曲柄存在的条件
机械第八讲平面四杆机构曲柄存在的条件以及基本特性
压力角传动角
角度设计
角度设计
角度设计
角度设计
为急回特性
曲柄AB在一次周转过程中，几次 和杆BC共线？
急回特性
已知条件
1）C1和 C2为摇杆的两个极限位置； 2）当摇杆处于C1位置时，连杆BC和曲柄AB重合，位置位于B1处； 3）当摇杆处于C2位置时，连杆BC和曲柄AB重合，位置位于B2处。
急回特性
急回特性
K通常取1.2~2.0
急回特性
曲柄存在条件
曲柄存在条件
曲柄存在条件
前提条件：满足杆长条件即最短杆+最长杆小于等于剩余两杆之和
最短杆为连架杆
曲柄摇杆机构
最短杆为连杆
双摇杆机构
最短杆为机架
双曲柄机构
若不满足杆长条件，则必然是双摇杆机构
案例分析
答 案 解 析
案例分析
急回特性 压力角 传动角
死角位置
急回特性
主动件等速转动时，做往复运动的 从动件在返回行程中的平均速度大 于工作行程的平均速度的特征称之
机械基础与设计原理 第八讲
平面四杆机构曲柄存在的条件 以及基本特性
教学目标
知识目标
✓ 掌握铰链四杆机构曲柄存在的条件 ✓ 掌握急回特性概念以及产生机理 ✓ 掌握压力角和传动角概念 ✓ 掌握死点位置的概念
技能目标
➢ 能够运用运动平面机构存在的条件判断机构能力及空间想象力
曲柄存在条件
铰
曲柄摇杆机构
链
四
杆
机
双曲柄机构
构
基
本 形
双摇杆机构
式
曲柄数量=1 曲柄数量=2 曲柄数量=0
曲柄数量 能够判断 出平面铰 链结构的
类型
曲柄存在的条件
曲柄存在的条件盖雪峰一、教材分析1、在教学中所处的地位及作用曲柄存在的条件是教材第二篇“常用机构及轴系零件”的第五章“平面连杆机构中”的一小节内容。
我们知道，机器（机械）一般是由机构组成的，各种机器（机械）的形式、构造和用途虽然不尽相同，但是它们的主要部分都是由一些机构所组成的，可以实现运动形成的变换（例把构件的回转运动变为直线往复运动）、实现一定的动作（例自行车手闸、公共汽车车门启闭机构）和实现一定的规迹（例间隙输送机构）。
在平面连杆机构中，有四个构件组成的四杆机构是最简单和应用最为广泛的，而且又是组成多杆机构的基础，所以本章重点讨论的是铰链四杆机构，而“曲柄存在的条件”是铰链四杆机构的重要内容和关键内容，通过它可以分析出铰链四杆机构各杆的关系和判别类型，是学习、应用、演化（扩展）铰链四杆机构的重要基础。
2、教学目标（1）认知目标a、理解用数学推导、归纳的方法找出曲柄存在的条件，得出相应的推论；b、识记曲柄存在的条件及推论（2）能力目标a、熟练运用曲柄存在的条件及推论来判别铰链四杆机构的类型b、培养学生的观察、分析和解决实际问题的能力（3）情景目标努力创设、营造轻松、和谐、愉快的课堂教学氛围3、教学重点（1）理解并掌握曲柄存在的条件及推论（2）熟练运用曲柄存在的条件及推论判别铰链四杆机构的类型二、教学方法根据专业课程特点和学生实际，采用引导探索、直观演示的启发式教学。
引导探索是在教师启发引导下学生研究、探索并得出结论，教师要充分发挥、调动学生积极思维。
直观演示则能有效的激发学生的学习兴趣和加深学生理解知识。
三、学法指导在教学过程中要充分体现教师为主导，学生为主体、训练为主线的教学思想，这一堂课，前阶段主要是以直观演示、数学推导、分析总结，得出曲柄存在的条件及推论。
后阶段主要以运用条件及推论解决问题，以培养能力为主。
根据这样的教学安排主要引导学生学会自己观察、分析总结、学会自己理解、消化吸收和运用的教学方法。
下列关于四杆机构曲柄存在的条件及其推论中
四杆机构是机械制造中常用的一种机构，它由四根连接件组成，可以实现旋转或者直线运动。
其中，曲柄是四杆机构中的重要组成部分，它具有一定的特殊性。
下面我们将对四杆机构中曲柄存在的条件及其推论进行介绍和分析。
一、曲柄存在的条件在四连杆机构中，曲柄的存在有一定的条件限制，以下为曲柄存在的条件：1. 曲柄机构的参数满足Grashof条件。
Grashof条件是四连杆机构的一种特殊情况，它要求四个杆件中至少有一个杆件的长度小于其他三个杆件的长度之和，并且满足这一条件的四杆机构中必定存在曲柄。
2. 四杆机构的对角杆之和大于另外两杆之和。
即对角杆之和大于两边杆之和，这是曲柄存在的另一种条件，满足这一条件的四杆机构就可以保证存在曲柄。
二、曲柄存在的推论曲柄存在的条件决定了曲柄在四杆机构中的作用和特性，下面是曲柄存在时的一些推论：1. 曲柄机构能够实现双转动。
由于曲柄存在的特殊性，使得四杆机构的曲柄具有双转动的特点，即曲柄能够实现两种不同的旋转运动方式。
2. 曲柄机构可以用于传动系统。
曲柄机构在传动系统中具有重要作用，它可以通过曲柄和连杆的转动实现对其他机械部件的传动和控制。
三、结论通过以上对四杆机构曲柄存在的条件及其推论的介绍和分析，我们可以看出曲柄在四杆机构中具有重要作用，同时也需要满足一定的条件限制。
曲柄的存在不仅能够实现双转动，还可以用于传动系统中，对于机械制造和应用中具有一定的实际意义和价值。
