铰链四杆机构的分类
铰链四杆机构的基本类型
铰链四杆机构的基本类型
一、铰链四杆机构的基本类型
1、双铰链四杆机构
双铰链四杆机构是由四杆，两个铰铁，两个链轮或内和外球头节组成的机构，它具有结构简单，刚度大，调整方便等特点。
它能够在四杆围绕固定轴线上进行旋转，实现多自由度的旋转，同时它也可以作为偏转角度机构。
2、四轴铰链机构
四轴铰链机构也称为双弧四杆机构，它由杆，通用四轴两个铰铁，两个链轮或内和外球头节组成，它能够在四杆围绕同一轴线作出连续旋转，实现更多的自由度，还可以作为斜移角度机构。
3、铰链对称四杆机构
铰链对称四杆机构也称为对称四杆机构，它由小球头，四杆，两个铰铁，两个链轮或内外球头节组成，它能够在四杆围绕同一轴线作出连续旋转，实现更多的自由度，还可以作为斜移角机构。
4、相向四杆机构
相向四杆机构由四杆，两个单向装置（由铰铁链轮组成），两个链轮或内外球头节组成，它可以在四杆围绕同一轴线作出连续旋转，实现更多的自由度，同时它还可以作为斜移角度机构。
5、转动铰链四杆机构
转动铰链四杆机构由四杆，两个铰铁，两个链轮或内外球头节组成，它可以在四杆围绕不同的轴线作出连续旋转，实现更多的自由度，
还可以作为偏转角度机构。
二、铰链四杆机构的应用
1、铰链四杆机构可以用于单点拖动，它可以实现空间任意方向的连续运动，并可以解决物体受力方向不用的问题，是常用的拖动机构。
2、铰链四杆机构可以用于连续回转，它可以实现任意方向的回转，并且速度可以进行精确的控制，可以实现复杂的运动。
3、铰链四杆机构可以用于调整机构，它可以实现任意角度的偏转，可以调整物体在任意空间位置的偏转，是可以调整机构的常用机构。
铰链四杆机构的组成与分类
红色连架杆在一定角度内做往复摆动， 摇杆 绿色连架杆在一定角度内做往复摆动 摇杆
普通双曲柄机构
两连架杆都做整周回转运动。 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
平行双曲柄机构
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。
反向双曲柄机构
1.两曲柄等长，其余两杆相等且平行。 2.两曲柄转向相反，转速相等。
铰链四杆机构的组成与分类
知识运用
起重机构
牛头刨床的摆动机构
任务一：掌握铰链四杆机构的组成
分析动画，回答问题
CONTENTS
1
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你能找出图中的机架、 连架杆和连杆吗？
任务二：铰链四杆机构的类型及应用
红色连架杆做整周回转运动， 曲柄 黄色连架杆在一定角度内做往复摆动。摇杆
雷达俯仰角调整装置 惯性筛
双曲柄机构
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 车门启闭装置 鹤式起重机
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。
双摇杆机构 1.两连架杆均为摇杆
活学活用
课后作业
每一组准备各四根冰糕棍并
截成不同长短,分别涂上四种
C双摇杆机构
通过动画，我们可以 发 现两连架杆都是做整周 回转运动（曲柄），且 两连架杆不等长。因此 该机构是普通双曲柄机 构。
A曲柄摇杆机构
B双曲柄机构
C双摇杆机构
通过动画，我们可以 发现机车车头联动装置，两 两轮之间连杆构成平行四边形结构。且运动方向相 同。该机构为平行双曲柄机构
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。
铰链四杆机构的类型
铰链四杆机构的类型
铰链四杆机构是一种常见的机械结构，由多个铰链和四个相互连接的
杆件组成。
这种机构可以实现直线运动和旋转运动之间的转换，广泛
应用于各种工业设备和机械系统中。
根据不同的连接方式和结构形式，铰链四杆机构可以分为以下几种类型：
1. 丁字型铰链四杆机构
丁字型铰链四杆机构是一种基本结构简单、使用方便的机械结构。
它
由两个相互垂直的杆件和两个对角线上的铰链组成。
这种机构可以实
现直线运动和旋转运动之间的转换，并且具有较大的承载能力。
2. 平行四边形型铰链四杆机构
平行四边形型铰链四杆机构也是一种常见的结构形式。
它由两个相互
平行的杆件和两个对角线上的铰链组成。
这种机构可以实现平移运动，并且具有较高的精度和稳定性。
3. 立方体型铰链四杆机构
立方体型铰链四杆机构由六个相互垂直的杆件和八个对角线上的铰链
组成。
这种机构可以实现三维空间内的运动，并且具有较高的自由度
和灵活性。
它广泛应用于机器人、航天器等高精度、高稳定性的领域。
4. 旋转梯形型铰链四杆机构
旋转梯形型铰链四杆机构由两个相互垂直的杆件和两个不等长的对角
线上的铰链组成。
这种机构可以实现旋转运动，并且具有较大的承载
能力和较高的精度。
总之，铰链四杆机构是一种非常重要的机械结构，它在各种工业设备
和机械系统中都有着广泛应用。
不同类型的铰链四杆机构具有不同的
