平面四杆机构的类型特点及应用概念
平面四杆机构类型介绍课件
03
应用：汽车转向机构、自行车脚踏板机构等
04
优点：结构简单，运动可靠，易于实现各种运动规律
双摇杆机构
组成：两个摇杆和 一个连杆 1
特点：结构简单，运 动灵活，但运动轨迹 4 复杂，设计难度较大
运动：两个摇杆 2 可以同时摆动，
连杆随之运动
应用：汽车转向 3 系统、飞机起落
架等
3
平面四杆机构的 应用
构
05
平行四杆机构：由四个平行杆组成的机构
06
空间四杆机构：由四个空间杆组成的机构
平面四杆机构的特点
由四个构件组成，其中至少有一个构件是活 动构件 构件之间通过转动副或移动副连接
机构的运动是通过构件之间的相对运动实现 的
机构的运动具有确定的运动规律，可以通过 分析机构的几何关系和运动学原理来研究
2
平面四杆机构的 类型
曲柄摇杆机构
02
03
04
优点：结构简单、运动 平稳、易于控制和实现 自动化
应用：广泛应用于各种 机械设备中，如汽车、 飞机、船舶等
特点：曲柄和摇杆的 运动轨迹为圆弧
01
组成：曲柄、摇杆、 连杆和机架
双曲柄机构
01
组成：两个曲柄和一个连杆
02
特点：两个曲柄可以同时转动，连杆只能做摆动运动
能满足强度要求
设计合理的传动比，
2
避免过大的传动比导
致机构过载
优化结构设计，减少
3
应力集中和疲劳破坏
满足加工工艺要求
01
04
设计机构时，要考虑到成 本控制的要求，如采用何 种材料、加工方法等。
03
设计机构时，要考虑到维 修工艺的要求，如采用何 种维修方法、维修工具等。
平面铰链四杆机构分类
平面铰链四杆机构分类1. 介绍平面铰链四杆机构是一种常见的机械结构，由四个杆件和若干个铰链连接而成。
它具有简单、可靠、可控性好等特点，在机械设计中得到广泛应用。
本文将对平面铰链四杆机构进行分类，并介绍每种分类的特点和应用。
2. 分类2.1 单自由度四杆机构单自由度四杆机构是指只有一个活动连接件（也称为驱动件）的四杆机构。
这种机构可以实现一个自由度的运动，常见的有曲柄滑块机构和双曲柄滑块机构。
2.1.1 曲柄滑块机构曲柄滑块机构由一个旋转的曲柄和一个直线运动的滑块组成。
通过改变曲柄的旋转角度，可以实现滑块的往复直线运动。
曲柄滑块机构广泛应用于发动机、压力机等领域。
2.1.2 双曲柄滑块机构双曲柄滑块机构是指两个曲柄与一个滑块组成的机构。
与曲柄滑块机构相比，双曲柄滑块机构可以实现更复杂的运动轨迹，具有更广泛的应用。
双曲柄滑块机构常用于绘图仪、印刷机等设备中。
2.2 多自由度四杆机构多自由度四杆机构是指有多个活动连接件（驱动件）的四杆机构。
这种机构可以实现多个自由度的运动，常见的有平行四杆机构和串联四杆机构。
2.2.1 平行四杆机构平行四杆机构是指由两个平行排列的驱动件和两个平行排列的从动件组成的机构。
它可以实现平面内任意点的直线运动，并且具有较高的精度和刚性。
平行四杆机构广泛应用于工业生产线上，用于传输、装配等工作。
2.2.2 串联四杆机构串联四杆机构是指由一个驱动件和三个从动件组成的机构。
它可以实现复杂的运动轨迹，并且具有较高的自由度。
串联四杆机构常用于医疗器械、机器人等领域，用于实现复杂的运动任务。
3. 应用3.1 工业生产线平面铰链四杆机构在工业生产线上广泛应用。
曲柄滑块机构常用于压力机、冲床等设备中，用于实现往复运动；平行四杆机构常用于传输线上，用于实现物料的输送和装配。
3.2 机器人平面铰链四杆机构在机器人领域也有着重要的应用。
