四杆机构的组成
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。
基于matlab的四杆机构运动分析
基于matlab的四杆机构运动分析一、四杆机构基本概念四杆机构是一种通过变换连杆长度，改变机构运动形态的机械系统。
四杆机构通常由固定连杆、推动连杆、连接杆和工作连杆四个连杆组成，其中固定连杆和推动连杆固定不动，连接杆和工作连杆则沿固定轴线的方向做平动或旋转运动。
四杆机构的基本构造如下图所示：四杆机构的四个连杆的长度和构造参数，以及驱动机构的运动决定了机构的运动特性。
在进行四杆机构运动分析时，需要通过求解运动学关系式和动力学方程，得到连杆的运动规律和力学特性。
二、四杆机构运动学分析1.运动学基本方程四杆机构的运动学分析基本方程是连杆长度变化的定理，即:l₁²+l₂²-2l₁l₂cosθ₂=l₃²+l₄²-2l₃l₄cosθ₄其中，l₁，l₂分别为固定连杆和推动连杆长度；l₃，l₄分别为连接杆和工作连杆长度；θ₂，θ₄分别为推动连杆和工作连杆的夹角。
2.运动学求解方法根据四杆机构运动学基本方程，可以求解机构中任意连杆的角度和位置，从而分析机构运动规律。
在matlab程序中，运动分析可以采用分析法或图解法。
分析法通常采用向量法或坐标法，即将四杆机构中各连杆和运动副的运动量表示为向量或坐标，然后根据连杆长度变化的定理，求解四个未知角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄。
图解法则先通过画图确定机构的运动规律，在图上求解连杆的角度。
比如可以采用伯格（Bourgeois）图法或恰普利恩（Chaplygin）图法等。
四杆机构动力学分析基本方程包括平衡方程和力平衡方程。
平衡方程：当四杆机构处于平衡状态时，连杆的受力关系可以表示为：ΣF=0其中ΣF为各连杆受力的合力。
ΣF=m×a其中，m为每个连杆的质量，a为连杆的加速度。
四杆机构动力学求解方法以matlab为工具，可借助matlab的求解器完成求解。
具体可以利用matlab的优化工具箱、控制工具箱和系统动态学工具箱等，来实现机构模型的动态模拟、仿真和优化设计。
铰链四杆机构的组成及基本形式
工作原理：通过电 机驱动铰链四杆机 构实现雷达天线的 调整
应用领域：军事、 航空、航海等领域 的雷达系统
特点：结构简单、 调整精度高、可靠 性强
缝纫机脚踏板机构
工作原理：脚踏板通过连杆 带动曲柄转动曲柄通过摇杆 带动缝纫机针头运动
组成：包括脚踏板、连杆、 曲柄、摇杆等部件
应用：广泛应用于各种缝纫 机中实现缝纫机的自动控制
死点位置的形成：当机构的两个连杆共线时机构无法继续运动形成死点位置。
死点位置的数量：铰链四杆机构有4个死点位置分别在机构的4个极限位置。
死点位置的影响：死点位置的存在会影响机构的运动性能需要避免或利用死点位置来优 化机构的设计。
Prt Five
铰链四杆机构的实 际应用
牛头刨床机构
牛头刨床是一 种常见的机械 加工设备主要 用于刨削平面
压力角和传动角的关系：压力角和传动角是铰链四杆机构运动特性的重 要参数它们之间的关系决定了机构的运动特性 压力角和传动角的应用：在设计铰链四杆机构时需要根据压力角和传动 角的关系来选择合适的机构形式以实现预期的运动特性
死点位置
死点位置：铰链四杆机构在运动过程中某些位置会导致机构无法继续运动这些位置被称 为死点位置。
铰链四杆机构的组成及 基本形式
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汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 铰 链 四 杆 机 构 的 基
本形式
05 铰 链 四 杆 机 构 的 实
际应用
02 铰 链 四 杆 机 构 的 组 成
04 铰 链 四 杆 机 构 的 运 动特性
Prt One
单击添加章节标题
Prt Two
铰链四杆机构的组 成
特点：结构简单、操作方便、 易于维护
四连杆机构的定义和作用
四连杆机构的定义和作用
四连杆机构是一种由四个连杆构成的机械装置，其结构简
单、可靠性高、运动稳定，广泛应用于工业自动化、机器
人技术、航天航空等领域。
四连杆机构主要由四个连杆组成，分别是定连杆、摇杆、
曲柄、活塞。
其中，定连杆和摇杆固定在机架上，曲柄和
活塞则可以相对运动。
通过曲柄的旋转，驱动活塞做往复
直线运动，从而实现能量的转换和传递。
四连杆机构的主要作用有以下几个方面：
•转换运动形式：四连杆机构可以将旋转运动转换为直线往复运动，广泛应用于内燃机、气动机等发动机中。
•调节运动速度：通过改变曲柄的旋转角速度，可以实现活塞的往复速度调节，从而满足不同工况下的运动需求。
•控制机构运动：通过调整连杆长度和连接方式，可以实现四连杆机构的运动控制和调节，从而提高自动化生产线的工作效率。
•作为机器人关节：四连杆机构可以被用作各种类型机器人的关节，实现机器人的运动与姿态变换。
总之，四连杆机构是一种具有广泛应用前景的机械装置，
其稳定性高、精度高、可靠性强的特点将为工业自动化、
机器人技术、航天航空等领域的发展带来更加广阔的空间。
四杆机构的组成
根据两个连架杆能否成为曲柄， 根据两个连架杆能否成为曲柄，铰链四杆机构可 分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、 分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双 摇杆机构。 摇杆机构。
曲柄摇杆机构特点是：既能将曲柄的整周转动变 特点是：
换为摇杆的往复摆动， 换为摇杆的往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换 为曲柄的连续回转运动。 为曲柄的连续回转运动。 例如：搅拌机、缝纫机等。 例如：搅拌机、缝纫机等。 的特点是： 双曲柄机构的特点是：能将等角速度转动转变为 周期性的变角速度转动。 周期性的变角速度转动。 例如：惯性筛、挖掘机（平行四边形机构）、车 例如：惯性筛、挖掘机（平行四边形机构）、车 ）、 门启闭机构（反平行四边形机构） 门启闭机构（反平行四边形机构）等。 的特点是： 双摇杆机构的特点是：两个连架杆均为摇杆 。 例如：起重机、电风扇摇头机构等。 例如：起重机、电风扇摇头机构等。
平面四杆机构的类型及应用
曲柄摇杆机构 平 面 四 杆 机 构 铰链四杆机构 双曲柄机构 全转动副) (全转动副) 双摇杆机构 曲柄滑块机构 含有移动副 的平面四杆 机构 曲柄导杆机构 曲柄摇块机构 移动导杆机构
铰链四杆机构
铰链四杆机构中， 固定不动的构件为机架 机架； 铰链四杆机构中 ， 固定不动的构件为 机架 ； 与机架相 连架杆， 联的构件为连架杆 连架杆中， 联的构件为 连架杆 ， 连架杆中 ， 能绕机架的固定铰链 作整周转动的称为曲柄 曲柄， 作整周转动的称为 曲柄 ， 仅能在一定角度范围内往复 摇杆； 摆动的称为摇杆 摆动的称为 摇杆 ； 联接两连架杆且不与机架直接相联 的构件称为连杆。 的构件称为连杆。 连杆
平面连杆机构
平面连杆机构
定义：若干个刚性构件用平面低副联接而成的机构, 定义：若干个刚性构件用平面低副联接而成的机构,也 可称为平面低副机构。 可称为平面低副机构。 优点：1.能够实现多种运动形式的转换，也可以实现各 优点：1.能够实现多种运动形式的转换， 能够实现多种运动形式的转换 种预定的运动规律和复杂的运动轨迹， 种预定的运动规律和复杂的运动轨迹，容易满足生产中 各种动作要求；2.构件间接触面上的比压小 易润滑、 构件间接触面上的比压小、 各种动作要求；2.构件间接触面上的比压小、易润滑、 磨损轻、适用于传递较大载荷的场合；3.机构中运动副 磨损轻、适用于传递较大载荷的场合；3.机构中运动副 的元素形状简单、易于加工制造和保证精度。 的元素形状简单、易于加工制造和保证精度。 缺点：1.只能近似地满足给定的运动规律和轨迹要求， 缺点：1.只能近似地满足给定的运动规律和轨迹要求， 只能近似地满足给定的运动规律和轨迹要求 且设计比较复杂； 运动构件产生的惯性力难以平衡， 且设计比较复杂；2. 运动构件产生的惯性力难以平衡， 高速时会引起较大的振动，因此常用于速度较低的场合。 高速时会引起较大的振动，因此常用于速度较低的场合。 命名:根据所含有构件的数目。如四杆机构， 命名:根据所含有构件的数目。如四杆机构，多杆机构 五杆机构、六杆机构) (五杆机构、六杆机构)。本章主要研究平面四杆机构的 类型、基本性质和设计方法。 类型、基本性质和设计方法。
四杆机构的组成
2 ) 双曲柄机构 如果铰链四杆机构中的两个连架杆都能作 360°整周回转，则这种机构称为双曲柄机构。 在双曲柄机构中，若两个曲柄的长度相等，机 架与连架杆的长度相等（，这种双曲柄机构称 为平行双曲柄机构。 蒸汽机车轮联动机构，是平行双曲柄机构的应 用实例。平行双曲柄机构在双曲柄和机架共线 时，可能由于某些偶然因素的影响而使两个曲 柄反向回转。机车车轮联动机构采用三个曲柄 的目的就是为了防止其反转。
上述两条件必须同时满足， 上述两条件必须同时满足，否则机构中无曲柄 存在。根据曲柄条件，还可作如下推论： 存在。根据曲柄条件，还可作如下推论： （ 1 ） 若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度 之和必小于或等于其余两杆长度之和， 之和必小于或等于其余两杆长度之和，则可能 有以下几种情况： 有以下几种情况： 以最短杆的相邻杆作机架时， a ． 以最短杆的相邻杆作机架时 ， 为曲柄摇杆 机构； 机构； 以最短杆为机架时，为双曲柄机构； b．以最短杆为机架时，为双曲柄机构； 以最短杆的相对杆为机架时， c ． 以最短杆的相对杆为机架时 ， 为双摇杆机 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， 和大于其余两杆长度之和，则不论以哪一杆为 机架，均为双摇杆机构。 机架，均为双摇杆机构。
铰链四杆机构的演化
1．曲柄滑块机构 在曲柄摇杆机构中，如果以一个移动副 代替摇杆和机架间的转动副，则形成的 机构称为曲柄滑块机构。 它能把回转运 动转换为往复 直线运动，或 作相反的转变
图6—14
2．导杆机构
a 曲柄摇杆机构 构
b 导杆机构
c 摆动滑块机构
d 固定滑块机
急回特性和行程速比系数
曲柄摇杯机构中， 当曲柄A B沿顺时针方向以等角速度转过φ1时，摇杆 CD自左极限位置C1D摆至右极位置C2D，设所需时间 为 t1，C点的明朗瞪为 V1； 而当曲柄AB再继续转过φ2时，摇杆CD自C2D摆回至 C1D，设所需的时间为 t2，C点的平均速度为 V2。 由于φ1＞φ2，所以 t1＞t2 ,V2＞Vl。由此说明：曲柄 由此说明： 由此说明 AB虽作等速转动 ， 而摇杆 虽作等速转动， 虽作等速转动 而摇杆CD空回行程的平均速度却 空回行程的平均速度却 大于工作行程的平均速度， 大于工作行程的平均速度 ， 这种性质称为机构的急回 特性。 特性。
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
机械原理课件之四杆机构受力分析
通过解方程，求解出各个连杆的受力大小和方向。
