铰链四杆机构V
铰链四杆机构的运动特性
2 死点
动手 自己动手制作曲柄摇杆机构和双曲柄机构
观察
问题 解决 办法
观察他们的运动特点，你发现了什么问题？
机构运动到死点后会出现运动不确定的现象，过 死点后可能正转也可能反转。 机构错位排列 ：机车主动轮连动机构 加大惯性：缝纫机踏板机构
智力大比拼
机构是否存在死点取决于: 从动件是否与连杆共线。 克服死点的方法： ⑴机构错位排列，如蒸汽机车车轮连动机构。 ⑵加大惯性，如缝纫机踏板机构。 利用死点工作： ⑴钻床工件加紧机构； ⑵飞机起落架。
θ
φ
智力大比拼
机构有无急回特性取决与: 机构有无极位夹角θ 。 θ 越大，机构的急回特 性越明显. 急回特性的应用： 利用急回特性来缩短 空回行程的时间。 如 牛头刨床；插床；或 惯性筛。
你是这样 思考的吗？
2死点
死点概念：在曲柄摇 杆机构中以摇杆为主 动件时,曲 柄与连杆共 线的位置称为死点.
铰链四杆机构的 运动特性
欢迎大家指导！ 中牟一职高：朱俊杰
电影回放
1、曲柄存在的条件是什么？
（1）最长杆与最短杆长度之和小于等于其余两杆长度之和。
（2）机架与连架杆之一为最短杆。
2、判别下列机构的类型?
90 110 45 40 双柄柄机构 120 曲柄摇杆机构 60 双摇杆机构 70 双摇杆机构 100 70 90
作 业
1、家用缝纫机踏板机构采用了什么机构？此机 构有什么运动特性？为什么缝纫机有时踏不 动，有时反转？正常运转是又不会出现踏不 动或反转？
2、简述死点和急回特性存在的条件。
急回特性
总结
1、定义：从动件的回程速度比去程速度快，称机构有急回 特性。 急回特性取决与有无极位夹角θ。 2、应用：利用急回特性来缩短空回行程的时间。 如牛头 刨床；插床；或惯性筛。死点取决于从动件是否 与连杆共线。 2、克服死点的方法:⑴机构错位排列，如蒸汽机车车轮 连动机构。 ⑵加大惯性，如家用缝纫机的踏板机构。 3、利用死点工作：钻床工件加紧机构； 飞机起落架。
铰链四杆机构的急回特性
V空 V工
空回行程
工作行程 C
C1
C2
K=
Φ1 Φ2
=
180º+θ 180º-θ
θ B
B2 ω φ1 A
φ2 B1
ψ D
分析θ
？极位夹角θ
摇杆位于两极限位置时， 曲柄所夹的锐角。（定义）
空回行程 工作行程 C
C1
？由K=
180º+θ 180º-θ
得θ的大小？
θ
θ=180º
K-1 K+1
B B2
φ1 A
感谢领导和同事们的光临指导！
再见
ψ
曲柄等速转动情况下，摇杆往
复摆动的平均速度一快一慢，
机构的这种运动性质称为急回
D
特性。
（空回行程的平均速度大于
φ2
工作行程的平均速度的这种
B1
C1D C2D φ1 C1D C2D φ2
性质）
Φ1＞φ2
t1 ＞ t2
v2 ＞ v1
摇杆C点平均速度
演示
二、急回特性系数K
从动件空回行程平均速度 K= 从动件工件行程平均速度 =
《机械基础》
教学目标
1、掌握急回特性的有关概念 2、掌握衡量急回特性大小的参数并 能进行简单的计算
3、能分析急回特性机构的应用实例
一、急回特性的概念
空回行程
工作行程 C
C1
C2
1. 机构极位： 曲柄回转一周，与连杆两次共
线，此时摇杆分别处于两极限 位置，称为机构极位。
θ B
B2 ω φ1 A
2. 急回特性：
★曲柄摇杆机构应用实例
破碎机
★ 双曲柄机构应用实例
不等长双曲柄机构： 如：惯性筛
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。
四杆机构的组成
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。