串联四杆机构可以用于实现机器人的手臂运动，使其能够完成复杂的操作任务；双曲柄滑块机构可以被应用在机器人的关节传动中。
简述平面四杆机构的类型特点和应用
简述平面四杆机构的类型特点和应用一、平面四杆机构的类型：1. 平衡四杆机构：该机构有能力保持平衡，即使受到外部干扰也能够回到原来的位置。
这种机构被广泛用于稳定系统和开放环境。
2. 驱动四杆机构：该机构可以转化旋转运动为线性运动或反之。
这种机构广泛应用于机械工程、模具制造和自动化工程中。
3. 可逆四杆机构：该机构可以逆向工作，在不同的任务中灵活应用。
这种机构被广泛用于机器人工程和自动化工程中。
4. 变位四杆机构：该机构可以在不同位置自动调整，以适应不同的应用需求。
这种机构被广泛用于自动化机械和精密制造领域。
二、平面四杆机构的特点：1. 平面四杆机构可以转换不同类型的运动，包括旋转、线性、摆动等。
2. 平面四杆机构结构简单，易于制造和维护，具有良好的可靠性和稳定性。
3. 平面四杆机构可以通过组装多个单元来实现更高级别的机械结构，例如机器人、自动化系统等。
4. 平面四杆机构广泛应用于机械、汽车、制造、物流、自动化等领域，并逐渐成为机器人、智能装备的重要组成部分。
三、平面四杆机构的应用：1. 发动机连杆机构：由于发动机需要将旋转运动转化为线性运动来驱动汽车轮胎，平面四杆机构被广泛应用于汽车发动机的连杆机构中。
2. 物流设备：平面四杆机构可以逆向工作，可以将线性运动转化为旋转运动，这使得物流设备可以保持高速和精度，如自动包装线、调料机等。
3. 机械手：平面四杆机构的结构简单，稳定性好，这使得它成为机器人手臂的优选部件之一，广泛应用于各个制造领域。
4. 印刷机械：平衡四杆机构可以使印刷平台始终稳定，特别是在高速印刷时，它可以保持印刷品的精度和质量。
5. 飞控系统：平衡四杆机构被广泛应用于飞控系统的调节器中，以帮助控制飞行器的稳定性。
总的来说，平面四杆机构具有结构简单、稳定性好、运动特性多样等特点，可以在各个行业发挥重要的作用。
2-2平面四杆机构的类型及应用
双摇杆
45
双曲柄
55
双摇杆
115mm
2.3.2急回特性
请观察：
雷达天线机构
牛头刨床
急回特征用从动件行程速度变化系数K表示： 从动件快行程（回程） 平均速度v2 K 1 从动件慢行程（工作） 平均速度v1
急回运动的原理 曲柄AB等速转动，摇杆CD摆动 C1
曲柄摇杆 机构
C v1 v2
3
缝纫机机构运动简图
施加一外力
死点位置的利用
例:
1.飞机起落架机构 2.折叠桌台
②不满足杆长条件。
3.双摇杆：①满足杆长条件，且最短杆为连杆（与题意不符！）
lAB +50＞30+35 ∴ 15＜ lAB＜30 若lAB＜30： 若30＜ lAB ＜50： 30+50 ＞lAB+35 ∴30 ＜ lAB ＜45 若50＜lAB＜115： 30+lAB＞35+50 ∴ 55＜ lAB ＜ 115 即：15mm＜ lAB＜45mm，或 55mm＜ lAB＜115mm 曲柄摇杆
C C
C2 3
v
2
1
F
B2
4 D
此时机构： 不动（卡死）， 运动不确定！
B B1 =00 A =00 C１ C B2
=00
F
v
原因： 没有使从动曲柄转动的力矩， 即：M＝F ×L＝0
C
2
如何克服死点？
例:家用缝纫机
B2
A
vB
B1
FB 脚 C2 踏板 C1
D
克服死点措施：
利用惯性力
θ
=0、K=1, 无急回特性 θ↑K↑，急回特征越显著
§8—2平面四杆机构的类型及应用
图8-3
振动筛机构
