铰链四杆机构的组成与分类
铰链四杆机构名词解释
铰链四杆机构名词解释铰链四杆机构是一种具有高度的灵活性和耐久性的精密机构，它是运动学上重要的一种机构。
它能够实现精确的位置和姿态控制，并能够通过输出四自由度（X、Y、Z方向及旋转）精确地控制它的运动轨迹。
它的结构往往由四个杆件和大量的铰链组成，是一种可以极其灵活地实现不同的运动控制的机构，在应用中可以被用于数控机床、控制机器人、控制可编程机器等等。
结构上来说，铰链四杆机构由四个杆件和大量的铰链组成，其四杆件分别安装在铰链中，并加上关节连接在一起，这四杆件就构成了一个固定的体系。
其中铰链的数量可根据不同的应用而定，有些包括4-6条铰链、有些包括8-12条铰链，甚至有些可以包括16-18条铰链，其余件均按照铰链的设计和参数要求进行装配并安装好。
铰链四杆机构的主要优势就在于其灵活性高和耐久性强。
由于其采用了大量的连接杆件来构成，其运动轨迹非常灵活，且具有很好的耐久性。
此外，它的功率利用率也相对较高，可以产生大量的力，能够在较大的轨迹范围内进行良好的操作，因此也是一种理想的运动控制机构。
另外，由于铰链四杆机构的体积比较小，它可以被广泛用于多个用途，如它可以应用于机器人运动控制、家用和工业用电器、AV机器人控制、坐式控制机器人以及植物鉴定机等等。
同时，它可以应用于研发视觉系统、精密仪器和仪表控制，可以按照客户的要求定制，以满足不同环境下的应用要求。
此外，铰链四杆机构还具有优良的抗干扰能力，由于在其结构上采用了固定的夹紧结构，它可以有效地抵抗外界的干扰，以及在运动控制过程中出现的扰动，因此也比较适合应用于工业环境下的控制机构。
总的来说，铰链四杆机构是一种具有高度灵活性和耐久性的机构，它可以实现精确的位置控制，从而满足不同的应用需求。
它的结构简单易于安装，具有良好的抗干扰能力，能够在工业环境中发挥良好的性能。
铰链四杆机构的组成与分类
三、双摇杆机构动画演示
（单击箭头进行播放）
三、双摇杆机构
定义：具有两个摇杆的铰链四杆机构成为双摇杆 机构 。 两摇杆可以分别为主 动件。 机构两极限位置：
B1C1D C2B2A
双摇杆机构的应用实例
港口起重机 吊运货物是利 用平面连杆机 构中的双摇杆 机构实现的
起重机机构
双摇杆机构的应用实例—起重机动画演示
反向双曲柄机构的应用实例有
车门启闭机构
3.不等长双曲柄机构动画演示
（单击箭头进行播放）
不等长双曲柄机构
如图所示，取曲柄AB 为主动件，当主动曲柄AB 顺时针回转180°到AB1位 置时，从动曲柄CD顺时针 回转到C1D，转过的角度 φ1 ， 主动曲柄AB继续回 转180°，从动曲柄CD转 过的角度φ2 。 显然φ 1 > φ 2 运动特点：
曲柄摇杆机构应用—破碎机动画演示
二、双曲柄机构
定义：两连架杆都是曲柄（整周转）的铰链四杆机构。 类型：
不等长双曲柄机构
双曲柄机构
等长双曲柄机构
平行双曲柄机构 反向双曲柄机构
1.平行双曲柄机构动画演示
1.平行双曲柄机构
当不等长双曲柄机构中的主、从动曲柄长度相等，且始 终平行时，双曲柄机构则演化成平行双曲柄机构，又称 为平行四边形机构。 平行四边形机构运动特点： 平行四边形机构的 两曲柄旋转方向相 同，角速度也相同。 从动曲柄运动不确 定。
曲柄摇杆机构的应用实例
（1）曲柄为主动件，摇杆为从动件时，曲柄摇杆机 构可以把曲柄的整周回转转换成摇杆的往复摆动。利 用这一原理的实例有：
剪板机
雷达天线俯仰角度
的摆动装置
汽车雨刷
曲柄摇杆机构应用—剪板机动画演示
铰链四杆机构的组成及基本形式
工作原理：通过电 机驱动铰链四杆机 构实现雷达天线的 调整
应用领域：军事、 航空、航海等领域 的雷达系统
特点：结构简单、 调整精度高、可靠 性强
缝纫机脚踏板机构
工作原理：脚踏板通过连杆 带动曲柄转动曲柄通过摇杆 带动缝纫机针头运动
组成：包括脚踏板、连杆、 曲柄、摇杆等部件
应用：广泛应用于各种缝纫 机中实现缝纫机的自动控制
死点位置的形成：当机构的两个连杆共线时机构无法继续运动形成死点位置。
死点位置的数量：铰链四杆机构有4个死点位置分别在机构的4个极限位置。
死点位置的影响：死点位置的存在会影响机构的运动性能需要避免或利用死点位置来优 化机构的设计。
Prt Five
铰链四杆机构的实 际应用
牛头刨床机构
牛头刨床是一 种常见的机械 加工设备主要 用于刨削平面
