平面四杆机构的基本知识构的基本知识
平面四杆机构的基础知识
平面四杆机构的基础知识曲柄杆长条件：最短杆与最长杆这和小于其他两杆长度之和最短杆为机架时----双曲柄最短杆为连架杆-----曲柄摇杆机构最短杆为连杆-------双摇杆机构行程速比系数=180+A/180-A A位极位夹角K值越大，机构的急回特性越显著。
曲柄与机架共线时曲柄摇杆机构中传动角最小压力角和传动角存在曲柄的必要条件：满足感长条件最短杆为机架或连架杆死点压力角=90度存在死点的条件是尖顶实际轮廓=理论轮廓滚子互为法向等距曲线基圆：中心到理论轮廓的最小距离压力角：从动件受力方向与速度方向的夹角压力角越小越好基圆半径越小，压力角越大凸轮机构中等速运动规律（刚性冲击）等加速运动等减速运动（柔性冲击）余弦加速运动（柔性冲击）凸轮轮廓曲线设计：1、基圆2、偏心圆3、做偏心圆的切线4、在切线自基圆量取从动件的位移量看压力角的标注从动件受力方向与速度方向的夹角斜齿轮正确啮合的条件、模数压力角螺旋角匹配标准参数取在法面上几何尺寸计算在端面渐开线齿轮切制分为仿形法和展成法齿形系数YFa只与齿数有关与修正系数P89小齿轮的弯曲应力大于大齿轮的弯曲应力大齿轮的弯曲强度大于小齿轮的弯曲强度一对齿轮的接触应力是相等的(作用力与反作用力），小齿轮的分度圆直径和中心距决定齿面接触疲劳强度不发生跟切得最少齿数p81渐开线曲率半径（渐开线离基圆越近，曲率半径越小，渐开线月弯曲渐开线离基圆越近，压力角越小轮齿折断一般发生在齿根疲劳点蚀首先出现在节线附近的齿根面上（闭式软齿面齿轮传动中）齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式齿面胶合出现在高速重仔的闭式齿轮传动中齿面塑性变形出现在低速重载或濒繁起动的软齿面齿轮传动中斜齿轮弯曲强度计算应按当量齿数查修正系数和齿形系数分度圆和节圆半径在标准圆柱齿轮中相等啮合角就是齿轮在节圆处的压力角避免因装配误差使齿轮产生轴向错位导致实际齿宽减小。
平面四杆机构知识整理
《平面四杆机构》知识整理1.平面连杆机构：由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的在同一平面或相互平行平面内运动的机构。
平面连杆机构：实现较为复杂的平面运动，用于动力的传递或改变运动形式。
最常用的平面连杆机构是具有四个构件(包括机架)的低副机构，称为四杆机构。
2.铰链四杆机构：构件间用四个转动副相连的平面四杆机构。
铰链四杆机构是四杆机构的基本形式。
3.铰链四杆机构的基本类型有曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
4. 曲柄摇杆机构能将主动件(曲柄)整周的回转运动转换为从动件(摇杆)的往复摆动，也可以将主动件(摇杆)的往复摆动转换为从动件 (曲柄)整周的回转运动。
其的应用有牛头刨床横向进给机构、剪板机、颚式破碎机、搅拌机和雷达俯仰角度的摆动装置等。
5.双曲柄机构的运动特点：主动曲柄匀速回转一周，从动曲柄随之变速回转一周。
双曲柄机构有不等长双曲柄机构、平行四边形机构和反向双曲柄机构，平行四边形机构的运动特点是：两曲柄的回转方向相同，角速度相等。
反向平行双曲柄机构的运动特点是：两曲柄的回转方向相反，角速度不等。
平行四边形机构中，主动曲柄每回转一周，曲柄与连杆两次共线，从动曲柄会产生运动的不确定现象。
6.双摇杆机构的应用有自卸翻斗装置、港口用起重机和飞机起落架收放机构等。
7.曲柄存在的条件：1）连架杆与机架中必有一个是最短杆；2）最短杆与最长杆之和必小于或等于其余两杆长度之和。
8.铰链四杆机构三种基本类型的判别方法：（1）若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则：①、取最短杆为连架杆时，构成曲柄摇杆机构；②、取最短杆为机架时，构成双曲柄机构；③、取最短杆为连杆时，构成双摇杆机构。