结构形式和特点，可以根据具体需求进行选择和设计。
第二章 铰链四杆机构
2．平面四杆机构的极限位置
曲柄摇杆机构、摆动导杆机构和曲柄滑块机构中，当曲柄为原 动件时，从动件作往复摆动或往复移动，存在左、右两个极限位置， 如图6-17所示。内燃机活塞连杆机构中活塞的上止点和下止点即曲 柄滑块机构的两极限位置。
3．压力角和传动角
在不计摩擦力，惯性力和重力时，从动件上受力点的速度方向与所 受作用力方向之间所夹的锐角，称为机构的压力角，用a表示。
图6-6所示的机车驱动轮 联动机构是正平行双曲柄机构 的应用实例。图6-7所示为车 门启闭机构，是反平行双曲柄 机构的一个应用，它使两扇车 门朝相反的方向转动，从而保 证两扇门能同时开启或关闭。
在正平行双曲柄机构中， 当各构件共线时，可能出现从 动曲柄与主动曲柄转向相反的 现象，即运动不梯形；当汽车 转弯时，两摇杆摆过不同的角 度，使两前轮转动轴线汇交于 后轮轴线上的O点，以确保车 辆转弯的每一瞬时，四个轮子 与地面之间均绕O点作纯滚动。
A、曲柄 B、连杆 C、摇杆 D、机架
3、能够实现回转运动与直线往复运动转换的平面四杆机构是—— —— 。
A、曲柄摇杆机构 B、曲柄滑块机构 C、导杆机构 D、摇 块机构
4、曲柄滑块机构当以————为主动件时，会出现“死点”现象。
A、曲柄 B、滑块 C、连杆
5、将曲柄摇杆机构的————长度取无穷大时，曲柄摇杆机构 中的————将转化为沿直线运动的滑块，成为曲柄滑块机构。
曲柄滑块机构的演化过程：
曲柄滑块机构的性质：
曲柄滑块机构的应用：
2．导杆机构
若将图6-9所示的曲柄滑块机构的构件作为机架，则曲柄滑块机构就 演化为导杆机构，连架杆对滑块的运动起导向作用，称为导杆，它包括 转动导杆机构和摆动导杆机构两种形式。如图6-10所示，导杆均能绕机 架作整周转动，称为转动导杆机构。如图 6-11所示，导杆4只能在某一角度内 摆动，称为摆动导杆机构。导杆机构 具有很好的传力性能，常用于插床、 牛头刨床和送料装置等机器中。
铰链四杆机构的组成和分类(公开课)
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REPORTING
• 铰链四杆机构概述 • 组成要素详解 • 分类方法及特点分析 • 典型铰链四杆机构剖析 • 设计与选型注意事项 • 实验环节：搭建与测试铰链四杆机构 • 课程总结与拓展延伸
目录
PART 01
铰链四杆机构概述
双曲柄机构
优点在于两曲柄均可作为主动件，且当一曲柄为主动件做 等速转动时，另一曲柄做变速转动。缺点是当两曲柄长度 相等且平行时，机构将出现死点位置。
双摇杆机构
优点在于可将两摇杆的摆动转换为连杆的平面运动，或相 反。缺点是当两摇杆长度相等时，机构将出现死点位置， 且传动效率较低。
急回特性机构
优点在于从动件在回程时具有较快的平均速度，有利于提 高机构的效率。缺点是存在死点位置和较大的压力角，需 要较大的驱动力才能克服。
简化设计
在满足功能需求的前提下，力求 机构结构简单、紧凑、轻便。
优化设计
运用优化设计方法，如遗传算法、 神经网络等，对机构参数进行优
化，提高性能。
选型依据和建议
负载能力
根据机构所需承受的负载大小，选择合适的材料、 截面形状和尺寸。
运动精度
根据机构运动精度要求，选择合适的铰链类型、 轴承等高精度传动元件。
工作环境
考虑机构所处的工作环境，如温度、湿度、腐蚀 等因素，选择相应的防护措施。
避免常见问题
避免过度约束
合理设计约束条件，避免机构出现过约束现象，影响运动性能。
避免干涉
优化机构布局，确保各构件之间在运动过程中不发生干涉。
提高可靠性
选用高品质材料和标准件，加强制造工艺控制，提高机构的可靠性 和寿命。
工作原理
通过主动件的转动或移动，带动连杆和从动件的运动，从而实现力的传递和运 动的转换。
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
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铰链四杆机构的分类
铰链四杆机构是一种机械结构，由三个链接杆和一个固定铰链组成。
根据其构造和运动学特点，铰链四杆机构可以分为三种类型：平行四杆机构、转动四杆机构和倒置四杆机构。
平行四杆机构是指四个链接杆在同一平面内排列，且相邻两个杆互相平行，通常用于工业机器人和精密机床等高精度机械装置中。
转动四杆机构是指四个链接杆的两端在同一平面内，但相邻两个杆不平行，通常被用于汽车悬挂系统和飞机起落架等复杂系统中。
倒置四杆机构是指四个链接杆的两端不在同一平面内，其中一个链接杆垂直于其他三个链接杆，通常被用于夹持装置和自动化生产线等应用中。
铰链四杆机构在工程应用中具有广泛的应用，可以实现复杂的运动轨迹，具有较高的精度和可靠性。
对于不同的应用场合，选择不同类型的铰链四杆机构可以更好地满足机械系统的设计需求。
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