压力角和传动角的关系：压力角和传动角是铰链四杆机构运动特性的重 要参数它们之间的关系决定了机构的运动特性 压力角和传动角的应用：在设计铰链四杆机构时需要根据压力角和传动 角的关系来选择合适的机构形式以实现预期的运动特性
死点位置
死点位置：铰链四杆机构在运动过程中某些位置会导致机构无法继续运动这些位置被称 为死点位置。
铰链四杆机构的组成及 基本形式
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 铰 链 四 杆 机 构 的 基
本形式
05 铰 链 四 杆 机 构 的 实
际应用
02 铰 链 四 杆 机 构 的 组 成
04 铰 链 四 杆 机 构 的 运 动特性
Prt One
单击添加章节标题
Prt Two
铰链四杆机构的组 成
特点：结构简单、操作方便、 易于维护
铰链四四杆机构的组成与分类
曲柄摇杆机构的应用
剪板机
雷达Biblioteka 汽车雨刷缝纫机踏板
2.双曲柄机构
双曲柄机构—铰链四杆机构中两连架
杆
类型：
均为曲柄。
不等长双曲柄机构
平行双曲柄机构 反向双曲柄机构
不等长双曲柄机构
平行双曲柄机构
反向双曲柄机构
双曲柄机构的应用
惯性筛
天平
汽车车门启闭
3.双摇杆机构
铰链四杆机构中两连架杆均为摇杆。
双摇杆机构
§7-2
铰链四杆机构的组成与分类
铰链四杆机构的组成
曲柄—如果连架杆能作整周旋转， 则称为曲柄。 摇杆—如果连架杆仅能在某一角度 （小于180°）范围内摇摆， 则称为摇杆。
曲柄摇杆
铰链四杆机构的分类
1.曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构——铰链四杆机 构的两个连架杆中，其中一个是
曲柄，另一个是摇杆。
曲柄摇杆机构
双摇杆机构的应用
电风扇摇头机构、起重机机构。
1.铰链四杆机构中，不与机架直接连接， 且作平面运动的杆件称为（ ）。 C A.摇杆 B.连架杆 C.连杆 2.在铰链四杆机构中，能相对机架作整 周旋转的连架杆为（C ）。 A 连杆 B 摇杆 C 曲柄 3.家用缝纫机踏板机构采用的是（A）机 构 。 A 曲柄摇杆 B 双摇杆 C 双曲柄
练习
判断 1.铰链四杆机构中，其中有一杆必为 连杆。（√ ） 2.铰链四杆机构中，能绕铰链中心作整 周旋转的杆件是摇杆。（ ） × 3.反向双曲柄机构中的两个曲柄长度不 相等。（ ） ×
作业
• 习题册38页 三、四题
铰链四杆机构
铰链四杆机构1. 简介铰链四杆机构是一种常见的机械结构，由几个相互连接的四杆构成。
每个四杆通过铰链连接，形成一个闭合的链条。
铰链四杆机构具有多种应用领域，例如机械手臂、汽车悬挂系统和门窗等。
2. 构成元素铰链四杆机构由以下四个元素组成：2.1 铰链（Hinge）铰链是两个连接件通过一个固定的铰销相连的装置，可以实现两个连接件的旋转运动。
在铰链四杆机构中，多个铰链被用于连接四个杆件。
2.2 杆件（Link）杆件是构成铰链四杆机构的基本元素，通常是刚性材料制成的长条形物体。
每个杆件通过铰链连接到其他杆件，使整个机构能够进行运动。
2.3 驱动机构（Drive Mechanism）驱动机构是铰链四杆机构的动力来源，对机构进行驱动和控制。
常见的驱动机构包括电机、液压缸和气动马达等。
2.4 限位机构（Limiting Device）限位机构用于限制铰链四杆机构的运动范围，防止杆件超出可接受的运动范围。
常见的限位机构包括限位销和限位块等。
3. 工作原理铰链四杆机构的工作原理基于约束和运动连杆理论。
每个杆件都通过铰链与其他杆件连接，其中一个杆件作为固定支架，其他三个杆件可以进行旋转运动。
当驱动机构施加力或扭矩到其中一个杆件时，整个机构就会发生运动。
铰链四杆机构的运动可分为三个基本类型：3.1 平动平动是指铰链四杆机构中，连接杆件的铰链在运动时，机构表现为整体沿着一条直线移动。
这种运动适用于平移和夹紧操作。
3.2 翻转翻转是指铰链四杆机构中，连接杆件的铰链在运动时，机构表现为从一种位置翻转到另一种位置。
这种运动适用于平衡杆和力传递等操作。
3.3 旋转旋转是指铰链四杆机构中，连接杆件的铰链在运动时，机构表现为整体绕固定点旋转。
这种运动适用于电机驱动机构和夹具操作等。