（2）若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，则无曲柄存在，只能构成双摇杆机构。
9.急回特性：曲柄AB作等速转动时，摇杆在摆角为ψ的极限位置间往复摆动，摇杆的空回行程的平均速度大于工作行程平均速度。
平面四杆机构考研题库
平面四杆机构考研题库平面四杆机构是机械工程中一个重要的研究领域，也是考研中常见的题型之一。
在这篇文章中，我们将探讨平面四杆机构的基本概念、应用以及相关的考研题库。
一、平面四杆机构的基本概念平面四杆机构是由四个连杆组成的机械系统，其中两个连杆为固定连杆，另外两个连杆为运动连杆。
这四个连杆通过铰链连接在一起，形成一个闭合的结构。
平面四杆机构的运动可以通过连杆的长度、角度以及连接方式来调节和控制。
平面四杆机构有许多不同的类型，包括双曲杆机构、平行杆机构、交叉杆机构等。
每种类型的机构都有其特定的运动规律和应用领域。
在考研中，我们需要了解这些基本概念，并能够应用到具体的问题中。
二、平面四杆机构的应用平面四杆机构在工程领域有广泛的应用。
其中一个典型的应用是在机械传动系统中。
通过调节连杆的长度和角度，可以实现不同的运动和力学特性，从而满足不同的工程需求。
另一个常见的应用是在机器人技术中。
平面四杆机构可以用来设计和控制机器人的运动，实现复杂的动作和任务。
例如，通过改变连杆的长度和角度，可以实现机器人的抓取、转动和推动等动作。
平面四杆机构还可以应用于汽车制造、航空航天、医疗设备等领域。
在汽车制造中，平面四杆机构可以用来设计和控制汽车的悬挂系统、转向系统等。
在航空航天中，平面四杆机构可以用来设计和控制飞机的起落架、舵面等。
在医疗设备中，平面四杆机构可以用来设计和控制手术机器人、康复设备等。
三、平面四杆机构考研题库在考研中，平面四杆机构是一个常见的考点。
以下是一些常见的考研题目：1. 请简述平面四杆机构的基本概念和分类。
2. 一台机器人的手臂由两个连杆组成，长度分别为L1和L2。
如果L1=10cm，L2=15cm，连杆之间的夹角为60度，请计算手臂的最大工作范围。
3. 一台汽车的悬挂系统采用平面四杆机构，其中两个连杆的长度分别为L1=30cm，L2=40cm。
请计算当汽车通过一个凸起的路面时，悬挂系统的最大位移。
4. 一台手术机器人的手臂由两个连杆组成，长度分别为L1=20cm，L2=25cm。
平面四杆机构的三种基本类型
平面四杆机构的三种基本类型
1.平面四杆机构的基本类型
平面四杆机构是机械驱动系统中的一种常见结构，相对于其他机构而言，它具有简单结构，容易制造、安装和维护等特点，可以满足不同的机械驱动需求。
平面四杆机构可以分为三大类：摆动运动的活动类四杆机构、运动类四杆机构以及悬臂类四杆机构。
（1）摆动运动的活动类四杆机构
摆动运动的活动类四杆机构是一种典型的四杆机构，它具有一个主动类似于摆动运动的活动部件，一个棍杆组成，它一端连接固定在机械设备上的活动部件，另一端连接执行器，它可以通过输入信号来控制四杆机构的运动方向和速度。
（2）运动类四杆机构
运动类四杆机构是一种典型的四杆机构，它由一个主杆、两个连接杆、一个活动杆和一个联动机构组成，它可以实现前后、左右运动，可以通过改变运动方向和速度，来达到控制任务的目的。
（3）悬臂类四杆机构
悬臂类四杆机构是一种新型的四杆机构，它的结构类似悬臂梁，由一个主杆、两个连接杆、一个支点和一个活动杆组成，它可以实现前后、左右悬臂运动，可以通过改变运动方向和速度，来达到控制任务的目的。
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总结四杆机构知识点
总结四杆机构知识点四杆机构的定义四杆机构是由四个连杆组成的机械系统，连杆之间通过铰接或者滑动副连接。
四杆机构分为平面四杆机构和空间四杆机构两种类型。
平面四杆机构的连杆和连杆所在的平面是相互垂直的，而空间四杆机构的连杆不在同一平面内，相互垂直的连杆不在同一个平面内。
四杆机构的分类根据四杆机构的形状和运动特性，可以将其分为几种不同的类型。
其中最常见的类型包括平行四杆机构、菱形四杆机构和转向四杆机构。