(整理)铰链四杆机构及其转换机构
第二章 平面连杆机构案例导入：通过雷达天线、汽车雨刮器、搅拌机等实际应用的机构分析引入四杆机构的概念，介绍四杆机构的组成、基本形式和工作特性。
第一节 铰链四杆机构一、铰链四杆机构的组成和基本形式1.铰链四杆机构的组成如图1-14所示，铰链四杆机构是由转动副将各构件的头尾联接起的封闭四杆系统，并使其中一个构件固定而组成。
被固定件4称为机架，与机架直接铰接的两个构件1和3称为连架杆，不直接与机架铰接的构件2称为连杆。
连架杆如果能作整圈运动就称为曲柄，否则就称为摇杆。
2.铰链四杆机构的类型铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式的不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。
(1)曲柄摇杆机构。
在铰链四杆机构中，如果有一个连架杆做循环的整周运动而另一连架杆作摇动，则该机构称为曲柄摇杆机构。
如图2-1所示曲柄摇杆机构，是雷达天线调整机构的原理图，机构由构件AB 、BC 、固连有天线的CD 及机架DA 组成，构件AB 可作整圈的转动，成曲柄；天线3作为机构的另一连架杆可作一定范围的摆动，成摇杆；随着曲柄的缓缓转动，天线仰角得到改变。
如图2-2所示汽车刮雨器，随着电动机带着曲柄AB 转动，刮雨胶与摇杆CD 一起摆动，完成刮雨功能。
如图2-3所示搅拌器，随电动机带曲柄AB 转动，搅拌爪与连杆一起作往复的摆动，爪端点E 作轨迹为椭圆的运动，实现搅拌功能。
(2)双曲柄机构。
在铰链四杆机构中，两个连架杆均能做整周的运动，则该机构称为双曲柄机构。
如图2-4所示惯性筛的 图2-1 雷达天线调整机构 图2-2 汽车雨刮器图2-3 搅拌机工作机构原理，是双曲柄机构的应用实例。
由于从动曲柄3与主动曲柄1的长度不同，故当主动曲柄1匀速回转一周时，从动曲柄3作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子6作加速往复运动，提高了工作性能。
当两曲柄的长度相等且平行布置时，成了平行双曲柄机构，如图2-5a ）所示为正平行双曲柄机构，其特点是两曲柄转向相同和转速相等及连杆作平动，因而应用广泛。
常用机构(四连杆机构)
了解常用四杆机构的基本类型和应用。 对急回特性、传动角、压力角、死点位置等有明确概念。
一、铰链四杆机构
铰链四杆机构
• 平面连杆机构的基本型式是铰链四杆机构 • 其余四杆机构均是由铰链四杆机构演化而成的
• 结构特点：四个运动副均为转动副 • 组成：机架、连杆、连架杆
d min 或 d max 可能最小
曲柄摇杆机构,当曲柄主动时,在曲柄与机架共线的两个位置 之一,传动角最小.
死点
• 死点:
• 传动角为零=0(连杆与从动件共线),机构顶死
C
C
C2
2
1
3
B
B
vF
B1 =00
1
A
B2
4
=00
A
B2
D
=00
B
=00
1
F
v
C１
C
C
2
克服死点的措施
曲线导轨曲柄滑块机构
C C
2
B 1
A
4
对CD杆等效转化
B2
3
1
转动副变成移动副 A
4 D
lCD
3 D
e
B
1
2
C3
A 4
对心式曲柄滑块机构
B
2
C3
e0 1
A 4
偏置式曲柄滑块机构
e ——偏心距 e =0 为曲柄滑块机构 e≠0 为偏置曲柄滑块
运动特点： 曲柄的回转运动变换为滑块的往复直线运动（如空压机）
• 偏心轮机构
还如： 脚踏砂轮机构 颚式破碎机。
偏心轮用在： 曲柄销承受较大冲击载荷、曲柄长度 较短及需要装在直轴中部的机器之中 的机构中.
第二章_铰链四杆机构
A、曲柄摇杆机构
C、双摇杆机构
B、双曲柄机构
D、双曲柄机构或双摇杆机构
3．在铰链四杆机构中，（ C ）有无存在是机构基本形式的根本区别
A
机架
B
连杆
C
曲柄
4、若将曲柄摇杆机构中最短杆的对面杆改为机架，则得到（ B ） A 双曲柄机构 B 2-1 曲柄摇杆机构的基本性质
急回特性
飞机起落架
飞机起落架
汽车自卸翻斗装置
判断下图铰链四杆机构类型
小结
1、铰链四杆机构的组成
机架 连杆 连架杆 曲柄 摇杆
2、铰链四杆机构的分类
（按连架杆运动形式不同分）
曲柄摇杆机构
仰俯式雷达搜索机构 搅拌机 不等长双曲柄机构 惯性筛 火车轮 汽车车门启闭系统
双曲柄机构
平行双曲柄机构 反向双曲柄机构
本 节 重 点 之 二
A
1.当a+d≤c+b时： a为最短杆；d为最长杆
B
b d
b
C
c
D
a
与最短杆相邻的杆AD为机架，此时为： 曲柄摇杆机构
C
最短杆AB为机架，此时为 ： 双曲柄机构
B
a
A
c d
D
B
b d
C
a
A
c
D
与最短杆相对的杆CD为机架，此时为： 双摇杆机构
2.当a+d>c+b时：a为最短杆；d为最长杆
全部用转动副相 连的平面四杆机构。 它是平面四杆机构的 基本型式之一，其它 型式的四杆机构可看 作是在它的基础上通 过演化而成的。
2
B
3
A
1
O1
4
O2
铰链四杆机构
3. 机构类型： 低副机构
运动副
构件之间直接接触且 产生一定旳相对运动旳联接。
两个构件构成旳运动
副一般有三种形式联接起来， 即点接触、线接触和面接触。
转动副
低副
运
移动副
动
副
齿轮副
高副
凸轮副
常见运动副
转动副
移动副
凸轮副
齿轮副
螺旋副
4. 铰链四杆机构旳功能
（1）能实现复杂旳平面运动 （2）动力传递、变化运动旳形式
111 11
CC 3334
22 B
自卸卡车举升机构
(3)选不同旳构件为机架
B
1
2 3
B
1
2 3
A
4C
曲柄滑块机构
A
4C
摇块机构
B
1
2 3
A
4C
导杆机构
A1 B
42
C3
A
44A
1 B
2
3C
直动滑杆机构 手摇唧筒 这种经过选择不同构件作为机架以取得不同机构旳措施称为： ----机构旳倒置
例：选择双滑块机构中旳不同构件
B
飞机起落架
F
工件 A
B B2 C 2C γ=0
11
33
A
4 T
钻孔夹具
P P DD
2.平面四杆机构旳演化型式 (1) 变化构件旳形状和运动尺寸
曲柄摇杆机构 对心曲柄滑块机构
曲柄滑块机构
偏心曲柄滑块机构
s
φ
s=l sin φ
双滑块机构
正弦机构
(2)变化运动副旳尺寸
(3)选不同旳构件为机架
铰链四杆机构
设计：潘存云
Q
Q A
搅拌机构
E
鹤式起重机 要求连杆上E点的轨 迹为一条水平直线 要求连杆上E点的轨 迹为一条卵形曲线
给定的设计条件： 1)几何条件（给定连架杆或连杆的位置） 2)运动条件（给定K）
3)动力条件（给定γmin）
设计方法：图解法、解析法、实验法
一、按给定的行程速比系数K设计四杆机构 C2 1) 曲柄摇杆机构 已知：CD杆长，摆角φ及K， E 设计此机构。步骤如下： θ φ ①计算θ＝180°(K-1)/(K+1); ②任取一点D，作等腰三角形 A 腰长为CD，夹角为φ; ③作C2P⊥C1C2，作C1P使 ∠C2C1P=90°－θ,交于P;
第2章 平面连杆机构
§2－1 铰链四杆机构的基本型式和特性 §2－2 铰链四杆机构有整转副的条件 §2－3 铰链四杆机构的演化 §2－4 平面四杆机构的设计
§2－1 铰链四杆机构的基本型式和特性
应用实例： 内燃机、鹤式吊、火车轮、手动冲床、牛头刨床、椭圆 仪、机械手爪、开窗户支撑、公共汽车开关门、折叠伞、 折叠床、 牙膏筒拔管机、单车制动操作机构等。 定义：由低副（转动、移动）连接组成的平面机构。 特征：有一作平面运动的构件，称为连杆。 特点： ①采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损 形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。 ②改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。 ③连杆曲线丰富。可满足不同要求。
