第十二节 平面连杆机构《机械基础》云南省（春季高考）机械类 知识点讲解

云南省（职教高考）机械类 知识点讲解 第十二节 平面连杆机构 【考情分析】 平面连杆机构是云南省中职职教高考机械类职业技能考试的重点考点，分值占比约 8%-12%。核心考点集中于铰链四杆机构的组成与分类、杆长判别条件（曲柄存在条件）、典型机构的演化与应用及机构特点。其中，杆长和判别规则的应用、曲柄滑块机构与导杆机构的演化关系为高频易错点。 【学习目标】 · 理解构件、运动副、低副机构等基本概念，掌握平面连杆机构的定义。 · 掌握铰链四杆机构的基本组成，能区分曲柄、摇杆、连杆与机架。 · 熟练运用杆长和判别规则，判定铰链四杆机构的具体类型。 · 掌握曲柄滑块机构、导杆机构的演化过程，明确其典型应用场景。 · 识记平面连杆机构的优缺点，区分低副与高副的特性。 【考点梳理】 1. 机构的基本概念 构件：机构中运动的单元体，分为主动件（输入运动）、从动件（输出运动）、机架（固定不动的构件，是机构的安装基础）。 运动副：两构件直接接触并能产生相对运动的活动连接，平面连杆机构的运动副为铰链（转动副）和移动副。 平面连杆机构：由若干个刚性构件通过铰链或移动副连接，在同一平面内运动的机构，又称低副机构。 2. 铰链四杆机构的基本组成与分类 基本组成：由四个刚性构件通过四个铰链连接而成，包括机架、连架杆（与机架相连的构件）、连杆（连接两个连架杆的构件）。 连架杆的分类：曲柄（能绕机架做整周连续转动的连架杆）、摇杆（只能绕机架做往复摆动的连架杆）。 基本类型： 曲柄摇杆机构：一个连架杆为曲柄，一个为摇杆，能将回转运动转化为往复摆动，或反之。 双曲柄机构：两个连架杆均为曲柄，能将回转运动转化为另一个回转运动（平行双曲柄机构两曲柄转速相同、转向相同）。 双摇杆机构：两个连架杆均为摇杆，能将往复摆动转化为另一往复摆动。 3. 铰链四杆机构的类型判别 判别依据：构件的长度关系（最短杆、最长杆与其余两杆长度之和的关系）。 判别规则： ① 最短杆与最长杆长度之和 ≤ 其余两杆长度之和（杆长条件），取最短杆为机架，为双曲柄机构；取最短杆的邻边为机架，为曲柄摇杆机构；取最短杆的对边为机架，为双摇杆机构。 ② 最短杆与最长杆长度之和 > 其余两杆长度之和，无论取哪个构件为机架，均为双摇杆机构。 4. 铰链四杆机构的演化与应用 曲柄滑块机构：由曲柄摇杆机构演化而来，将摇杆替换为滑块，移动副替代摇杆与机架的转动副，能将回转运动转化为往复直线运动，或反之。应用：内燃机、冲床、活塞泵、空压机等。 导杆机构：由曲柄滑块机构演化而来，以滑块为主动件，导杆为从动件，分为摆动导杆机构和移动导杆机构。应用：牛头刨床、插床等。 其他应用：曲柄摇杆机构（破碎机、搅拌机、缝纫机踏板）；平行双曲柄机构（机车车轮联动机构）。 5. 平面连杆机构的特点 优点：结构简单，制造方便，成本低；构件间为低副，接触面积大，磨损小，承载能力强；能实现复杂的运动轨迹和运动规律。 缺点：运动精度低（存在间隙）；惯性力大，高速时传动不平稳；设计复杂，难以实现精确的运动规律。 【例题】 1. 平面连杆机构中，两构件直接接触且能产生相对运动的活动连接称为（）。 A. 构件 B. 运动副 C. 低副 D. 高副 答案：B 解析：运动副的定义是两构件直接接触并能产生相对运动的活动连接。 2. 铰链四杆机构中，与机架相连的构件称为（）。 A. 连杆 B. 连架杆 C. 