4. 应用领域铰链四杆机构具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：4.1 机械手臂铰链四杆机构可以用于构建机械手臂，实现复杂的运动和操作。
机械手臂广泛应用于工业生产线上，能够完成精密和重复的任务。
铰链四杆机构
B2 C
1 3
A
4
D
铰链四杆机构中两连架杆均为摇杆 机构两极限位置：
B一C一D C二B二A
双摇杆机构
由于曲柄是连架杆整转副处于机架上才能形成曲柄 所以具有整转副的铰链四杆机构是否存在曲柄还应 根据选择何杆为机架来判断
铰链四杆机构类型的判断条件：
一在满足杆长和的条件下：
一取最短杆为机架时机架上有两个整转副该 机构为双曲柄机构 二取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. 三取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
不等长双曲柄机构
平行双曲柄机构 连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等 曲柄转向相同的双曲柄机构
平行双曲柄机构
反向双曲柄机构 连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等曲 柄转向相反的双曲柄机构
反向双曲柄机构
双曲柄机构的应用
惯性筛
天平汽Biblioteka 车门启闭火车驱动轮连动机构
三、双摇杆机构
两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机 构
两个连架杆中一个为曲柄另一个为摇杆则此铰链四 杆机构称为曲柄摇杆机构 曲柄一为原动件作匀速转动；摇杆三为从动件 作变速往复摆动
机构特性
曲柄摇杆机构的应用
剪板机 汽车雨刷
雷达 缝纫机踏板
雷达天线俯仰机构
曲柄摇杆机构的一些主要特性：
一、机构的急回运动特性：
动画演示
三、死点位置
摇杆处于左极限位置 C一D时连杆与从动件 曲 柄 的 共 线 位 置 C一 AB一
五、曲柄滑块机构及其演化形式 通过用移动副取代转动副、变更杆件长度变更机 架和扩大转动副等途径可得到铰链四杆机构的其 它演化形式
曲柄滑块机构：改变构件的形状和运动副
铰链四杆机构的三种基本形式特点
铰链四杆机构的三种基本形式特点
铰链四杆机构的三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
所有运动
副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式，其他四杆机
构都可以看成是在它的基础上演化而来的。
1、曲柄摇杆机构的条件：连架杆之一为最短杆。
2、双曲柄机构的条件：机架为最长杆。
3、双摇杆机构的条件：连杆为最短杆。
铰链四杆机构中，按照连架杆与否可以搞整周旋转，可以将其分成三种基本形式，即
为曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。
所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式，其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。
选取其中一个构件做为机架之後，轻易与机架链接的构件称作连架杆，不轻易与机架
相连接的构件称作连杆，能搞整周调头的构件被称作曲柄，就可以在某一角度范围内往复
转动的构件称作摇杆。
如果以旋转副相连接的两个构件可以搞整周相对旋转，则称作整转副，反之称作摆转副。
铰链四杆机构基本类型的判别方法
铰链四杆机构基本类型的判别方法
关于铰链四杆机构基本类型的判别方法，我们可以在考虑杆的数目的同时，参照其各杆的相对长度以及拓扑结构进行分类与鉴别。
首先，我们将铰链四杆机构进行一种基本的分类，简单说来就是根据其构造形式可以将其分为循环铰链四杆机构，开链铰链四杆机构和闭链铰链四杆机构。
其中循环铰链四杆机构的特点是两个动杆之间存在虚拟中心，而开链铰链四杆机构一般由两个移动态和两个固定态构成，其特点是具有单一的输入和输出，闭链铰链四杆机构一般有一个固定杆、两个连杆和一个浮动杆组成，这种结构使得其在运动过程中具有很高的稳定性。
再者，铰链四杆机构的判别方法也可以通过凯尔特氏法则进行。
通过设定不同的动点，将机构转换为四边形，利用四边形对角线关系的性质，判断出四杆机构的类型。
凯尔特氏法则主要根据长杆和短杆与对角线作用的比例关系进行判定，使得人们能够更直观、便捷地了解到机构的状况。
此外，根据铰链四杆机构的六个不同的工作位置（即标准位置、罐筒位置、直排位置、倒排位置、异侧位置和同侧位置），也可进行进一步的判别。
例如，标准的循环链铰链四杆机构的工作位置是固定链接在两个最长链接之间。
以上，就是关于铰链四杆机构基本类型的判别方法的一些基本信息，需要注意的是，不同的判别方法适用于不同的情境，因此在实际操作过程中须结合具体情况进行选择。
铰链四杆机构的组成与分类说课稿
《铰链四杆机构的组成与分类》说课稿各位领导、老师：大家好！我说课的题目是《铰链四杆机构的组成与分类》下面我从教材，教法，学法，过程，总结等五个方面来说这节课。
一、教材分析―――强调教材处理1.教材的地位及作用《铰链四杆机构的组成与分类》是中国劳动社会保障出版社出版的《机械基础》第七章第二节所学习的重点内容。
《机械基础》是机械专业的一门技术基础课，同时也是一门能直接用于指导生产的课程，在整个教学计划中处于承上启下的地位。
铰链四杆机构不仅本身应用广泛，而且是平面四杆机构，多杆机构的基础。
同时为以后凸轮机构等机构测学习打下必要的基础。
其教学成败直接关系到能否达到教学大纲所规定的培养目标。
2.教学目标根据教材内容及教学大纲要求，参照学生现有知识水平和理解能力，拟定本节课教学目标：（1）知识目标：掌握铰链四杆机构的组成和分类方法，并能解释生活中的一些现象。
（2）能力目标：通过质疑、引思、讨论、归纳等程序，教给学生学会研究问题的方法；通过讲练结合，培养学生分析、判断、解决问题的能力和求变思维能力。
（3）发展目标：培养学生勤思善想的良好习惯，借助多种教育媒体，对三种机构不同类型组成条件进行探索，培养学生比较、判断、推理的能力。
3.教学重点、难点确定劳动版教材对铰链四杆机构的组成与分类的编写顺序为：先提出四杆机构的概念，然后分析铰链四杆机构的组成，最后以按连架杆能否作整周转动，将四杆机构分为三类，对其进行运动特性分析。
从内容上看教材很精炼，但是学生理解起来却比较困难。
根据以往的教学经验，如果照本宣科地讲授，师生均感到“概括无据、推论无理”，而且学生对四杆机构在实际生活中的运用缺乏必要的理解。
我认为教学难点在于如何选择教学突破口，即如何将生活中的现象用本节课的理论来解释。
为了解除学生疑点，应把握住教材结论联结点的前因后果，达到合理调整讲授内容的广度、深度和梯度，实现教学过程优化的目的。
二、教法和学法―――突出启发式指导思想在教法方面：本节课以“诱发―――质疑―――探讨”为主线，通过“演示―――观察―――分析讨论―――归纳总结”的程序，自然过渡到知识的应用和练习，实现对每个知识点的认识、理解和记忆。
铰链四杆机构三种基本类型的判断流程
铰链四杆机构三种基本类型的判断流程铰链四杆机构三种基本类型的判断流程如下：
铰链四杆机构有曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构3种基本类型。
首先以最短杆的相邻杆为机架,则最短杆为曲柄,而与机架相连的另一杆为摇杆,则该机构为曲柄摇杆机构。
其次以最短杆为机架,则其相邻两杆均为曲柄,故该机构为双曲柄机构。
最后以最短杆相对杆为机架,则无曲柄存在,因此该机构为双摇杆机构。
平面四杆机构
平面四杆机构是由四个刚性构件用低副链接组成的，各个运动构件均在相互平行的平面内运动的机构。
这种机构的传动特点是主动曲柄和从动曲柄均以相同的角速度转动，而连杆做平动。
在铰链四杆机构中，如果某个转动副能够成为整转副，则它所连接的两个构件中，必有一个为最短杆，并且四个构件的长度关系满足杆长之和条件。
此时，如果取最短杆为机架，则得到双曲柄机构；若取最短杆的任何一个相连构件为机架，则得到曲柄摇杆机构；如果取最短杆对面构件为机架，则得到双摇杆机构。
对心曲柄滑块机构无急回特性。
四杆机构的组成
四杆机构的组成四杆机构是一种常见的机械结构，由四根杆件和若干个铰链连接而成。
它具有多种运动特性，可以用于实现各种机械装置的运动传动和控制。
下面将介绍四杆机构的组成部分及其作用。