在双曲柄机构中，有两种特例： 1）平行四边形机构：其相对两杆平行且相等，如图8-7a 所示。
其运动特性是：
①两曲柄作等速同向转动； ②连杆作平移运动。
图8-7a
应用实例： 图8-8所示的机车车轮的联动机构就利用了特性① ；
图8-8
如图所示的摄影平台升降机构和图8-9 b所示的播种 机料斗机构则是利用了特摇杆长度相等。 图8-12b所示的汽车、拖拉机前轮的转向机构。
图8-12b
二、平面四杆机构的演化型式
(Evolution of Planar Four-bar Linkage)
1、四杆机构演化的目的： 满足运动方面的要求、改善受力状况、满足结构设 计上的要求。 2、四杆机构的演化方法： 1）改变构件的形状和运动尺寸
在图8－14，b所示的曲柄滑块机构中，B点相对于C 点的运动轨迹是αα。
连杆2做成滑块
αα 做成导轨
图8－14 b）
曲柄滑块机构 演化
图8－15 a） 双滑块机构
连杆长→∞，
αα →直线
图8－15 b）
正弦机构s=LABsinψ
2）改变运动副的尺寸
扩大转动副B的半径
使之超过曲柄的长度
图8－16 a） 图8－16 b） 演化 偏心轮机构
摇杆3做成滑块 ββ做成导轨
具有曲线导 轨的曲柄滑 块机构
图8－13 a ）
图8－13 b ）
图8－13 a ）
摇杆长→∞, ββ →直线 摇杆3 →滑块， 转动副D →移动副 偏置(eccentric or e≠0
offset)
对心(in-line) e=0 图8－14 曲柄滑块机构
曲柄滑块机构(slider-crank mechanism)常用在冲床、 内燃机、空压机等机械中。
平面四杆机构的基本类型及应用-精品文档
图3－16b
图3－19
图3－20
• 若选用曲柄滑块机构中滑块3作机架（图316c），即演化成移动导杆机构（或称定块 机构）。 • 它应用于手摇卿筒（图3—21）和双作用式 水泵等机械中。
图3—21
图3-16c
（3）变化双移动副机构的机架
• 在图3-15和图3-22a所示的具有两个移动副的四杆机 构中，是选择滑块4作为机架的，称之为正弦机构， 这种机构在印刷机械、纺织机械、机床中均得到广 泛地应用，例如机床变速箱操纵机构、缝纫机中针 杆机构（图3—22d）；
铰链四杆机构可分为以下三种类型
1、曲柄摇杆机构
• 铰链四杆机构的两连架杆中一个能作整 周转动，另一个只能作往复摆动的机构。
2、双曲柄机构
铰链四杆机构的两连架杆均能作整周转 动的机构。
• 在双曲柄机构中，若相对两杆平行相 等，称为平行双曲柄机构（图3－9）。 这种机构的特点是其两曲柄能以相同 的角速度同时转动，而连杆作平行移 动。图3－10a所示机车车轮联动机构 和图3－10b所示的摄影平台升降机构 均为其应用实例。
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 3－11
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。
平面四杆机构的演化及应用
平面四杆机构的演化及应用姓名：高伟班级：环工0801学号：200829090119基本概念(1)平面连杆机构定义：由若干构件通过低副（铰链或滑道）连接而成的机构。
因构件形状多呈杆状，所以称连杆机构,各构件间的相对运动均在同一平面或平行平面内运动的连杆机构称为平面连杆机构。