曲柄 D. 摇杆 答案：B 解析：连架杆的定义就是与机架相连的构件，它包括曲柄和摇杆。 3. 下列机构中，属于双曲柄机构的是（）。 A. 缝纫机踏板机构 B. 机车车轮联动机构 C. 起重机吊钩装置 D. 牛头刨床导杆机构 答案：B 解析：机车车轮联动利用了平行双曲柄机构的特性，保证两曲柄同步转动；缝纫机踏板是曲柄摇杆机构；牛头刨床是导杆机构。 4. 铰链四杆机构的杆长判别条件中，能使机构具有曲柄的前提是（）。 A. 最短杆与最长杆之和 > 其余两杆之和 B. 最短杆与最长杆之和 ≤ 其余两杆之和 C. 最短杆为连杆 D. 最长杆为机架 答案：B 解析：只有满足“最短杆与最长杆长度之和 ≤ 其余两杆长度之和”（杆长条件），才有可能存在曲柄，否则为双摇杆机构。 5. 由曲柄摇杆机构演化而来，能实现回转运动与往复直线运动相互转化的机构是（）。 A. 双曲柄机构 B. 双摇杆机构 C. 曲柄滑块机构 D. 导杆机构 答案：C 解析：曲柄滑块机构是通过将曲柄摇杆机构中的摇杆替换为滑块演化而来的，主要功能是实现往复直线运动与回转运动的转换。 6. 平面连杆机构作为低副机构，其主要优点是（）。 A. 传动精度高 B. 高速时传动平稳 C. 接触面积大，磨损小，承载能力强 D. 能实现精确的运动规律 答案：C 解析：低副（面接触）的优点是接触面积大、压强小、磨损小、承载能力强；缺点是精度低、高速不平稳。 【高考题实战】 1. 平面连杆机构中，实现两构件间相对转动的运动副是（）。 A. 移动副 B. 铰链（转动副） C. 高副 D. 摩擦副 答案：B 解析：平面连杆机构的主要运动副为铰链（转动副）实现转动，移动副实现移动。 2. 某铰链四杆机构，四杆长度分别为20、30、40、45，最短杆与最长杆之和为65，其余两杆之和为70（65≤70），若最短杆为连杆，则该机构为（）。 A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 C. 双摇杆机构 D. 无法判断 答案：C 解析：满足杆长和条件，但最短杆是连杆，根据判别规则，此时无论哪个杆做机架，机构均为双摇杆机构。 3. 缝纫机踏板机构属于哪种连杆机构？（） A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 C. 双摇杆机构 D. 曲柄滑块机构 答案：A 解析：缝纫机踏板以脚踏板为摇杆（往复摆动），带动连杆和曲柄转动，属于典型的曲柄摇杆机构。 4. 牛头刨床的主运动机构属于（）。 A. 曲柄摇杆机构 B. 导杆机构 C. 双曲柄机构 D. 连杆机构 答案：B 解析：牛头刨床利用导杆机构将回转运动转化为滑块的往复直线运动，属于导杆机构的应用。 5. 铰链四杆机构中，连杆的运动特点是（）。 A. 做整周转动 B. 做往复摆动 C. 做复杂平面运动 D. 固定不动 答案：C 解析：连杆不与机架直接相连，在曲柄或摇杆带动下做复杂的平面运动（平动或转动组合）。 6. 下列关于平面连杆机构特点的描述，错误的是（）。 A. 结构简单，成本低 B. 低副接触，承载能力大 C. 运动精度高，无间隙 D. 能实现复杂运动轨迹 答案：C 解析：平面连杆机构为低副连接，构件间存在间隙，导致运动精度较低，这是其缺点之一。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $