四杆机构的基本类型
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。
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。
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。
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。
四杆机构基本类型的判别方法
四杆机构基本类型的判别方法四杆机构是机械工程中常见的机构之一，它由四个连杆组成，其中两个连杆通过一个移动副连接在一起，形成一个闭合的四边形，另外两个连杆与这个四边形相连接。
根据连接方式的不同，四杆机构可以分为四种基本类型，分别是平行四杆机构、曲柄摇杆机构、夹杆机构和双曲杆机构。
下面将介绍四杆机构基本类型的判别方法。
1.判别平行四杆机构：平行四杆机构是指四杆机构中存在一对平行的连杆。
为了判别一个机构是否为平行四杆机构，可以采用以下步骤：（1）确定四杆机构的连杆长度和运动副类型；（2）找出连杆长度相等的两个连杆；（3）判断这两个连杆是否平行，可以通过计算两个连杆的法线向量来判断是否平行。
2.判别曲柄摇杆机构：曲柄摇杆机构是指四杆机构中存在一个连杆能够做直线运动，而其他三个连杆则固定在曲柄上。
为了判别一个机构是否为曲柄摇杆机构，可以采用以下步骤：（1）确定四杆机构的连杆长度和运动副类型；（2）找出一个连杆的运动副是旋转副，而其他三个连杆的运动副是滑动副；（3）判断这个连杆的运动副轴线是否与其他连杆的轴线有交点，如果有则说明这个连杆是曲柄。
3.判别夹杆机构：夹杆机构是指四杆机构中存在两个连杆固定在一个连杆上，并且这两个连杆可以夹紧或松开。
为了判别一个机构是否为夹杆机构，可以采用以下步骤：（1）确定四杆机构的连杆长度和运动副类型；（2）找出连杆连接方式，看是否有两个连杆固定在一个连杆上；（3）通过分析机构的运动学性质，判断这两个连杆是否可以夹紧或松开，例如通过计算连杆的角度或者线速度比较。
4.判别双曲杆机构：双曲杆机构是指四杆机构中存在两对连杆，其中一个连杆可以做旋转运动，另一个连杆可以做往复运动，而其他两个连杆则固定在此连杆上。
（1）确定四杆机构的连杆长度和运动副类型；（2）找出两个连杆的运动副是旋转副，另一个连杆的运动副是滑动副，而剩下一个连杆的运动副可能是旋转副或滑动副；（3）通过分析机构的运动学性质，判断其中一个连杆的运动副是否可以做往复运动，例如通过计算连杆的角度或者线速度比较。
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. 引言平面四杆机构是一种常见的机械结构，由四根连杆组成，在平面内相互连接。
它具有简单、稳定、可靠的特点，在工程设计中广泛应用。
本文将介绍平面四杆机构的三种基本类型，包括连杆型、曲杆型和双曲杆型。
通过对这三种类型的详细介绍，我们可以更好地理解平面四杆机构的原理和应用。
2. 连杆型平面四杆机构连杆型平面四杆机构是最简单的一种类型，由四根等长连杆组成，每根连杆的两端通过铰链连接。
这种机构的特点是连杆的长度及相对位置不变，使得机构保持稳定的平面形状。
连杆型机构的基本结构示意图如下：该机构的机构运动学可以用迎角法进行分析，在给定一根连杆的运动状态时，可以由其他连杆的角度相互计算得出。
该机构的运动特点是存在一个固定点，该点使得机构保持平衡。
连杆型机构广泛应用于各种机械装置中，如拖拉机的传动机构、升降机构等。
3. 曲杆型平面四杆机构曲杆型平面四杆机构是基于曲轴概念发展起来的，其连杆的长度和相对位置随着机构的运动而发生变化。
曲杆型机构的基本结构示意图如下：曲杆型机构的运动学分析相对复杂，需要考虑连杆长度的变化对机构运动的影响。
由于连杆的长度和连接方式的变化，曲杆型机构可以实现更灵活的运动形式，如转动、滑动等。
这使得曲杆型机构在某些特定的应用场合中具有独特的优势，比如操纵机构、自动控制装置等。
4. 双曲杆型平面四杆机构双曲杆型平面四杆机构是连杆型和曲杆型的结合体，它由两根连杆和两段曲杆组成。
双曲杆型机构的基本结构示意图如下：双曲杆型机构的运动学分析更加复杂，需要考虑连杆长度和曲杆长度的变化对机构运动的影响。
由于连杆和曲杆的优势结合，双曲杆型机构可以实现更多种类的运动形式，如旋转、平移、摆动等。
这使得双曲杆型机构在一些精密机械装置中得到广泛应用，如机械手臂、模具装置等。
5. 比较与应用三种基本类型的平面四杆机构在结构和运动学分析上存在一些共同点和不同点。
连杆型机构结构简单，运动学分析较为容易；曲杆型机构结构复杂，运动学分析相对困难；双曲杆型机构结合了连杆和曲杆的优势，运动形式更丰富。
平面四杆机构的类型及应用
连杆机构的特点：优点：运动副单位面积所受的压力小且面接触受力小，便于润滑，磨损小；制造方便。
缺点：设计复杂误差大。
工作效率低。
平面四杆机构的基本类型——铰链四杆机构1、曲柄摇杆机构（1）曲柄：1作360°周转运动，（2）摇杆：3作往复摆动，主动件可以为曲柄，也可以为摇杆。
右面机构中摇杆的摆角为60°，作小于360的运动（3）连杆：连接曲柄与摇杆的杆件(4)连架杆：连接机架与连杆的杆件。
曲柄摇杆机构：两连架杆中一个为曲柄另一个为摇杆的铰链四杆机构双曲柄机构：两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构双摇杆机构：两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构平行四边形机构平行四边形机构是双曲柄机构的一个特例。
组成四边形对边的构件长度分别相等。
从动曲柄3和主动曲柄1的回转方向相同，角速度时时相等双摇杆机构：构件1和3都作往复摆动，一般主动摇杆作等速摆动，从动摇杆作变速摆动。
平面四杆机构的演化形式(Ⅰ)——含一个移动副的四杆机构曲柄滑块机构正置曲柄滑块机构滑块(slider)铰链点的运动方位线通过曲柄转动中心，滑块动程(pitch)等于两倍曲柄1的长度，无急回运动特性。
主动件可以为曲柄，也可以为滑块。
偏置曲柄滑块机构滑块铰链点的运动方位线不通过曲柄转动中心，偏距(offset)为e,滑块动程大于两倍曲柄长度，有急回运动特性导杆机构转动导杆机构曲柄1和导杆3都能作360°周转运动，主动曲柄作等速转动，从动导杆作变速转动，摆动导杆机构曲柄1作360°周转运动，摆动导杆3作往复摆动，且有较大的急回运动特性曲柄摇块机构移动导杆机构构件2作往复摆动，构件4在滑块中作往复移动。
2 平面连杆机构的工作特性1、转动副为整转副的充分必要条件急回运动和行程速比系数原动曲柄转动一周过程中，有两次与连杆共线，即重叠共线和拉直共线，摇杆两个极限位置分别为C1D和C2D。
曲柄AB以等角速度ω顺时针转过α1角由位置AB1转到位置AB2，摇杆从C1D摆到C2D,摆角为φ，所需时间为t1，C点平均速度为V1。
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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。