铰链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。
铰链四杆机构的基本类型
双摇杆机构
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铰链四杆机构的应
曲柄摇杆机两连架杆。
连杆
连架杆 曲柄
连架杆 摇杆
机架
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三、铰链四杆机构的基本类型
根据两连架杆的是曲柄还是摇杆， 将铰链四杆机构分为：
❖ 曲柄摇杆机构 ❖ 双曲柄机构 ❖ 双摇杆机构
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曲柄摇杆机构
主动曲柄等速转动,从动摇 杆变速摆动。
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双曲柄机构
主动曲柄等速回转, 从动曲 柄变速回转。
特殊的双曲柄机构： 正平行四边形 反平行四边形
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平行四边形机构
正平行四边形
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反平行四边形
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双摇杆机构
主、从动摇杆等速摆动。
鹤式起重机
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双摇杆机构
飞机起落架
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铰链四杆机构的应用
曲柄摇杆机构
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铰链四杆机构的应用
5、铰链四杆机构 构件间用四个转动副相连的平面四杆机构。
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以下是铰链四杆机构？
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以下是铰链四杆机构？
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二、铰链四杆机构的组成
固定构件--机架:固定不动的杆; 可动构件 连架杆:以转动副与机架相连的杆;
曲柄:能整圈旋转的连架杆;
摇杆:只能绕运动副轴线摆动的连架杆;
动、移动)
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一、概 述
缺点: •累积误差大，不易准确实现复杂运动； •运动产生的惯性力难以平衡，因此常用 于低速场合。
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铰链四杆机构各类变形情况
/jxsj/wang_luo_ke_cheng/2/2.1.htm
2012-8-14
2.1 铰链四杆机构的基本类型及运动特性
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二、四杆机构的运动特性
1.转动副为整转副的条件 机构中具有整转副的构件是关键构件，因为只有这种构件才有可能用电机等连续转动的装置来驱动。 若具有整转副的构件是与机架铰接的连架杆，则该构件即为曲柄。 以图示的铰链四杆机构为例，说明转动副为整转副的条件：
b. 反平行四边形机构 两曲柄长度相同，而连杆与机架不平行的铰链四杆机构，称为反平行四边形机构。如图示。
/jxsj/wang_luo_ke_cheng/2/2.1.htm
2012-8-14
2.1 铰链四杆机构的基本类型及运动特性 应用实例： 汽车车门开闭机构：
搅拌器机构： /jxsj/wang_luo_ke_cheng/2/2.1.htm 2012-8-14
2.1 铰链四杆机构的基本类型及运动特性
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（2）双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄，称为双曲柄机构。
通常情况下，当主动曲柄连续等速转动时，从动曲柄一般不等速转动。 应用实例： 惯性筛机构：
动件的往复摆角均为 。由图可以看出，曲柄相应的两个转角φ1和φ2为：
式中，θ为摇杆位于两极限位置时曲柄两位置所夹的锐角，称为极位夹角。 急回特性：摇杆回程平均速度大于工件行程的平均速度。 表示急回特性的程度用行程速比系数K表示，则
K
如已知K，即可求得极位夹角θ，即
m 2 t1 1 180 m1 t 2 2 180
2.1 铰链四杆机构的基本类型及运动特性
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除以上分析方法外，机构成为双摇杆机构时，LAB 的取值范围亦可用以下方法得到：对于以上给定的 杆长，若能构成一个铰链四杆机构，则它只有三种类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。故分 析出机构为曲柄摇杆机构、双曲柄机构时LAB 的取值范围后，在0～220mm之内的其余值即为双摇杆机构时 LAB 的取值范围。 例2： 图示的插床用转动导杆机构（导杆AC 可作整周转动），已知LAB =50mm， LAD =40mm，行程速度变 化系数K=2。求曲柄BC的长度LBC 及插刀P的行程s。
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。
铰链四杆机构类型
铰链四杆机构类型铰链四杆机构类型一、常见的铰链四杆机构铰链四杆机构是一种以驱动活塞活动的机构，通过其上的铰链的存在，通过控制发动机的活塞活动，就可以达到控制活塞的运动，从而实现活塞的控制。
常见的铰链四杆机构有拉杆结构、曲臂结构、拉杆曲臂结构和蜗杆结构等。
1、拉杆结构拉杆结构的铰链四杆机构，主要是通过拉杆对活塞进行控制，并且控制的运动也是活塞的前后运动，其具有精度高、操作简单、可靠性强等特点，常用于实验室分析仪器和包装机、模具机等设备中。
2、曲臂结构曲臂结构的铰链四杆机构，主要是将四杆作为曲臂的形式，通过其形成的曲线上的活塞的运动，从而实现活塞的控制，其动作范围比较大，但是控制的准确性相对于拉杆结构会有所损失。
因此该结构通常用于大范围控制应用中，如工业控制、气动机等。
3、拉杆曲臂结构拉杆曲臂结构的铰链四杆机构，是将拉杆结构和曲臂结构相结合，形成的一种结构，它既可以控制活塞的前后运动，也可以控制活塞沿曲线运动，是拉杆结构和曲臂结构的一种结合，其具有控制动作范围大，可靠性高的特点。
4、蜗杆结构蜗杆结构的铰链四杆机构，主要是通过蜗杆的形成，连接四杆，从而实现活塞的控制，它可以同时满足活塞的前后运动和沿着曲线路径运动，其具有控制动作范围广，精确度高，可靠性强等特点。
二、铰链四杆机构的优点1、结构简单，操作简便，维护方便；2、控制精度高，可以实现稳定的速度变化；3、可以实现小型化、节能；4、可以实现曲线路径的快速控制；5、在恒定载荷下，可以满足较长的寿命要求。
三、铰链四杆机构的应用1、工业控制：铰链四杆机构可以用于工业自动控制系统，实现控制精度高、操作简便、可靠性强的控制。
2、机械包装机：铰链四杆机构可以实现高效的包装生产，提高了包装设备的生产效率。
3、模具机：铰链四杆机构可以控制模具机的运动，实现高效的生产加工。
4、实验室分析仪器：由于铰链四杆机构具有控制精度高、可靠性强等特点，可以实现实验室分析仪器的准确控制。
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。
铰链四杆机构基本类型优秀课件.ppt
• 图所示的汽车偏转车轮转向机构采用了等腰梯形 双摇杆机构。该机构的两根摇杆AB、CD是等长 的，适当选择两摇杆的长度，可以使汽车在转弯 时两转向轮轴线近似相交于其它两轮轴线延长线 某点P，汽车整车绕瞬时中心P点转动，获得各 轮子相对于地面作近似的纯滚动，以减少转弯时 轮胎的磨损。
铰链四杆机构基本类型优秀课件
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特例：平行四边形机构 特征：两连架杆等长且平行，
连杆作平动。
平面连杆机构的类型、特点和分类
AB = CD BC = AD
摄影平台升降机构
机车车轮联动机构
铰链四杆机构基本类型优秀课件
平行四边形机构存在 运动不确定位置。