在设计和应用四杆机构时，需要充分考虑曲柄的存在条件及其推论，以保证机构的正常运行和性能表现。
以上就是关于四杆机构曲柄存在的条件及其推论的介绍，希望可以对您有所帮助。
很高兴您对四杆机构曲柄存在的条件及其推论感兴趣，接下来我们将进一步扩展这个话题，探讨曲柄在机械制造和应用中的更多实际意义和价值。
四、曲柄的作用曲柄在四杆机构中有着重要的作用，它不仅可以实现双转动，还可以通过传动系统影响机械装置的运行。
1. 实现双转动曲柄在四杆机构中的存在使得机构具有了双转动的特点。
铰链四杆机构试题参考答案
一、填空题1．平面连杆机构中的运动副均是低副，因此平面连杆机构是低副机构。
2．构件间用四个转动副相连的平面四杆机构，称为平面铰链四杆机构。
3．铰链四杆机构中曲柄存在的条件是：连架杆与机架中必有一个是最短杆和最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和,两条件必须同时满足。
4．连杆与机架的长度相等、两个曲柄的长度相等且转向相同的双曲柄机构,称为平行四边形机构。
5．曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。
6．若导杆机构机架长度l1与曲柄长度l2的关系为l1<l2则构成转动导杆机构。
7．铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论取哪一杆作为机架，均能构成双摇杆机构。
8．家用缝纫机的踏板机构属于曲柄摇杆机构，主动件是踏板(摇杆)。
9．单缸内燃机属于曲柄滑块机构，它以活塞(滑块)为主动件。
10.平面连杆机构中的摇杆往复摆动时所需时间一般并不相同，要求返回空行程明显快于工作行程急回特性。
二、判断题1．平面连杆机构各构件的运动轨迹一定在同一平面或相互平行的平面内。
(√) 2．在曲柄长度不相等的双曲柄机构中，主动曲柄作等速回转时，从动曲柄作变速回转运动(√)3．在曲柄摇杆机构中，摇杆两极限位置的夹角称为极位夹角。
(×)4．铰链四杆机构中的最短杆就是曲柄。
(×)5．偏心轮机构的工作原理与曲柄滑块机构的工作原理相同。
(√)6．当机构的极位夹角θ=00时，机构无急回特性。
(√)7．极位夹角口愈大，机构的急回特性愈不明显。
(×)8．偏心轮机构不存在死点位置。
(√)9．曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构，它们都具有产生“死点”位置和急回运动特性的可能。
（×）10．铰链四杆机构各杆的长度分别为a=175mm,b：150mm，c。
135mm，d=190mm，分别以不同杆件作为机架，该机构一定能构成三种基本类型的铰链四杆机构。
(√)11.在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。
机械原理课件-曲柄存在条件
何条件
右图所示铰链四 杆机构ABCD各杆 的长度分别为 a,b,c,d(并设 a<d）,AD为机架。 现分析连架杆AB 能否整周转而成 为曲柄。
当AB逆时针旋 转时
当AB顺时针 旋转时
AB杆无法继续转动的原因是 ：BC杆和CD杆 被拉直成共线位置。
AB杆无法继续转动的原因是 ：BC杆和CD杆 被重叠成共线位置。置。C2C1 Nhomakorabeab γ1
c
B2
a
B1 d
需要指出的是， 以上讨论的是四个杆长 度不等的一般尺寸的四杆机构存在曲柄 的几何条件。但对具有特殊尺寸的平行 四边形机构除外。对于平行四边形机构， 每个构件都可成为曲柄，虽然BC杆和CD 杆在某瞬时处于共线的位置。
因此，对于平行四边形机构，上面有 关式中的不等号“<”就变成的等号“=”。
AB不能成为曲柄
减小AB杆的长度后，机构如 右图所示。
当AB逆时针转动时…… 由上可以总结出在某位置无
法转动的原因是： BC杆和CD杆出现共线位置，
也即BC杆和CD杆的夹角为 180º和0º的位置。
进一步减小AB杆的长度，如 右图所示。
将AB杆逆时针转动。AB杆 可以整周转动，未出现BC杆 和CD杆共线位置。这时，AB 杆能成为曲柄。
机构在运动过程中BC、 CD两杆间的夹角随机构
那么机构在什么位置出现 (∠BCD)max， (∠BCD)min呢？
位置而变，如果最大夹 铰链四杆机构，运动一个周
角(∠BCD)max<180°， 最小夹角 (∠BCD)min>0°,则AB杆 就能整周转而成为曲柄。
期后发现：当AB杆处于两个 固定铰链A、D连线的内、外 两个位置AB2和AB1时，出现 (∠BCD)max和(∠BCD)min位
铰链四杆机构中有曲柄存在的条件
铰链四杆机构中有曲柄存在的条件图3-44所示为铰链四杆机构，设构件1、构件2、构件3、构件4的长度分别为a、b、c、d，并取a＜d。
当构件1能绕点A做整周转动时，构件1必须能通过与构件4共线的两个位置AB1和AB2。
据此可导出构件1作为曲柄的条件。