设计：潘存云
φ=θ
D
3) 曲柄滑块机构 已知K，滑块行程H，偏 距e，设计此机构 。 ①计算: θ ＝180°(K-1)/(K+1); ②作C1 C2 ＝H
H C1
90°-θ
C2
90°-θ
A
铰链四杆机构三种基本形式
目录
content
工业中铰链四杆机构有很多种，现总 结归纳为以下三种基本形式：
01
一、曲柄摇杆机构
02
二、双曲柄机构
03
三、双摇杆摇 杆的铰链四杆机构。 作用：将主动件（曲柄）的整周回转 运动转换成从动件（摇杆）的往复摆 动。
动态图
实物图
动态图
02
二、双曲柄机构
两个连架杆都为曲柄的铰链四杆 机构。 作用：将主动曲柄作的等速转 动 转变为从动曲柄的变速转动。
动态图
实物图
动态图
03
三、双摇杆机构
两个连架杆都为摇杆的铰链 四杆机构。 作用:将主动摇杆的往复摆动 转变为从动摇杆的往复摆动。
动态图
实物图
动态图
小结
名称
铰链四杆机构三种类型对比
组成
运动特点
实例
曲柄 摇杆机构 双曲柄机构
双摇杆机构
机架 连杆 曲柄 摇杆
曲柄连续转动 摇杆往复摆动
机架 连杆 两曲柄
主动曲柄连续转动 从动曲柄连续转动
机架 连杆 两摇杆
主动摇杆往复摆动 从动摇杆往复摆动
雷达 调整机构
机车轮 转动机构
港口 起吊机构
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5．在铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，只能获得机构。
6．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于其余两杆的长度之和，最短杆为机架，这个机构叫__ 机构。
8．四杆机构中若对杆两两平行且相等，则构成_______机构。
9、平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30，b=50，c=80，d=90，当以a为机架，则该四杆机构为。
10. 平面连杆机急回运动特性可用以缩短_______。
从而提高工作效率。
11. 铰链四杆机构的三种基本形式是_______机构，_______机构，_______机构。
12. 图1-1为铰链四杆机构，设杆a最短，杆b最长。
试用符号和式子表明它构成曲柄摇杆机构的条件：
（1）____________________________。
（2）以_______为机架，则_______为曲柄。
13. 设图1-1已构成曲柄摇杆机构。
当摇杆CD为主动件，机构处于BC与从动曲柄AB共线的两个极限位置，称为机构的两个_______位置。
14.一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350,b=600,c=200,d=700； (1) 当取c 杆为机架时，它为何种具体类型？___________；（2）当取d杆为机架时，则为___________。
15.缝纫机踏板机构采用的是___ _____机构；公交车门的开闭是采用的___ _____机构。
16.曲柄摇杆机构中只有当_________为主动件时，才会出现“死点”位置。
二、选择
1、铰链四连杆机构的死点位置发生在（）
A、从动件与连杆共线位置
B、从动件与机架共线位置
C、主动件与连杆共线位置
D、主动件与机架共线位置
2、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，
则为了获得曲柄摇杆机构，其机架应取（）
A、最短杆
B、最短杆的相邻杆
C、最短杆的相对杆
D、任何一杆