(2)平面连杆机构的特点：1.能够进行多种运动形式的转换；2.构件之间的运动副一般为滴副,低副两元素为面接触，单位面积上的压力较小，磨损较慢，可以承受较大载荷；3.两构件接触表面是圆柱面或平面，制造容易；4.运动副磨损后的间隙无法自动补偿,容易积累误差,运动中的惯性力难以平衡，不适用于高速场合;5.不易精确的实现复杂的运动规律。
(4)平面连杆机构的应用：三构件用转动副联接起来，不能成为机构。
故含转动副的平面连杆机构至少由四杆组成。
全部是转动副联接而组成的平面四杆机构称为全铰链四杆机构,连杆机构中的构件常称为杆。
工程中应用最广泛的是平面四连杆机构。
许多平面多杆机构均是在此基础上，通过添加一些杆件系统而构成。
各种机器和仪器中，例如金属加工机床、起重运输机械、采矿机械、农业机械、交通运输机械和仪表等。
二、四杆机构的基本型式及演化平面四杆机构的基本型式是铰链四杆机构。
其它型式的四杆机构都可看成是在它的基础上通过演化而成的。
由四个构件用铰链连接而成的机构称为铰链四杆机构。
如图所示，机构中固定不动的构件AD称为机架，与机架相连的构件AB和CD称为连架杆。
如果连架杆能绕轴线作360o的回转运动，称为曲柄；若只能在某一角度(小于360°)内摆动，称为摇杆。
与机架不相连接的构件BC称为连杆。
铰链四杆机构可按有无曲柄、摇杆，分为以下三种基本型式。
1、曲柄摇杆机构定义：在铰链四杆机构中，若两连架杆之一为曲柄，另一个是摇杆，此机构称为曲柄摇杆机构。
应用：在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，可将曲柄的连续回转运动转换成摇杆的往复摆动。
如雷达天线俯仰角调整机构。
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。
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平面四杆机构的类型特点及应用概念平行四杆机构的特点是固定杆和活动杆平行且相等长度，其中两个固定连接点和两个活动连接点分别位于固定杆的两端和活动杆的两端。
它的运动可以实现平行移动，适用于汽车悬挂系统、工艺机械等领域。
正交四杆机构的特点是固定杆和活动杆相交且相等长度，其中两个固定连接点和两个活动连接点分别位于固定杆的两端和活动杆的两端。
它的运动可以实现直线运动，适用于推动机械、绞车等领域。
菱形四杆机构的特点是固定杆和活动杆两两相交且相等长度，其中两个固定连接点和两个活动连接点分别位于固定杆的两端和活动杆的两端。
它的运动可以实现平行移动和旋转运动，适用于啮合机构、制造机械等领域。
推动机构的特点是固定杆和活动杆两两平行且相等长度，其中两个固定连接点和两个活动连接点分别位于固定杆的两端和活动杆的两端。
它的运动可以实现直线运动，适用于传动机构、物料输送机械等领域。
平面四杆机构的应用非常广泛。
它可以用于制造机械、工艺机械、汽车悬挂系统、绞车、传动机构、物料输送机械等领域。
在制造机械中，平面四杆机构常用于构建精密机床，如铣床、钻床等。
在工艺机械中，平面四杆机构常用于构建织机、纺机等。
在汽车悬挂系统中，平面四杆机构可以实现汽车悬挂系统的运动，提高汽车悬挂性能。
在绞车中，平面四杆机构可以用于提升和绞丝等工作。
在传动机构中，平面四杆机构可以用于实现直线传动和转动传动。
在物料输送机械中，平面四杆机构可以用于实现物料的输送和分拨。
总之，平面四杆机构具有多种类型和特点，适用于多个领域的应用。
它可以实现复杂的运动轨迹，广泛应用于制造机械、工艺机械、汽车悬挂系统、绞车、传动机构、物料输送机械等领域。