1. 固定杆件：四杆机构中的固定杆件用于固定整个机构，使其保持稳定。
它通常是一个不参与运动的杆件，起到支撑和固定其他杆件的作用。
2. 连接杆件：连接杆件是四杆机构中的重要组成部分，它连接着其他杆件，并且具有一定的长度和刚度。
连接杆件的长度和形状决定了机构的运动特性，可以通过调整连接杆件的长度和角度来改变机构的运动轨迹和速度。
3. 铰链：铰链是四杆机构中的连接元件，它能够使杆件在连接处可以相对旋转。
铰链的作用是允许杆件之间的相对运动，同时保持连接的稳定。
在四杆机构中，铰链通常由销钉或轴承等元件构成。
4. 操纵杆件：操纵杆件是四杆机构中用于传递输入力或运动的杆件。
它通常与外部输入力或运动源相连，通过操纵杆件的运动来控制整个机构的运动。
操纵杆件的长度和形状可以根据具体的应用需求进行设计。
四杆机构的组成部分相互配合，通过铰链的连接和操纵杆件的运动，实现了机构的运动传动和控制。
四杆机构具有多种运动特性，包括旋转、平移、摇摆等，可以用于实现各种机械装置的运动机构，如摇杆机构、连杆机构等。
四杆机构的应用非常广泛。
在工程领域中，它常用于设计和制造各种机械装置，如发动机、机床、机械手臂等。
在生活中，四杆机构也可以见到，如门窗的开关、自行车的脚踏板等。
四杆机构的设计和分析需要考虑多个因素，如杆件的长度和形状、铰链的位置和类型、操纵杆件的运动方式等。
四杆机构是一种重要的机械结构，由固定杆件、连接杆件、铰链和操纵杆件组成。
它具有多种运动特性，可用于实现各种机械装置的运动传动和控制。
四杆机构的设计和分析需要考虑多个因素，以满足具体的应用需求。
通过合理的设计和优化，四杆机构能够发挥出其优势，实现各种复杂的运动任务。
铰链四杆机构基本类型
在曲柄摇杆机构中，当 从动件（摇杆）位于两 极限位置时，曲柄与连 杆共线。此时对应的主
动曲柄之间所夹的锐角θ
叫作极位夹角。
设曲柄以ω逆时针匀速旋转。
平面连杆机构的运动和动力特性
从 AB1 转 到 AB2 ， 转 过 180°+θ 时为工作行程，所花时间为t1 ； 此 时 摇 杆 从 C1D 摆 到 C2D ， 平 均速度为V1,则有：
双滑块机构的应用
• (4) 两移动副相邻且都与机架相连。下面所示的椭 圆仪就是这种机构。当两个滑块在机架的滑槽中 移动时，连杆上的各点的轨迹是长短半径不同的 椭圆。
双滑块机构应用－椭圆仪
五、偏心轮机构
扩大转动副
曲柄滑块机构
偏心轮机构
将转动副B加大，直至把 转动副A包括进去，成为 几何中心是B，转动中心 为A的偏心圆盘。
（1）曲柄摇杆机构
平面连杆机构的类型、特点和分类
特征：曲柄＋摇杆
作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。
雷达天线俯仰机构
搅拌机构
（ 曲柄主动 ）
缝纫机踏板机构 （ 摇杆主动 ）
• 如图所示曲柄摇杆机构，是雷达天线调整机构的 原理图，机构由构件AB、BC、固连有天线的CD 及机架DA组成，构件AB可作整圈的转动，成曲 柄；天线3作为机构的另一连架杆可作一定范围
设计时往往先给定 K 值，再计算θ，即 180 K1
K1
曲柄滑块机构的急回特性分析
平面连杆机构的运动和动力特性
导杆机构的急回特性分析
应用：节省回程时间，提高生产率。
• 一、曲柄滑块机构
• 在图2-11a）所示的铰链四杆机构 ABCD中，如果要求C点运动轨迹的曲 率半径较大甚至是C点作直线运动，则 摇杆CD的长度就特别长，甚至是无穷 大，这显然给布置和制造带来困难或不 可能。为此，在实际应用中只是根据需 要制作一个导路，C点做成一个与连杆 铰接的滑块并使之沿导路运动即可，不 再专门做出CD杆。这种含有移动副的 四杆机构称为滑块四杆机构，当滑块运 动的轨迹为曲线时称为曲线滑块机构， 当滑块运动的轨迹为直线时称为直线滑 块机构。
铰链四杆机构三种基本形式
目录
content
工业中铰链四杆机构有很多种，现总 结归纳为以下三种基本形式：
01
一、曲柄摇杆机构
02
二、双曲柄机构
03
三、双摇杆摇 杆的铰链四杆机构。 作用：将主动件（曲柄）的整周回转 运动转换成从动件（摇杆）的往复摆 动。
动态图
实物图
动态图
02
二、双曲柄机构
两个连架杆都为曲柄的铰链四杆 机构。 作用：将主动曲柄作的等速转 动 转变为从动曲柄的变速转动。
动态图
实物图
动态图