3. 在下列平面四杆机构中，有急回性质的机构是。
Ａ. 双曲柄机构；Ｂ. 对心曲柄滑块机构；Ｃ. 摆动导杆机构；Ｄ. 转动导杆机构。
4. 在下列平面四杆机构中，存在死点位置。
Ａ. 双曲柄机构；Ｂ. 对心曲柄滑块机构；Ｃ. 曲柄摇杆机构；Ｄ. 转动导杆机构。
5.曲柄摇杆机构的死点发生在位置。
Ａ. 主动杆与摇杆共线；Ｂ. 主动杆与机架共线；Ｃ.从动杆与连杆共线；Ｄ. 从动杆与机架共线。
6 平面四杆机构中各构件以_______相联接。
A 转动副
B 移动副 C螺旋副
6. 铰链四杆机构中，若最长杆与最短杆之和大雨其他两杆之和，则机构有
_______。
A 一个曲柄
B 两个曲柄 C两个摇杆
7. 家用缝纫机踏板机构属于_______。
A 曲柄摇杆机构B双曲柄机构 C双摇杆机构
8. 机械工程中常利用_______的惯性储能来越过平面连杆机构的“死点”位置。
A主动构件 B 从动构件C联接构件
9. 图1-2四杆机构各杆长a=350, b=550 , c=200,d=700长度单位，试选答：（1）当取d为机架时机构_______；（2）当取c为机架时机构_______。
a.有一个曲柄
b.有两个曲柄
c.有两个摇杆
10. 在曲柄滑块机构中，当取滑块为原动件时，_____________死点位置。
A 有一个
B 没有
C 有两个
D 有三个
11. 对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取_________为机架，将得到双曲柄机构。
A 最长杆
B 与最短杆相邻的构件
C 最短杆
D 与最短杆相对的构件
12.曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，___________死点位置。
（A）不存在（B）曲柄与连杆共线时为（C）摇杆与连杆共线时
13、曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件时，_________为死点位置。
（A）曲柄与连杆共线（B）摇杆与连杆共线（C）不存在
14.铰链四杆机构的联接副是（）
A、转动副
B、移动副
C、螺旋副
D、高副
三、判断
1、平面连杆机构是用若干构件以高副连接而成。
（）
2.铰链四杆机构中，最短杆是曲柄。
（）
3．在设计平面四杆机构时，一定要避免死点位置。
（）
4．在铰链四杆机构中，曲柄一定是最短杆。
（）
5．对心曲柄滑块机构具有急回特性。
（）
6．平面四杆机构中的死点位置，就是采用任何方法都不能使机构运动的位置。
（）
7．平面四杆机构中至少存在一个曲柄。
（）
8.在四杆机构中，曲柄是最短的连架杆。
( )
9.在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。
( )
10.偏心轮机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。
( )
11.曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。
( )
四、简答题：
1. 按图1-3所注出的尺寸，分析确定各构件的名称。
2.作图找出图1-6机构构件C的两个极限位置。
若机构改为构件C主动，标写构件AB的两个“死点”位置。
回答问题：机构名称。
机构名称r是_______；b 是_______；C是_______；A、B两处的运动副是_______；Ｃ与机座处运动副是_______。
3. 按图1-7回答问题：机构名称是_______，构件名称是a是_______；b是
_______；c是_______；d是_______。
当取c杆为机架时的机构名称是_______。
4.图示为一铰链四杆机构，已知各杆长度：LAB=10cm，
LBC=25cm,LCD=20cm,LAD=30cm。
当分别固定构件AB、BC、CD、AD机架时，它们各属于哪一类机构？。