图3-44曲柄存在条件当构件1转至AB1时，形成ΔB1C1D，根据三角形任意两边长度之和必大于第三边长度的几何关系并考虑到极限情况，得a+d≦b+c(3-2)当构件1转到AB2时，形成ΔB2C2D，同理可得：b≦(d-a)+c及c≦(d-a)+b即可写成：a+b≦c+d(3-3)a+c≦b+d(3-4)将式（3-2）、（3-3）、（3-4）中的三个不等式相加，化简后得：a≦b（3-5）a≦c（3-6）a≦d（3-7）由上述关系可知，在铰链四杆机构中，要使构件1为曲柄，它必须是四杆机构中之最短杆，且最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
考虑到更一般的情形，可将铰链四杆机构曲柄存在条件概括为：1）连架杆与机架中必有一杆是最短杆；2）最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和。
因此，当各构件长度不变，且满足第2）条情况下，若取不同构件为机架时，可得到以下三种型式的铰链四杆机构。
1）以最短杆的相邻杆为机架时（如构件4或构件2），得曲柄摇杆机构（图3-45a、b）；a）构件4为机架b）构件2为机架a）b）2）以最短杆为机架（如构件1）时，得双曲柄机构（图3-45c）；3）以最短杆的相对杆（如构件3）为机架时，得双摇杆机构（图3-45d）应指出的是：当铰链四杆机构中最短杆和最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则不论以哪一构件为机架，都不存在曲柄，而只能是双摇杆机构。
c)d)c）构件1为机架d）构件3为机架四、平面四杆机构的动力特性1．急回特性图3-46所示为一曲柄摇杆机构，设曲柄AB 为主动件，摇杆CD 为从动件。
主动曲柄AB 以等角速度ω顺时针转动一周的过程中，当曲柄AB 转至AB1位置与连杆B1C1重叠成一直线时，从动件摇杆CD 处于左极限位置C1D ；而当曲柄AB 转至AB2位置与连杆B2C2拉成一直线时，从动件摇杆处于右极限位置C2D 。
机械设计基础--简答题
机械设计基础—简答题汇总一、铰链四杆机构的基本类型与传动特性；类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
基本特性：若最短杆与最长杆长度之和大于另外两杆之和，无论以哪一个构件为机架，均不存在曲柄，之能是双摇杆机构。
存在曲柄的条件：若最短杆与最长杆长度之和小于另外两杆之和，是否存在曲柄取决于以哪一个构件作为机架：①以最短杆邻边作为机架，构成曲柄摇杆机构；②以最短杆作为机架，构成双曲柄机构；③以最短杆对边作为机架，构成双摇杆机构；④平行四边形机构作为特例，以任何一边作为机架，均构成双曲柄机构。
二、铰链四杆机构的基本特性①急回特性：机构的空回行程速度大于工作行程速度的特性。
②压力角及传动角：从动件受到驱动力的方向与受力点速度方向所夹的锐角；压力角的余角为传动角。
压力角越小，有效分力越大，传动性能越好；通常以传动角衡量机构的传力性能，传动角越大，传力性能越好。
③死点位置：压力角等于90°，不产生驱动力矩推动曲柄传动，使整个机构处于静止状态。
三、凸轮机构的类型、特点、运动规律及应用；类型：①形状分类：盘行凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮；②从动件形式分类：尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件③从动件运动方式分类：移动从动件、摆动从动件④从动件与凸轮保持接触的方式分类：力锁定凸轮机构、几何锁定凸轮机构优点：只要选择合适的凸轮轮廓曲线，就可以获得预期的运动规律，而且凸轮机构结构简单紧凑。
缺点：凸轮轮廓形状复杂，加工比较困难；凸轮轮廓与从动件之间通过点或线接触，易于磨损。
运动规律：①等速运动：产生刚性冲击，适用于低速、轻载、从动件质量较小的场合；②等变速运动：产生柔性冲击，适用于中速、轻载的场合；③余弦加速运动：产生柔性冲击，适用于中速、中载的场合；④正弦加速运动：不产生冲击，适用于高速、轻载的场合。
四、凸轮机构的压力角和基圆半径的关系；cos a =R基圆/R向径五、凸轮轮廓的设计原理和方法；设计方法：①反转法；②图解法；③解析法加工方法：①铣、锉削加工；②数控加工六、间歇运动机构的种类①棘轮机构；②槽轮机构（柔性冲击）；③不完全齿轮机构（刚性冲击）；④凸轮式间歇运动机构（圆柱凸轮、蜗杆凸轮）。
机械设计基础课后答案1
练习题答案第一章 平面连杆机构1-1 什么叫曲柄？在铰链四杆机构中，曲柄的存在条件是什么？曲柄是否一定是最短杆？答：⑴ 能绕固定铰链中心作整周转动的连架杆称为曲柄。
⑵ 曲柄存在的条件：①、最短杆和最长杆的长度之和小于或等于其它两杆长度之和；②、最短杆或其临杆做机架。
⑶ 曲柄不一定是最短杆。