03
三、双摇杆机构
两个连架杆都为摇杆的铰链 四杆机构。 作用:将主动摇杆的往复摆动 转变为从动摇杆的往复摆动。
动态图
实物图
动态图
小结
名称
铰链四杆机构三种类型对比
组成
运动特点
实例
曲柄 摇杆机构 双曲柄机构
双摇杆机构
机架 连杆 曲柄 摇杆
曲柄连续转动 摇杆往复摆动
机架 连杆 两曲柄
主动曲柄连续转动 从动曲柄连续转动
机架 连杆 两摇杆
主动摇杆往复摆动 从动摇杆往复摆动
雷达 调整机构
机车轮 转动机构
港口 起吊机构
铰链四杆机构类型的判定
A.曲柄摇杆机构 B。双曲柄机构 C.双摇杆机构D. 以上答案均不对
练一练：
1、在图5-3中构成双曲柄机构的是（ A ）。
练一练：
1、如图所示铰链四杆机构构成曲柄摇杆机构时，须固定（ B ）。
A、杆AD B、杆AB或杆CD C、杆BC
D、杆AD或构
BC为机架——曲柄摇杆机构
CD为机架——双摇杆机构
AD为机架——曲柄摇杆机构
练一练：
1、铰链四杆机构的最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆的长度之和时，机构
__A___ 。
A.有曲柄存在 B。不存在曲柄 C. 有时有曲柄，有时没曲柄 D. 以上答案均不对
2、平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之
是否满足曲柄存在的条件
满足 不满足
最短杆位置 连架杆 机架 连杆
基本类型 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 双摇杆机构
练一练：
1.铰链四杆机构的基本形式有哪几种？如图所示，已知铰链四杆机构各构件的长度分别
为 a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm。试问当分别取AB.BC.CD.AD为机架时，将各
铰链四杆机构各杆的长度（mm）如下，取杆BC为机架，构成双曲柄 机构的是（ C ）。 A、AB=130,BC=150,CD=175,AD=200 B、AB=150,BC=130,CD=165,AD=200 C、AB=175,BC=130,CD=185,AD=200 D、AB=200,BC=150,CD=165,AD=130
第二步：铰链四杆机构类型的判定
1、取最短杆为连架杆
曲柄摇杆机构
1、取最短杆为机架
双曲柄机构
简述铰链四杆机构三种基本类型的判别方法
简述铰链四杆机构三种基本类型的判别方法1. 铰链四杆机构的三种基本类型铰链四杆机构是一种广泛应用的机构。
为了方便设计与应用，它被分为三种基本类型：平面连杆机构、空间连杆机构和球面连杆机构。
对于不同类型的铰链四杆机构，在判别时采用不同的方法。
1.1 平面连杆机构的判别方法平面连杆机构是最简单的类型，由四个杆件和三个旋转副组成。
其特点是所有杆件都位于同一平面内，因此判别较为简单。
可以通过以下方法进行判别：- 所有连续杆件组成的角度之和为360度，即满足若干杆件成为一闭合回路。
- 通过数学建模计算四个杆件的面积，如果其面积之和等于零，即满足平面关系。
1.2 空间连杆机构的判别方法空间连杆机构是杆件不在同一平面内的机构，也是常见的一种类型。
对于这类机构，需要采用更为复杂的判别方法，主要包括：- 通过数学建模计算机构的封闭度，如果该机构能形成一个封闭图形，则符合空间关系。
- 分别记录机构中的两个旋转副和一个平移副，计算它们的自由度之和是否等于机构的总自由度，如果相等即满足空间关系。
1.3 球面连杆机构的判别方法球面连杆机构是约束杆件在球面上移动的机构，广泛应用于机械手臂和车辆转向系统等领域。
其判别方法包括：- 对于以任意一个固定点为球心，有且只有一个旋转副的机构，即满足球面约束条件。
- 通过计算机构中三个杆件所在的球面的面积来判断是否符合球面条件。
2. 结语铰链四杆机构是一类重要的机构类型，在机械设计和工程实践中得到广泛应用。
不同类型的铰链四杆机构具有不同的特点和应用条件，判别方法也不尽相同。
对于机构设计人员来说，掌握这些判别方法是必要的技能之一，能够在设计和调试过程中起到重要的指导作用。
铰链四杆机构基本性质
死点影响
机构处于死点位置时，无论驱动力多大 ，都不能使从动件转动。因此，死点位 置对机构的传动性能有不利影响。
