平面四杆机构的基本类型
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。
考研机械原理试卷真题
考研机械原理试卷真题一、选择题（每题2分，共20分）1. 机械原理中，机构的自由度是指：A. 机构的零件数B. 机构的运动副数C. 机构能够实现的独立运动数D. 机构的约束数2. 以下哪个不是平面四杆机构的基本类型？A. 双曲柄机构B. 双摇杆机构C. 曲柄摇杆机构D. 曲柄滑块机构3. 机械系统中，传动比是指：A. 驱动轮与从动轮的转速比B. 驱动轮与从动轮的直径比C. 驱动轮与从动轮的周长比D. 驱动轮与从动轮的力矩比4. 在机械设计中，静平衡是指：A. 零件在静止状态下的平衡B. 零件在运动状态下的平衡C. 零件在受到外力作用时的平衡D. 零件在受到内力作用时的平衡5. 以下哪个是机械传动中常见的传动方式？A. 齿轮传动B. 液压传动C. 磁力传动D. 风力传动6. 机械原理中，运动副的类型不包括：A. 转动副B. 滑动副C. 滚动副D. 振动副7. 机械原理中，平面机构的自由度计算公式是：A. F = 3n - 2p - φB. F = 3n - 2p + φC. F = 2n - p - φD. F = 2n - p + φ8. 以下哪个不是机械原理中常见的运动副？A. 铰链B. 螺旋C. 滑块D. 凸轮9. 机械原理中，平面四杆机构的死点位置是指：A. 曲柄的最低点B. 曲柄的最高点C. 曲柄的平衡位置D. 曲柄的任何位置10. 在机械设计中，动平衡是指：A. 零件在静止状态下的平衡B. 零件在运动状态下的平衡C. 零件在受到外力作用时的平衡D. 零件在受到内力作用时的平衡二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述平面四杆机构的基本特性及其应用场景。
2. 描述机械传动比的计算方法及其在机械设计中的重要性。
3. 解释静平衡和动平衡的区别，并举例说明它们在机械设计中的应用。
三、计算题（每题25分，共50分）1. 已知一平面四杆机构，其中AB为曲柄，BC为连杆，CD为摇杆，AD为机架。
当AB的长度为200mm，BC的长度为300mm，CD的长度为400mm，求该机构的最小传动角，并说明其意义。
四杆机构的基本类型
四杆机构的基本类型
四杆机构是一种常见的机械手臂，由四根轴和四个活动构成，能够实现六自由度（6-DOF）运动，是一种应用广泛的机械臂结构。
其设计原理是：在定义基准点和方向后，通过改变四根轴的转动和夹角，改变关节的位置和姿态，实现不同位置的机械物体的抓取和定位。
常见的四杆机构分为两种：1)串联式四杆机构。
所谓串联式，指的是由四根轴拼接连接而成，主轴的自由度有四个，穿越关节的自由度有两个，其中，一个是回转轴，另一个是摆动轴。
串联式四杆机构的设计简单灵活，造价低廉，对空间和负载要求比较低，是一种广泛应用的机械服务结构。
2)平行式四杆机构。
所谓平行式，指的是每个关节的轴线都是平行的，从而可以减少回转关节拐角处的摩擦，从而提高机械精度和使用寿命，但由于四杆架的整体尺寸较大，常见于较大型的占地面积的机械服务机械上。
四杆机构的活动臂可以实现六自由度（6-DOF）运动，具有一至六自由度的灵活性。
其常见应用有：机器人手臂、切割机、焊接机、注塑机、主轴维修机械等等。
机械臂做出在四杆机构的比较复杂的多DOF运动，需要将四个轴的速度和位置进行逻辑控制，而对应的驱动程序也复杂得多，需要将控制系统与机械系统、位置传感器进行一定的结合。
机械级精度高，性能稳定，能够满足人的要求，由于其具有高精度的性能，深受应用于精密复杂的工业生产活动中。
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。
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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§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。
机械原理NO[1].12 8-3 平面四杆机构的基本知识--2
![机械原理NO[1].12 8-3 平面四杆机构的基本知识--2](https://img.taocdn.com/s3/m/f4a7b4b6e87101f69f319596.png)
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
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平面四杆机构是一种常见的机械结构，由四个连杆组成，可以实现转动和传递力量。
根据其连杆排列方式和运动特点，平面四杆机构可以分为以下几种基本类型：
四杆平行机构：四个连杆平行排列的机构，常见的形式是平行四边形。
四杆平行机构具有简单结构和稳定性好的特点，在工程和机械设计中广泛应用。
四杆平行滑块机构：四个连杆中有一个是滑块，可以在平面内作直线运动。
这种机构常见的应用是在平面上实现直线运动，如印刷机的工作台。
四杆旋转机构：四个连杆可以围绕一个固定点旋转，形成一个封闭的轨迹。
这种机构常见的形式是摇杆机构或曲柄摇杆机构，常用于发动机的活塞运动转化为旋转运动。
四杆转动滑块机构：四个连杆中有一个是滑块，可以在平面内作转动运动。
这种机构常见的应用是实现旋转运动和直线运动的转换，如某些机床的进给机构。
这些基本类型的平面四杆机构都具有不同的运动特点和应用场景。
根据具体的工程需求和设计要求，可以选择合适的平面四杆机构类型，并进行优化和改进，以满足特定的运动和力学要求。