（当满足条件1时并最短杆作机架时，曲柄为最短杆的两个临杆） 1-2 铰链四杆机构用不同的杆长组合并通过构件位置的倒置会得到哪些类型的机构？试填在下表中。
1-3 什么叫摆角？什么叫极位夹角？什么叫行程速比系数？前两者之间有怎样的关系？后两者之间又有怎样的关系？答：⑴ 在曲柄摇杆机构中，取曲柄为主动件，在曲柄转动一周的过程中，有两次与连杆共线，这时的摇杆分别摆至左、右两极限位置。
摇杆两极限位置间的夹角称作摇杆的摆角。
⑵ 对应于摇杆处于两极限位置时，曲柄两位置直线间所夹的锐角，称为极位夹角。
⑶ ()()θ－180θ＋180/ωθ＋180C C /ωθ－180C C /t C C /t C C V V 0002101212121212====线速度从动件工作行程的平均线速度从动件返回行程的平均行程速比系数⑷ 极位夹角和摆角的大小取决于机构中的杆长关系。
摆角越大，极位夹角越大。
⑸ 极位夹角极位夹角行程速比系数－180＋18000== 1-4 曲柄滑块机构是怎样演化为偏心轮机构的？这种演化机构有何优点？答：当曲柄的实际尺寸很小但传递动力较大时，通常将曲柄做一圆盘，圆盘的几何中心为B （亦即圆盘与连杆2的铰接中心），B 与圆盘自身的回转中心A 的距离就是曲柄AB 的长度，这时的机构称为偏心轮机构。
这种演化机构的优点：既减少了加工程序，又提高了曲柄的强度和刚度。
1-5 何谓机构的急回特性？机构具有急回特性的特征是什么？并分析K值大小对机构工作的影响。
答：当曲柄等速转动时，摇杆往返摆动的速度其值不相同，返回时速度较大。
从动件这种返回行程的速度大于工作行程速度的性质，称为机构的急回特性。
曲柄存在的条件
《机械基础》课教案授课专业：机加工授课时间：90分钟课题名称总课题: 铰链四杆机构的基本性质课型新授课分课题：曲柄存在的条件组织形式演示与电化教学讲授主要内容1、曲柄存在的条件；2、曲柄摇杆机构的构成条件；3、双曲柄机构的构成条件；4、双摇杆机构的构成条件。
重点1、曲柄摇杆机构的构成条件；2、双曲柄机构的构成条件；3、双摇杆机构的构成条件。
难点曲柄存在的条件。
教学目标1、认知目标：了解曲柄存在的条件，掌握曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构的构成条件。
2、能力目标：培养学生的自学能力，使他们能在实习或生产中解决相关的技术问题，特别是能运用归纳和演绎两种推理方法解决相关技术难题。
3、思想目标：培养学生的归纳演绎的方法和分析、解决问题的思考方法。
教学方法十步（实物模具演示、提问设置悬念、分析、得出结论、推理演绎、电教演示、范例、自学练习、反馈指导、讲评小结）教学法，直观演示教学法，启发—研究法、电化教学法。
教学准备1、白板笔，示教板、用木材自制的两个铰链四杆机构及用Flash制作的相应内容的动画课件、展示台、投影仪一套、教师用机；2、学案（包括教学目标、重点、难点、自学练习题），师生人手一份组织教学（2分钟）：1、学生按时进入课室，师生互相问候。
2、检查学生出勤、装束、精神状态情况。
3、宣布本次课题的内容及任务。
教学过程：一、复习有关内容（6分钟）：1、铰链四杆机构有三种基本形式，即曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
2、曲柄：与机架用转动副相连并能绕着该转动副作连续整周旋转运动的构件。
3、摇杆：与机架用转动副相连并能绕着该转动副作往复摆动的构件。
4、曲柄摇杆机构：一连架杆为曲柄、另一连架杆为摇杆的铰链四杆机构，其中曲柄作连续整周旋转运动，摇杆在一定范围内作往复摆动。
5、双曲柄机构：两连架杆都为曲柄的铰链四杆机构，其中两曲柄都作连续整周旋转运动。
6、双摇杆机构：两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构，其中两摇杆都在一定范围内作往复摆动。
机械设计基础问答题库
1．机构具有确定运动的条件。
若不满足条件，将会出现什么情况？答：机构具有确定运动的条件是自由度F>0，且F等于原动件数。
当原动件数大于F时，机构中最脆弱部分会损坏；若原动件数小于F，则机构不具有确定的相对运动。
2．铰链四杆机构有曲柄存在的条件。
答：1.最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和（长度条件，也是存在整转副的条件）；2.不能以最短杆的对边为机架。
3．什么是连杆机构的极位夹角?答：曲柄摇杆机构，在曲柄转动一周的过程中，有两次与连杆共线，这时摇杆分别处于两极限位置。
机构所处的这两个位置称为极位。
机构在两个极位时，原动件所在两个位置之间的夹角称为极位夹角θ4．连杆机构输出件具有急回特性的条件。
生产实践中是如何运用这一特性的？答：当原动件（曲柄）做匀速定轴运动时，从动件（摇杆）相对机架做往返运动，出现往返时间不等的现象称为急回特性；生产实践中利用急回特性缩短非生产时间，提高生产效率，如牛头刨床，往复式输送机。