压力角与传动角
01
压力角定义
压力角α是从动件的受力方向与力作用点的速度方向之间所夹的锐角。
压力角越大，机构的传动性能越差。
02
传动角定义
传动角γ是压力角的余角，即γ=90°-α。传动角越大，机构的传动性能
铰链四杆机构的速度分析是研 究机构在运动过程中各点速度 的变化规律。
通过速度分析，可以了解机构 在不同位置时的速度分布和变 化规律，为机构的动态设计和 优化提供依据。
速度分析需要考虑机构的几何 特性和运动学特性，采用适当 的方法进行计算和分析。
加速度分析
01
铰链四杆机构的加速度分析是研究机构在运动过程中各点加速 度的变化规律。
铰链四杆机构的运动分析
REPORTING
WENKU DESIGN
位置分析
铰链四杆机构的位置分析是研究 机构在不同位置时的形态和尺寸
关系。
通过位置分析，可以确定机构在 不同位置时的杆长、角度等参数，
进而了解机构的运动特性。
位置分析是铰链四杆机构设计和 分析的基础，对于优化机构性能
具有重要意义。
速度分析
铰链四杆机构基本性 质
https://
REPORTING
• 铰链四杆机构概述 • 铰链四杆机构的基本性质 • 铰链四杆机构的演化形式 • 铰链四杆机构的设计方法 • 铰链四杆机构的运动分析 • 铰链四杆机构的优化与应用拓展
目录
PART 01
铰链四杆机构概述
REPORTING
应用领域
铰链四杆机构被广泛应用于各种传动装置、操纵机构和执行机构中，如汽车转向器、工程 机械的变幅机构、飞机起落架收放机构等。
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江苏省技工院校优秀教学成果评比参评教案铰链四杆机构的组成与分类
作者：泰州技师学院闵建
教学环节教学内容教师活动学生活动
设计
意图
知
识回
顾（5’）【知识回顾】
1、什么是运动副？有哪几类？什么
是机器、零件、机构、构件？
2、什么是四杆机构？平面四杆机
构？平面铰链四杆机构？
【知识应用】
以下哪个图中包含了铰链四杆机
构呢？
根据前面所学
内容，提出相关
问题，为今天将
要学到的内容
打下基础。
思考教师提出的
问题，各小组抢
答，巩固前面所
学知识。
师生共
同复习
巩固旧
知，为今
天新知
识的学
习做铺
垫。
新课导入（5’）【导入新课】
1.下列哪些地方用到了铰链四杆
机构？
2.这些机构由哪些部分组成呢？
他们是同一种类型吗？
情景导入：
为学生播放一
组视频，并提出
两个问题。
点评学生答
案，引导学生进
入新课
观察教师播放的
视频，各小组抢
答，带着问题进
入新课，实现巧
妙的过度。
视频导
入和问
题驱动
进行开
篇，激发
学生学
探索研究任
务
一（15’）任务一：铰链四杆机构的组成
1．观看动画，吸引学生的眼球。
铰链四杆机构由哪几部分组成？
2．分析动画，总结结论。
固定构件—机架3：固定不动的杆
连架杆2、4：以转动副与机架相连的杆
曲柄：能整圈旋转的连架杆。
摇杆：只能绕运动副轴线摆动的连架杆
连杆1：不与机架相连的杆，连接两连架
杆
可动构件
3．知识应用，能力提升。
你能找出图中的机架、连架杆和连
杆吗？
动画演示：
为学生播放动
画，并提出相应
问题。
巡回指导，并听
取各小组观点
带领学生共同
总结结论
为学生播放导
入环节中的视
频，并提出问
题。
听取、指正学生
答案。
学生观察动
画，思考问题，
各小组抢答，表
达自己的观点
在教师的引导
下，分析动画，
与教师一起总结
出板书文字。
学生自主分析动
画，思考问题，
各小组抢答，解
决实际生活中的
案例。
习兴趣
小组抢
答活动
能够充
分调动
学生积
极性，活
跃课堂
气氛
提高学
生的总
结归纳，
合作探
究能力。
落实知
识目标1
探索研究
任务
二（15’）任务二：铰链四杆机构的类型及
应用
1．铰链四杆机构的三种类型
动画演示：
连架杆的运动形式有哪几种？
问题引出铰链四杆机构的三种类
型：
1．曲柄摇杆机构
2．双曲柄机构
3．双摇杆机构
【小试身手】
机构是什么类型？
动画演示：
为学生播放动
画，并提出相应
问题
引导学生共同
总结结论
动画演示：
为学生播放动
画，并提出相应
问题，检验学生
对三种类型的
认识。
听取各小组结
论，并进行点评
指正。
观察动画，思考
提出的问题，根
