摇杆机构 双摇杆机构
知识扩展—铰链四杆机构的演化 B 1 2 B 3
1
A
2
4
3 C 转动导杆机构 摆动导杆机构 2
A
4
C
曲柄滑块机构 B 1 A
导杆机构 B
2 4
3
C
1 A
3 C
4 定块机构
摇块机构
演化后机构的应用 导杆机构的应用
D C
3 6 E 4 2 B A 2 4 1 3 C C1
B 1 C2 D
3、小组互评，教师点评
教学板书
一、铰链四杆机构存在曲柄的条件： （1）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； （2）连架杆和机架中必有一个是最短杆。 二、根据上述曲柄存在条件可得以下推论： ①杆长条件存在，则 a、取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机构；
b、取最短杆为机架时，得双曲柄机构；
应 用
活塞式内燃机，空气压缩机，冲床等。
知识扩展—铰链四杆机构的演化 2. 扩大回转副
演化： 曲柄滑快机构
扩大回转副B
偏心轮机构
知识扩展—铰链四杆机构的演化 3、机架置换（选取不同的构件为机架）
曲柄摇杆机构
2 1 4 3 双曲柄机构
AB为曲柄，CD为摇杆 A、B-----周转副（整转副） C、D-----摆转副
2
1
曲柄：作整周转动的连架杆 连架杆 摇杆：仅能在某一角度内摆动的连架杆
4
3
铰链四杆机构基本类型
曲柄 摇杆机构
双曲柄 机构
双摇 杆机构
两连架杆中： 两个连架杆都是曲 两个连架杆都是摇 一个是曲柄； 柄的铰链四杆机构 杆的铰链四杆机构 一个是摇杆的铰链 四杆机构
曲柄摇杆机构的应用
C 2 3 4 D
推论：四杆机构满足杆长条件时，其最短杆两端均为周转副。
曲柄存在的条件
lmin+lmax ≤ l余1+l余2；
最短杆为机架或连架杆。
B