5. 凸轮机构中从动件的运动规律取决于什么？答：取决于凸轮不同的轮廓曲线。
6.怎样确定四连杆机构的死点位置。
当连杆与曲柄共线时，会出现从动件卡死或运动不确定现象，即传动角为0（压力角为90度），这一点即为死点位置。
7．简述摩擦型带传动的特点。
普通V带传动和平带传动相比，有什么优缺点? 答：适用于两轴中心距较大的场合，结构简单、成本低廉。
V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，故有更大的牵引能力。
8．带传动中的弹性滑动与打滑有什么区别?弹性滑动是怎样产生的?造成什么后果? 带传动的设计依据是什么？答：带的弹性伸长量增加，使带在从动轮轮缘上产生向前的相对滑动就是弹性滑动现象，不可避免的。
当外载所需圆周力大于带与主动轮轮缘间的极限摩擦力是，带与轮缘表面产生显著的相对滑动就是打滑，可以避免。
9. 带传动工作时，带上所受应力有哪几种?最大应力在何处? 为什么当带工作一段时间后应重新张紧？答：1、紧边和松边拉力产生的拉应力；2、离心力产生的拉应力；3、弯曲应力。
§8—3平面四杆机构的基本知识
四、死点位置(Dead
Point Position)
1、概念： 、概念： 图8-30所示的曲柄摇杆机构中，以摇杆3为原动件， 而曲柄1为从动件。 当摇杆摆到极限位置CD1 和CD2时，连杆2与从动曲柄 1共线（重迭和拉直），这时 主动件CD通过连杆作用于从 动曲柄AB上的力恰好通过回
图8-30
转中心A，此力对A点不产生力矩，所以不能使曲柄AB转 动而出现“顶死”现象，机构的这种位置称为死点位置 死点位置。 死点位置 此时机构的传动角γ=0°。
令摇杆自CD1摆到CD2为工作行程（正行程），则摆 动速度慢；摇杆自CD2摆回到CD1为空回行程（反行程）， 则摆动速度快。 我们把摇杆在正反行程中这种速度不等的运动性质称 为急回运动 急回运动。 急回运动 牛头刨床、往复式输送机等机械就利用了这种急回特 性来缩短非生产时间，从而提高生产率。
机构的急回运动程度可用反正行程速度变化系数（简 称行程速比系数）K表示。 K= v2 / v1= t1 / t2=α1 /α2 =（180°+θ）/（180°-θ） 讨论： 讨论 ① v2↑ K=1 ②θ= 0° θ> 0° θ↑ 急回运动程度↑（越强） K↑ 无急回运动 ∴要使机构有急回运动，必须K>1； K=1（无急回运动） K>1（有急回运动） K↑ 急回运动程度↑（越强）
最小传动角γ 出现的位置： 最小传动角 min出现的位置： 1）曲柄摇杆机构 ） ①曲柄为原动件时： （连BD） △BCD中：BD2 = b2+c2 -2bccos∠BCD
图6-29 6 29
△ABD中： BD2 = a2+d2 -2adcosψ ∴ cos∠BCD = (b2+c2 -a2 - d2+2adcosψ) / 2bc 当cosψ= +1（即ψ= 0°，AB与AD重迭共线，即AB1 C1D位置）时： cos∠BCD最大 ∠BCD最小 γ1min=∠BCD
《曲柄存在条件》课件
曲柄存在的物理条件
曲柄存在的物理条件是指曲柄在受力方面的要求。为了满足 曲柄存在的物理条件，曲柄必须能够承受来自机器其他部分 的力和扭矩。
曲柄的材料、结构和连接方式必须能够承受这些力，以确保 曲柄不会发生弯曲、断裂或松动等故障。此外，为了减小摩 擦和磨损，曲柄表面需要进行适当的润滑和防腐蚀处理。
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发动机
曲柄在发动机中作为关键 部件，通过其旋转运动将 燃料燃烧产生的热能转化 为机械能。
压缩机
曲柄在压缩机中用于驱动 转子旋转，从而实现对气 体的压缩。
传动装置
曲柄在传动装置中作为中 间环节，将原动机的动力 传递给工作机。
02
曲柄存在的条件
曲柄存在的几何条件
曲柄存在的几何条件是指曲柄在空间位置上的要求。为了满足曲柄存在的几何条 件，曲柄的长度和角度必须满足一定的限制。这些限制通常由机械设计规范和标 准确定，以确保曲柄在机械中能够正常工作。
曲柄在机械中的实际应用条件
曲柄在机械中的实际应用条件是指在实际使用中需要考虑的因素。这些因素包括曲柄的工作环境、工 作负载、工作频率和使用寿命等。
在设计曲柄时，必须充分考虑这些因素，以确保曲柄在实际使用中能够可靠地工作。例如，在某些高 负载和高频率的机械中，曲柄必须具有足够的刚度和强度，以承受高频率的交变载荷，同时还需要考 虑如何减小振动和噪音等问题。
详细描述
创新设计主要体现在曲柄的结构、功能和外观等方面 。在结构上，可以采用新型材料、优化结构设计，提 高曲柄的强度、刚度和耐久性。在功能上，可以引入 智能控制、物联网等技术，拓展曲柄的应用领域和功 能。在外观上，可以采用现代设计理念和美学元素， 提高曲柄的审美价值和品牌形象。通过不断创新，可 以满足用户不断变化的需求和市场的发展趋势。
14车杆机构的性质.
A
D
cos b2 c2 a2 d 2 2ad cos
2bc
若此式为极值，则需 取极值，即
0
cos
1
cos
max
min
180
1
min
max
故当 <90o时： =
min = min 当 >90o时： min = 180o-max
有两个周转副
N 非机构
Y lmin为机架?
N
2
B
3
N lmin邻边为机架?
1
A
4
D
Y
双摇杆机构 曲柄摇杆机构 双曲柄机构
当铰链四杆机构不满足杆长条件时——双摇杆机构（无周转副）
例：偏置曲柄滑块机构有曲柄的 条件。
解1： lmin=r； lmax=CD+e
r CD e l CD
结论：
当=0o或180o时，有 min = min{min ，(180o-max)}
曲柄与机架共线时，出现最小传动角。
B
在△B2C2D中
d a bc
d
a
c
b
a
B1
A
C2 C
b c
C1
d
B2
D
若： d a，则有： a +c d +b (2)
a +b d +c (3)
若： a d，则有： c +d a +b (4)
(1) + (2)
b +d a+c (5) ab
判定铰链四杆机构中有曲柄存在的简捷方法
科技与创新┃Science and Technology &Innovation·10·2019年第17期文章编号：2095－6835（2019）17－0010－02判定铰链四杆机构中有曲柄存在的简捷方法陈维范（辽宁装备制造职业技术学院，辽宁沈阳110161）摘要：铰链四杆机构是工程中应用最广泛的一种机构，按照运动形式的不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和曲柄摇杆机构。
铰链四杆机构中有曲柄存在的判定是高职机械相关专业教学中的重点和难点，也是工程技术人员在设计时经常遇到的问题。
结合多年教学实践总结出了判定铰链四杆机构中有曲柄存在的简捷方法，利用此方法可以大大提高教学效果。
关键词：铰链四杆机构；曲柄；连杆机构；机械设计中图分类号：TH112.1文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2019.17.004连杆机构是工程中应用最广泛的一种机构，特别是平面连杆机构的应用尤为广泛，而在平面连杆机构中又以四个构件组成的平面四杆机构最为常用[1-2]。
构件间的运动副均为转动副连接的四杆机构，是四杆机构的基本形式，称为铰链四杆机构[3]。
铰链四杆机构是高职机械类相关专业“机械设计基础”课程中较为重要的学习内容。
判断出铰链四杆机构的基本形式是高职教学是一个重点和难点，也是工程技术人员在机械设计时经常遇到的问题。
根据多年的教学经验总结出判定铰链四杆机构中有曲柄存在的简捷方法，利用此方法可以大大提高教学效果。
1铰链四杆机构的基本形式和曲柄存在的条件铰链四杆机构如图1所示，固定不动杆件AD 称为机架，与机架相连的杆件AB 和杆件CD 称为连架杆，与机架相对的杆件BC 称为连杆。
四杆机构中能作整周回转的连架杆称为曲柄，比如杆件AB ；只能在小于360°的某一角度内往复摆动的连架杆称为摇杆，比如杆件CD。
图1铰链四杆机构铰链四杆机构中，根据两连架杆的运动形式不同，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。
铰链四杆机构的曲柄存在条件教学设计
教材名称：机械基础常识《铰链四杆机构的曲柄存在条件》教学设计【设计的大体理念】本课依照中职学生的知识水平和已有的知识、技术、体会和爱好，打破传统的先教后学的教学方式，以学生的学为主，教师点拨为辅，让学生在任务的引领下踊跃主动地参与学习，通过试探、自主探讨、相互协助、“理实一体化”后进行归纳总结，达到教学目标。
旨在制造以学生为主体，教师为主导，使学生参与、自主协作、探讨创新的学习模式，从而极大地激发学生学习的爱好、动力，在参与进程中使学生取得极大的成绩感，进而增强学生的自信心，从而增强了机械基础课堂教学的实效性，提高了机械基础的教学质量【教材分析】一、本节是本课程的核心内容之一，它既是前面所学内容的实践应用，又是从曲柄存在条件过渡到判别别铰链四杆机构的桥梁，在起着继往开来的作用的同时，将理论内容过渡到实践应用。
二、通过学习本节内容，能够提高学生对铰链四杆机构正确判别的能力。
3、要紧内容：铰链四杆机构类型的判别：【学情分析】一、专业水平《机械基础》是一门综合性较强的专业基础课程，也是专业基础课程中较难把握的一门课。
《铰链四杆机构的判别》这节内容是本课程的一个重点，它有效性很强，而职校学生基础差，学习踊跃性不高，行为适应也不行，观看能力和专业水平能力都比较差。
二、采取方法在设计教学活动时，将大量时刻让学生观看动画吸引学生的注意力——再例举生活实例——提出问题引发学生的试探是不是有曲柄——知识拓展提出如何判别铰链四杆机构的三种类型——强化、引申知识——举例让学生分组讨论归纳出结果，将结果应用在练习中进行竞赛，对各组进行排名，以此，能够增强学生试探问题的爱好与踊跃性。
与学生就生活中的体会进行彼此交流与沟通，进而让理论知识为实践效劳。
【教学目标】一、总目标：灵活的运用杆长和条件进行铰链四杆机构类型的判别；二、结合学生的实际情形和教材的知识结构和对教材的分析，我确信了如下教学目标：知识目标：一、把握铰链四杆机构类型的判别原那么。
机械设计基础习题(西北工业大学版)2
第五章5-7.根据图中所注尺寸，试问如何才能获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构？解：根据曲柄存在的条件：（1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之和；（2）最短杆为连架杆。
根据题意：140+200<170+180，故满足第一条件。
当最短杆AD为连架杆时，即AB、CD固定时，极限位置如图所示，为曲柄摇杆机构。
当最短杆AD为机架时，极限位置如下图所示，为双曲柄机构。
当AD为连杆时，极限位置如下图所示，为双摇杆机构。
5-8．图示铰链四杆机构123100,200,300l mm l mm l mm ===，若要获得曲柄摇杆机构，试问机架长度范围为多少？ 解：根据曲柄存在的条件：（1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之和； （2）最短杆为连架杆。
根据题意：（1）若4l 为最长杆（4l ≥300），1l +4l ≤2l +3l ，300≤4l ≤400. （2）若3l 为最长杆（4l ≤300），1l +3l ≤2l +4l ，200≤4l ≤300. 故200≤4l ≤400.5-10.设计一曲柄摇杆机构。
已知摇杆长度100CD l mm =，摆角030ψ=，行程速比系数K=1.2。
试用图解法根据最小传动角0min 40γ≥的条件确定其余三杆的尺寸。
解：由001180=16.361K K θθ-=+，. 故，先画出CD 和C D ',使得∠C DC '=030ψ=.由于0=16.36θ，故过C 和C '作∠CC O '和∠C CO '=073.64，以O 点为圆心作圆 过C 做∠DCA=045交圆O 于A 点。
AC=133mm ，AC '=91.89mm ，AD=94.23mm,计算得AB=20.555mm,BC=112.445mm所以其他三杆长度为：AD=94.23mm ，AB=20.555mm,BC=112.445mm5-11.设计一曲柄滑块机构。
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课时
教学目标或要求
1认知目标：了解曲柄存在的条件，掌握曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构的构成条件。
2能力目标：培养学生的自学能力，使他们能在实习或生产中解决相关的技术问题，特别是能运用归纳和演绎两种推理方法解决相关技术难题。
3思想目标：培养学生的归纳演绎的方法和分析、解决问题的思考方法。
（1）满足第一个条件，但第二个条件不满足，就可构成双摇杆机构：
1、当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、以最短杆的相对杆为机架。
（2）第一个条件不满足，也可构成双摇杆机构：
1、当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和；
2、无论以哪根杆为机架，均可构成双摇杆机构。
五）分析讲解记忆的方法和技巧：深刻理解曲柄存在的条件，分析曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构中哪些有曲柄存在，哪些没有曲柄存在；并与上述条件进行对比记忆。
本节课学习的主要内容是利用铰链四杆机构的基本性质，即三种基本形式的构成条件判断铰链四杆机构的类型。通过这次课的学习，我们应该掌握曲柄存在的条件和三种基本形式的构成条件，并且学会运用所学知识解决实际问题，即判断铰链四杆机构的类型，如何获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构？（板书画线部分）
作业
教学效果评估
教学重点、难点
1曲柄存在的条件；
2曲柄摇杆机构的构成条件；
3双曲柄机构的构成条件；
4双摇杆机构的构成条件。
教学方法、手段演示与电化教学
教学过程及内容
一、复习（6’）
1、铰链四杆机构有三种基本形式，即曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
2、曲柄：与机架用转动副相连并能绕着该转动副作连续整周旋转运动的构件。
二、导入新课（4’）：