四杆机构受力分析的案例研究
案例1
案例2
分析一台工业机械中的四杆机构， 确定各个连杆的受力情况。
在一个机器人手臂中应用四杆机 构，研究其受力和应力分析。
案例3
通过受力分析，优化四杆机构的 设计，提高其工作效率。
结论和总结
四杆机构受力分析是机械工程领域的重要研究方向之一。它不仅可以帮助我 们了解四杆机构的工作原理，还可以指导我们设计更优秀的机械系统。
四杆机构的组成和基本结构
连杆
四杆机构由四根连杆组成，包括两个边连杆和两个角连杆。
铰链
连杆通过铰链连接，使得四杆机构能够实现运动。
驱动装置
驱动装置为四杆机构提供动力，使其能够完成特定任务。
四杆机构的运动分析
1
自由度
四杆机构的自由度取决于连杆的个数和铰链的类型。
2
运动类型
四杆机构可以实现旋转、平动和复杂的运动。
3
工作轨迹
通过对四杆机构的运动分析，可以得到工作轨迹的方程。
四杆机构受力分析的基本原理
四杆机构受力分析的基本原理是根据静力学的原理，通过分析力的平衡条件 来确定各个连杆的受力情况。
四杆机构受力分析的方法和步骤1 建立坐标系确定来自适的坐标系，便于受力分析的计算。
2 列写平衡方程
根据力的平衡条件，列写各个连杆的受力方程。
机械原理课件之四杆机构 受力分析
这篇课件将详细介绍四杆机构的受力分析。从概述四杆机构的基本原理开始， 到运动分析和受力分析的具体方法，最后通过案例研究加深理解。让我们一 起来探索吧！
四杆机构的概述
四杆机构是一种常见的机械连杆机构，由四根连杆组成。它具有简单的结构 和广泛的应用领域，是研究机械原理的重要组成部分。
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。
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四杆机构的组成
四杆机构是一种常见的机械结构，由四根杆件和若干个铰链连接而成。
它具有多种运动特性，可以用于实现各种机械装置的运动传动和控制。
下面将介绍四杆机构的组成部分及其作用。
1. 固定杆件：四杆机构中的固定杆件用于固定整个机构，使其保持稳定。
它通常是一个不参与运动的杆件，起到支撑和固定其他杆件的作用。
2. 连接杆件：连接杆件是四杆机构中的重要组成部分，它连接着其他杆件，并且具有一定的长度和刚度。
连接杆件的长度和形状决定了机构的运动特性，可以通过调整连接杆件的长度和角度来改变机构的运动轨迹和速度。
3. 铰链：铰链是四杆机构中的连接元件，它能够使杆件在连接处可以相对旋转。
铰链的作用是允许杆件之间的相对运动，同时保持连接的稳定。
在四杆机构中，铰链通常由销钉或轴承等元件构成。
4. 操纵杆件：操纵杆件是四杆机构中用于传递输入力或运动的杆件。
它通常与外部输入力或运动源相连，通过操纵杆件的运动来控制整个机构的运动。
操纵杆件的长度和形状可以根据具体的应用需求进行设计。
四杆机构的组成部分相互配合，通过铰链的连接和操纵杆件的运动，
实现了机构的运动传动和控制。
四杆机构具有多种运动特性，包括旋转、平移、摇摆等，可以用于实现各种机械装置的运动机构，如摇杆机构、连杆机构等。
四杆机构的应用非常广泛。
在工程领域中，它常用于设计和制造各种机械装置，如发动机、机床、机械手臂等。
在生活中，四杆机构也可以见到，如门窗的开关、自行车的脚踏板等。
四杆机构的设计和分析需要考虑多个因素，如杆件的长度和形状、铰链的位置和类型、操纵杆件的运动方式等。
四杆机构是一种重要的机械结构，由固定杆件、连接杆件、铰链和操纵杆件组成。
它具有多种运动特性，可用于实现各种机械装置的运动传动和控制。
四杆机构的设计和分析需要考虑多个因素，以满足具体的应用需求。
通过合理的设计和优化，四杆机构能够发挥出其优势，实现各种复杂的运动任务。