平面连杆机构的类型、特点和分类
铰链四杆机构基本类型优秀课件
•例 铰链四杆机构ABCD的各杆长度如图2-10所示。 请根据基本类型判别准则，说明机构分别以AB、BC、 CD、AD各杆为机架时属于何种机构。
解：分析题目给出铰链四杆机构知，最短杆为AD = 20，最长 杆为CD = 55，其余两杆AB = 30、BC = 50。
因为 AD＋CD = 20＋55 = 75 AB＋BC = 30＋50 = 80 ＞ Lmin＋Lmax
▲连架杆之一或机架为最短杆。
当满足杆长条件时，其 最短杆上的转动副都是 整转副。
此时，铰链A、B均为 整转副。
铰链四杆机构基本类型优秀课件
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2.压力角和传动角 压力角：作用在从动
平面连杆机构的运动和动力特性
件上的驱动力F与力 作用点绝对速度之间
所夹锐角α。
切向分力 Ft= Fcosα = Fsinγ
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实现多种运动规律和轨迹要求(易实现 易实现
转动、移动 转动、移动)
一、概
缺点: 缺点
述
累积误差大，不易准确实现复杂运动； 累积误差大，不易准确实现复杂运动； 累积误差大 运动产生的惯性力难以平衡，因此常用 运动产生的惯性力难以平衡， 运动产生的惯性力难以平衡 于低速场合。 于低构件常称为杆 连杆机构中的构件常称为杆，一般连杆机构以其所含杆的 数目来命名。最常见的平面连杆机构是---数目来命名。最常见的平面连杆机构是----四杆机构
4、平面四杆机构 具有四个构件(包括机架且机架只能算一个) 具有四个构件(包括机架且机架只能算一个)的平 面连杆机构。 面连杆机构。 5、铰链四杆机构 构件间用四个转动副相连的平面四杆机构。 构件间用四个转动副相连的平面四杆机构。 转动副相连的平面四杆机构
第3章 章
平面连杆机构运动
§3.1 铰链四杆机构的基本类型 §3.2 铰链四杆机构曲柄存在的条件 §3.3 铰链四杆机构的演化 §3.4 平面四杆机构的工作特性
一、概
述
1、连杆机构:由若干刚性构件用低副联接 连杆机构:由若干刚性构件 刚性构件用 而成的低副机构称为连杆机构。 低副机构称为连杆机构 而成的低副机构称为连杆机构。
摇杆:只能绕运动副轴线摆动的连架杆; 只能绕运动副轴线摆动的连架杆;
连杆:不与机架相连的杆,连接两连架杆。 连杆:不与机架相连的杆,连接两连架杆。
连杆 连架杆 曲柄 机架 连架杆 摇杆
三、铰链四杆机构的基本类型
根据两连架杆的是曲柄还是摇杆， 根据两连架杆的是曲柄还是摇杆， 曲柄还是摇杆 将铰链四杆机构分为： 将铰链四杆机构分为：
以下是铰链四杆机构？ 以下是铰链四杆机构？
以下是铰链四杆机构？ 以下是铰链四杆机构？
二、铰链四杆机构的组成
固定构件 --机架:固定不动的杆; --机架:固定不动的杆; 机架 可动构件 连架杆:以转动副与机架相连的杆; 连架杆:以转动副与机架相连的杆; 能整圈旋转的连架杆; 曲柄:能整圈旋转的连架杆;
正平行四边形
反平行四边形
双摇杆机构
从动摇杆等速摆动。 主、从动摇杆等速摆动。
鹤式起重机
双摇杆机构
飞机起落架
铰链四杆机构的应用
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构的应用
双摇杆机构
铰链四杆机构的应
曲柄摇杆机构
空间连杆机构 2.连杆机构 2.连杆机构 平面连杆机构
空间连杆机构 平面连杆机构
以下是平面连杆机构？ 以下是平面连杆机构？
以下是平面连杆机构？ 以下是平面连杆机构？
以下是平面连杆机构？ 以下是平面连杆机构？
一、概
3.平面连杆机构的特点 平面连杆机构的特点 优点: 优点
述
承载大(运动副是面接触 ，便于润滑 运动副是面接触)， 运动副是面接触 制造方便(接触面是圆柱面或平面)，易获得 较高的精度
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
曲柄摇杆机构
主动曲柄等速转动,从动摇 主动曲柄等速转动 从动摇 杆变速摆动。 杆变速摆动。
双曲柄机构
主动曲柄等速回转, 主动曲柄等速回转 从动曲 柄变速回转 回转。 柄变速回转。
特殊的双曲柄机构： 特殊的双曲柄机构： 正平行四边形 反平行四边形
平行四边形机构