通过曲柄摇杆机构的实物模型演示其两共线位置，设疑提问，引导学生思考曲柄的存在必须满足一定的条件（设置悬念）。
三、讲授新课（33’）：
一）曲柄存在的条件：
1、已知：AB=a，BC=b，CD=c，AD=d,如图5-17所示，进行详细分析。
2、第一次共线时：AC1D构成一个三角形，有两边之和大于第三边。
本次课不但使学生掌握了曲柄存在的条件及三种基本形式的构成条件，还熟练地掌握了利用构成条件判断铰链四杆机构的类型。作业的正确率很高，达92.6%，同学们也很赞同这种教学方法和学习方法。
2、分析得出双曲柄机构的构成条件（因有曲柄存在，应同时满足曲柄存在的两条件）：
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、以最短杆为机架。
四）推理演绎双摇杆机构的构成条件：
1、演示双摇杆机构的固定件有什么特征？
2、分析得出双摇杆机构的构成条件（因无曲柄存在，曲柄存在的两条件只要有一个不满足）：
（2）如以最短杆为机架，构成双曲柄机构。
故取AD杆为机架，可以得到双曲柄机构。
（3）如以最短杆的相对杆为机架，构成双摇杆机构。
故取AD杆的相对杆BC为机架，可以得到双摇杆机构。
五、自学练习（25分钟）：
1、铰链四杆机构中的四杆m，AD=100mm。若取AD杆为机架，此机构属于哪一种类型？
二）推理演绎曲柄摇杆机构构成的条件：
1、演示两种曲柄摇杆机构，看其固定件有什么特征？
2、分析得出曲柄摇杆机构构成的条件（因有曲柄存在，应同时满足曲柄存在的两条件）：
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、以最短杆的相邻杆为机架。
三）推理演绎双曲柄机构的构成条件：
1、演示双曲柄机构的固定件有什么特征？
即：b－a+c＞d a+d＜b+c；
b－a+d＞c a+c＜b+d.
3、第二次共线时：AC2D构成一个三角形，有两边之和大于第三边。
即：a+b＜c+d.
4、考虑到两次共线正好四杆都重合成一直线，有：
（1）a+d≤b+c；（2）a+c≤b+d；（3）a+b≤c+d.
5、分析思考以上三式得出结论：
（1）a是最短杆；
（板书解答过程）解：∵AD为最短杆、AB为最长杆，它们的长度之和为AD+AB=200+450=650（mm），其余两杆长度之和BC+CD=400+300=700（mm）。
∴最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和。
（1）如以最短杆的相邻杆为机架，构成曲柄摇杆机构。
故取AD杆的相邻杆AB或CD为机架，可以得到曲柄摇杆机构。
2、根据图5—30所注明的尺寸，判断各铰链四杆机构的类型。
六、反馈巡回指导：
在学生自学练习的同时，教师进行巡回指导，及时发现学生中存在的误解或疑惑，纠正认识差距，缩短教师与学生间的距离，使师生关系融洽和谐。及时反馈教与学，真正做到教师起主导作用,学生起主体作用。实现教法、学法、能力训练三者统一。
七、讲评小结（3分钟）：
∴最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，无论以哪杆为机架，都构成双摇杆机构。
故取AD杆为机架，此机构属于双摇杆机构类型。
例2：铰链四杆机构中的四杆长度尺寸为：AB=450mm，BC=400mm，CD=300mm，AD=200mm。试问以哪杆为机架，可以得到曲柄摇杆机构？如以BC为机架，则会得到什么机构？如以CD为机架，则会得到什么机构？
四、范例讲解题（15’）：
例1：铰链四杆机构中的四杆长度尺寸为：AB=130mm，BC=150mm，CD=175mm，AD=200mm。若取AD杆为机架，试判断此机构属于哪一种类型？
（板书解答过程）解：∵AB为最短杆、AD为最长杆，它们的长度之和为AB+AD=130+200=330（mm），
其余两杆长度之和BC+CD=150+175=225（mm）。
（2）b、c、d中有一杆为最长杆；
（3）三式中必然有一式：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。
6、电教演示自制课件（打开多媒体课件），展示铰链四杆机构的三种基本形式与四杆长度的关系。分析思考哪些情况有曲柄存在；在曲柄存在的情况下，哪一杆件可能为曲柄？
7、得出推论，即曲柄存在的条件是：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；连架杆或机架中有一个是最短杆。
3、摇杆：与机架用转动副相连并能绕着该转动副作往复摆动的构件。
4、曲柄摇杆机构：一连架杆为曲柄、另一连架杆为摇杆的铰链四杆机构，其中曲柄作连续整周旋转运动，摇杆在一定范围内作往复摆动。
5、双曲柄机构：两连架杆都为曲柄，两曲柄都作连续整周旋转运动。
6、双摇杆机构：两连架杆都为摇杆，两摇杆都在一定范围内作往复摆动。