平行四杆机构是指四条连杆的两对相邻连杆平行，并且连接的两对连杆长度相等。
这种结构具有优秀的刚度和准确性，常用于需要高精度和高刚度的工作环境中。
菱形四杆机构是指四条连杆构成的一个菱形，其中菱形的对角线等长。
这种结构可以实现较大的平行移动，常用于需要大范围平行位移的场合。
转向四杆机构是指其中两个相邻连杆长度相等，而另外两个相邻连杆长度也相等，但四个连杆不在同一平面内。
这种结构可以产生很大的转角，适用于需要大范围转角的情况。
四杆机构的运动学分析运动学分析是指分析四杆机构各个连杆的位移、速度和加速度等性能指标。
通过连杆的几何关系和运动方程，可以得到四杆机构的运动规律。
四杆机构的位移分析主要通过连杆的连杆组成的机构，通过连杆的几何关系可以得到位置解。
对于不同类型的四杆机构，位移分析方法有所不同，需要根据具体的形状和连接方式进行分析。
四杆机构的速度分析是指分析各个连杆的速度，并根据运动解得到机构的整体速度。
速度分析方法一般包括使用连杆的刚体运动学原理和速度合成原理。
四杆机构的加速度分析则是在速度分析的基础上，进一步分析各个连杆的加速度，并得到机构的整体加速度。
加速度分析方法一般是通过速度合成原理和运动学方程得到。
四杆机构的动力学分析动力学分析是指通过分析机构各个连杆的力学特性，得到机构的动力性能。
包括分析连杆的载荷、扭矩和动态平衡等。
四杆机构的载荷分析是指通过分析各个连杆的受力情况，得到机构的负载情况。
载荷分析方法主要包括静力学分析和动力学分析，可以分析各个连杆的受力和受力大小。
机械原理NO[1].12 8-3 平面四杆机构的基本知识--2
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工程上也常利用死点来工作。
夹具
机械原理
第8章 平面连杆机构及其设计
四、铰链四杆机构的连杆曲线 Coupler-curve of four-bar linkages
在四杆机构运动时，其连杆平面上的每一点均描绘出一条曲线， 称为连杆曲线(coupler curves)
B型
水滴型
面包型
瘦长型
伪椭圆型
三角型
机构尺寸： 各运动副之间的相对位置尺寸（或
角度）以及描绘连杆上某点（该点实现 给定运动轨迹）的位置参数等。
平面连杆机构设计的基本要求：
1。要求从动件满足预定的运动规律要求（函数生成问题）； 2。满足预定的连杆位置要求（刚体导引问题）； 3。满足预定的轨迹要求（轨迹生成问题）。
机械原理
第8章 平面连杆机构及其设计
最多能解五个精确位置，多于五个位置只能近似求解，少于五个位置可有无穷解。
机械原理
第8章 平面连杆机构及其设计
2。按预定的运动规律设计四杆机构（函数综合）
1）按预定的两连架杆对应位置设计四杆机构：
要求: 3i f (1i ) ， i =1、2、…、k
（已知条件）
取杆长的相对变量 a/a=1 , b/a=l, c/a=m , d/a=n 为设计参数，不影响各构件的相对 转角关系，故杆长的设计变量为ｌ、ｍ、 ｎ ，再加上0 、0共５个设计变量。
• （2）改变运动副的尺寸；
• （3）选不同的构件为机架；
• （4）运动副元素的逆换。
机械原理
第8章 平面连杆机构及其设计
• 4．平面四杆机构有曲柄的条件： • （1）各杆长满足杆长条件：最短杆与最长杆的长度之和
应小于或等于其余两杆长度之和； • （2）最短杆为连架杆或机架。 • 5．急回运动及行程速度变化系数： • （1） 急回运动： • 当连机构的主动件为等速回转时，从动件空回行程的平
平面四杆机构的基本类型及应用
图3-15
图3—22
• 若选取构件1为机架（图3－22b）， 则演化成双转块机构，它常应用 作两距离很小的平行轴的联轴器， 图3-22e所示的十字滑块联轴节为 其应用实例；
图3－22b
图3-22e
• 当选取构件3为机架（图3－22c）时， 演化成双滑块机构，常应用它作椭圆 仪（图3—22f）。
图3－22
图3－9
图3－10