据上一内容的学
习，解决提出的
问题，归纳结论。
观察动画，各小
组抢答，其他同
学认真倾听并评
价正确与否，决
提出的问题。
加深内
容的理
解，使理
实相结
合
动画演
示引入
课题，使
抽象的
知识变
得直观
简单
起重机
探索研究任
务
二（10’）2．铰链四杆机构运动特点分析
该机构属于哪种类型的铰链四杆
机构？运动特点是什么？在生活中举
例说明。
剪切机
缝纫机踏板机构
动画演示，引导
学生分析动画，
理清分析思路。
观看动画，学生
在教师的引导下
配合教师完成曲
柄摇杆机构的运
动特点及应用实
例的总结。
加深对
三种类
型的理
解，解决
第一个
重点
教师采
取演示
法，讲解
法相结
合，在教
师分析
完后总
结结论，以曲柄为主动件：
将曲柄的回转运动转换成从
动杆的往复摆动
剪切机破碎机
搅拌机雷达俯仰角
曲柄摇杆机构
以摇杆为主动件：
将摇杆的往复摆动转换成曲
柄的回转运动
缝纫机踏板机构
曲柄摇杆机构
探
索研究
任务
二（10’）
普通双曲柄
平行双曲柄
播放动画，巡回
指导各小组分
析情况
点评、指正学生
结论。
观看动画，学生
自主分析动画，
各小组派代表阐
述本组观点。
聆听教师指导，
最终归纳出双曲
柄机构的运动特
点及应用实例。
让学生
进一步
明确知
识点，给
学生自
我评价
和自我
表现的
机会，提
高学生
合作探
究能力
学生自
主探究
和教师
1.两曲柄不等长
2.主动曲柄作等速运动时，从
动曲柄作变速运动。
惯性筛旋转式水泵
双曲柄机构
1.两曲柄等长，其余两
杆相等但平行。
2.两曲柄转向相反，转
速不相等。
车门启闭装置
双曲柄机构
探索研究
任务
二（10’）
反向双曲柄
鹤式起重机
【再试身手】
机构类型运动特点应用实例
曲柄摇杆
机构
双曲柄
机构
播放动画，巡回
指导各小组分
析情况
点评、指正学生
结论。
1.提出问题，画
出表格
2请学生起来填
写表格
观看动画，学生
自主分析动画，
各小组派代表阐
述本组观点。
聆听教师指导，
最终归纳出双摇
杆机构的运动特
点及应用实例。
三名同学起来填
写相关内容，其
他同学认真倾听
并评价正确与否
讲解相
结合，提
高学生
总结归
纳能力
和自主
探究能
力，从而
解决了
本节课
的
第二个
重点，也
是本节
课的难
点
1.两曲柄等长，其余两杆相
等且平行。
2.两曲柄转向相同，转速相
等。
机车主动轮联动装置
铲土机铲斗
双曲柄机构
1.两连架杆均为摇杆
自卸翻斗车鹤式起重机
飞机起落架
车辆前轮转向机构
双摇杆机构
课堂
练习
（10’）
该机构属于哪种类型的铰链四杆机构？它有哪些特点？
知识归纳（10’）1、学生通过竞赛题目对知识点进行总结。
2、教师通过对竞赛题目点评，完善学生知识结构。
3、教师对学生表现进行总结。
作业
观察生活中的汽车雨刮器、风扇摆头装置，看看哪些地方用到了铰链四杆机构？属于哪种类型的铰链四杆机构？
板书设计
铰链四杆机构的组成与分类
一、铰链四杆机构的组成二、铰链四杆机构的类型及应用
固定构件----机架
连架杆
曲柄
可动构件
摇杆
连杆
机构
类型
实例
运动形
式转换
教
学反思
以学生的自主探究为中心，以问题驱动为主线，在各个环节中不断地创设情景，设置悬念，并及时的进行点拨引导。
调动了学生的积极性，激发了他们的学习兴趣，活跃了课堂气氛，较好的完成了以学生为主体，以教师为主导的教学理念。
作业：铰链四杆机构的组成与分类
一．填空
1、铰链四杆机构分为、、三种基本类型，是根据来划分的。
2、家用缝纫机踏板机构是机构，它是以为主动件。
3、双曲柄机构的运动形式是把运动转变成运动。
4、双摇杆机构的运动形式是把动转变成运动。
二．选择题
1下列属于双曲柄机构的是（）
A、搅拌机
B、自动翻斗装置
C、港口起重机
D、汽车车门启闭机构
2.铰链四杆机构中的运动副属于（）
A、高副
B、螺旋副
C、转动副
D、移动副
3.以下关于曲柄摇杆机构的叙述，正确的是（）
A、只能以曲柄为主动件
B、摇杆不可以做主动件
C、主动件既可以做整周回转运动也可以往复移动
D、以上都不对
4.以下机构中不属于曲柄摇杆机构的是（）
A、剪刀机
B、铲土机铲斗
C、搅拌机
D、雷达俯仰角摆动装置
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