• 在图3－11a所示双曲柄机构中，虽然其对应边长度 也相等，但BC杆与AD杆并不平行，两曲柄AB和 CD转动方向也相反，故称其为反平行四边形机构。 • 图 3－11b所示的车门开闭机构即为其应用实例， 它是利用反平行四边形机构运动时，两曲柄转向相 反的特性，达到两扇车门同时敞开或关闭的目的。
• 一、平面四杆机构的基本类型及应用
• 全部运动副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最基本型式（如图3-4a所示）
图3-4a
a—曲柄： 与机架相联并且作整周转动的构件； b—连杆：不与机架相联作平面运动的构件； c—摇杆：与机架相联并且作往复摆动的构件； d—机架： a、c—连架杆。
图 3－11
3、双摇杆机构
双摇杆机构:铰链四杆机构中的两连架杆均不能作 整周转动的机构。
如 图 3 － 12 所 示 鹤 式 起 重 机 的 双 摇 杆 机 构 ABCD，它可使悬挂重物作近似水平直线移动， 避免不必要的升降而消耗能量。在双摇杆机构 中，若两摇杆的长度相等称等腰梯形机构，如 图3—13中的汽车前轮转向机构。
转动导杆机构
摆动导杆机构
• 它可用于回转式油泵、牛头刨床及插床 等机器中。图3－17所示小型刨床和图3— 18 中的牛头刨床，分别是转动导杆机构 和摆动导杆机构的应用实例。
平面机构知识点总结
平面机构知识点总结一、定义平面机构是由连接在一起的刚性杆件和连接件组成的机械系统，它们在一个平面内进行相对运动。
平面机构可以通过不同的构造形式实现不同的运动功能，例如传递运动、转换运动、控制运动等。
平面机构的构造形式和动力学特性在机械设计中起着非常重要的作用，因此对其进行深入了解和研究对于工程师和设计师来说是非常重要的。
二、分类根据平面机构的结构特点和运动形式，可以将其分为不同的类型，主要包括以下几种：1.四连杆机构：由四根连杆和四个铰链连接而成的机构，可以实现平行四边形连杆的运动形式，常见的四连杆机构包括平行四边形机构和梯形机构等。
2.曲柄滑块机构：由曲柄、连杆、滑块等部件构成的机构，可以实现曲柄的旋转运动和滑块的直线往复运动，广泛应用在发动机、压力机、注塑机等领域。
3.齿轮机构：由齿轮、齿条、链条等传动件构成的机构，可以实现不同速度比和转矩比的传动，常见的齿轮机构包括行星齿轮机构、直动齿轮机构等。
4.摇杆机构：由摇杆、铰链和固定点连接而成的机构，可以实现摇杆的往复摆动运动，广泛应用在摇摇椅、铣床、钻床等机械装备中。
三、结构特点平面机构具有以下几个结构特点：1.刚性连接：平面机构的连接件和杆件都是由高强度的材料制成，能够保证机构在运动过程中的稳定性和可靠性。
2.铰链连接：平面机构中的连接件通常使用铰链连接，可以实现相对旋转和相对平移运动，能够满足不同的运动需求。
3.多样性：平面机构在结构形式上非常多样化，可以通过不同的连杆和连接方式实现多种不同的运动形式，适用于不同的工程需求。
四、运动分析平面机构的运动分析是研究机构在运动过程中的速度、加速度、位移等动力学特性的过程。
平面机构的运动分析通常包括以下几个方面：1.位移分析：通过分析机构中各个零件的相对位移关系，可以获得机构在运动过程中的位移规律和轨迹形式。
2.速度分析：通过对机构中各个零件的相对速度进行分析，可以获得机构在不同运动状态下的速度大小和方向。
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例: 偏置曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件 偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件： ① 连架杆长度＋偏距≤连杆的长度； 连杆的长度 ② 连架杆为最短杆。 对心曲柄滑块机构有曲柄的条件 对心曲柄滑块机构有曲柄的条件： ① 连架杆长度≤连杆的长度 连杆的长度； ② 连架杆为最短杆。
2.急回运动和行程速度变化系数 （1）急回运动 当主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于 从动件摇杆摆回的平均速度大于 摆出的平均速度，摇杆的这种运动特性称为 摇杆的这种运动特性称为急回运动。 （2）行程速度变化系数K
（1）克服死点的方法 1）利用安装飞轮加大惯性的方 利用安装飞轮加大惯性的方 法，借惯性作用使机构闯过死点。 。 2）采用将两组以上的同样机构组合使用 采用将两组以上的同样机构组合使用， 且使各组机构的死点位置相互错开排列的方法 且使各组机构的死点位置相互错开排列的方法。
（2）死点的应用 飞机起落架收放机构 折叠式桌的折叠机构 夹具
平面四杆机构的基本知识
Basic Knowledge of Planar Four Basic Knowledge of Planar Fourbar Linkages 1.铰链四杆机构有曲柄的条件 （1）周转副的条件 ① 最短杆长度＋最长杆长度 最长杆长度≤其余两杆长度之和； ② 组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆 组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。 其中第一个条件称为 其中第一个条件称为杆长条件。
q = 180 °
k - 1 k + 1
v 2 K = v 1
° θ 180 ＋ = 180 ° θ －
结论 当机构存在极位夹角θ θ 时，机构便具有急回运动特性； 且θ 角越大，K值越大，机构的急回性质也越显著 机构的急回性质也越显著。 牛头刨床机构 对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构
（2）铰链四杆机构有曲柄的条件 铰链四杆机构有曲柄的条件 ① 各杆长度应满足杆长条件； 各杆长度应满足杆长条件 ② 最短杆为连架杆或机架。 最短杆为连架杆或机架 例:铰链四杆机构 1）各杆长度满足杆长条件 各杆长度满足杆长条件 2）各杆长度不满足杆长条件 各杆长度不满足杆长条件 结论： 如果铰链四杆机构各杆长度满足杆长条件 各杆长度满足杆长条件，当最短杆为连 架杆时，则机构为曲柄摇杆机构 曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，则机 构为双曲柄机构；当最短杆的相对杆为机架时 当最短杆的相对杆为机架时，机构为双摇 杆机构。 如果各杆长度不满足杆长条件，则机构无周转副，此时 如果各杆长度不满足杆长条件 不论以何杆为机架，机构均为 机构均为双摇杆机构。
3．四杆机构的传动角 Transmission angle of fourbar linkages bar linkages 连杆BC与从动件CD之间所夹的锐 角γ 称为四杆机构在此位置的传动角 传动角, 且 γ ＝90°－ α ≤90° 为了保证机构传力性能良好， 应使γ ≥40 ～ 50°。 ° min 最小传动角的确定： 对于曲柄摇杆机构， 对于曲柄摇杆机构 γ 出现在主动件 min 曲柄与机架共线的两位置之一。 4.死点(dead point) 对于曲柄摇杆机构，以摇杆CD CD 为主动件，则当连杆与从动件 曲柄共线时，机构的传动角γ＝0°， ° 这时主动件CD 通过连杆作 用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件 上的力恰好通过其回转中心 AB 转动的“顶死” 现象， 机构的这种位置称为 机构的这种位置称为“死点”。 曲柄摇杆机构 曲柄滑块机构 摆动导杆机构
5．连杆机构的运动连续性
Kinematic continuity of linkages
错位不连续 错序不连续
平面四杆机构的基本知识
※掌握铰链四杆机构有曲柄的条件，判定机构是否具有曲柄 掌握铰链四杆机构有曲柄的条件 。 ※掌握急回运动、行程速度变化系数的概念 行程速度变化系数的概念，判定机构具有 急回运动的条件。 ※掌握压力角、传动角和死点的概念 传动角和死点的概念。