四杆机构
《平面四杆机构》课件
目 录
• 平面四杆机构简介 • 平面四杆机构的基本形式 • 平面四杆机构的运动特性 • 平面四杆机构的优化设计 • 平面四杆机构的实例分析 • 平面四杆机构的创新与发展
01
平面四杆机构简介
定义与特点
定义
平面四杆机构是指在平面内由四 个刚性构件通过低副（铰链或滑 块）连接而成的相对固定和相对 运动的机构。
总结词
随着科技的不断发展，平面四杆机构的设计 也在不断创新，新型的平面四杆机构在结构 、性能和应用方面都得到了显著提升。
详细描述
新型平面四杆机构采用了先进的材料和设计 理念，使得其具有更高的稳定性和耐用性。 同时，新型平面四杆机构在运动学和动力学 方面也进行了优化，能够实现更加精准和高
效的运动控制。
平面四杆机构的分类
根据连架杆的形状
曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
根据机架的长度
长机架四杆机构、短机架四杆机构。
02
平面四杆机构的基本形式ຫໍສະໝຸດ 曲柄摇杆机构总结词
曲柄摇杆机构是平面四杆机构中最常 见的形式之一，其中一根杆固定作为 曲柄，另一根杆作为摇杆，通过曲柄 的转动来驱动摇杆的摆动。
详细描述
特点
具有结构简单、工作可靠、传动 效率高、制造容易等优点，因此 在各种机械和机构中得到广泛应 用。
平面四杆机构的应用
01
02
03
曲柄摇杆机构
用于将曲柄的转动转化为 摇杆的往复摆动，如搅拌 机、榨汁机等。
双曲柄机构
用于实现两个曲柄的等速 转动，如机械式钟表的秒 针机构等。
双摇杆机构
用于将两个摇杆的往复摆 动转化为另一个摇杆的往 复摆动，如雷达天线驱动 机构等。
详细描述
四杆机构
四杆机构1、 四杆机构种类：2、四杆机构有曲柄条件：如图：1）连架杆和机架中必有一个是最短杆2）最短杆和最长杆长度之和必须小于或等于其他两杆之和双摇杆机构：最短杆与最长杆之长度和大于其余两杆之长度和曲柄摇杆机构：最短杆最长杆之和小于或等于其余两杆长度和，最短杆是连架杆时双曲柄机构：最短杆是机架时双摇杆机构：最短杆是连杆时3极位夹角θ：如上图原动件曲柄与连杆两共线位置之间所夹的锐角4、急回特性：曲柄摇杆机构中，曲柄虽作等速转动，而摇杆摆动时空回行程的平均速度却大于工作行程的平均速度，这种性质称为机构的急回特性，只要机构在运动过程中具有极位夹角就有急回特性K=v2/v1=（180 +θ）/(180-θ) 上式表明，当机构存在极位夹角θ时，机构便具有急回运动特性。
θ角愈大，K值愈大，机构的急回运动性质也愈显著。
急回作用的意义及其方向性机构的急回作用，在机械中常被用来节省空回行程的时间，以提高劳动生产率。
例如在牛头刨床中采用摆动导杆机构就有这种目的。
机构急回运动的设计对于一些要求具有急回运动性质的机械，如牛头刨床，在设计时，要根据所需的行程速比系数K来设计，这时应先利用式θ=180 (K - 1)／(K + 1 )求出θ角，然后再设计各杆的尺寸。
急回作用有方向性，当原动件的回转方向改变，急回的行程也跟着改变。
故在牛头刨床等设备上都用明显的标志标出了原动件的正确回转方向。
5、传动角(γ):压力角的余角.6、压力角 (α):若不考虑各运动副中的摩擦力及构件重力和惯性力的影响,机构运动时从动件所受的驱动力的方向线与该力作用点的速度方向线之间的夹角。
机构的传动角愈大对机构的传力愈有利。
所以在连杆机构中常用传动角大小及其变化情况来衡量机构传力性能的好坏。
在机构运动过程中，传动角的大小是变化的。
为了保证机构传力性能良好，应使γmin≥40°～50°。
7、死点当压力角α=90°时，对从动件的作用力或力矩为零，此时连杆不能驱动从动件工作。
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。
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。
机械原理四杆机构
机械原理四杆机构机械四杆机构是指由四个杆件和若干个铰链构成的机械结构，它是一种常用的机械传动装置，广泛应用于机械工程和机械设计中。
机械四杆机构具有简单、稳定、高效等优点，被广泛应用于各类机械设备和机构。
机械四杆机构常见的几种类型有平行四杆机构、双曲线四杆机构、转动四杆链接机构等。
下面将对这几种机构进行详细介绍。
首先，平行四杆机构是指杆件四边互相平行的一种机构。
它由两对相互平行的杆件和若干个铰链连接而成。
平行四杆机构能够实现直线运动和转动运动的互换，因此广泛应用于工程中的传动元件和机械装置。
它的工作原理是通过改变杆件上的角度，使得杆件能够实现特定的运动方式。
平行四杆机构的结构简单，传动效率高，但可调节部分较少，对工作精度要求较高。
其次，双曲线四杆机构是指杆件四边不相平行的一种机构。
它通常由两对相互垂直的杆件和若干个铰链连接而成。
双曲线四杆机构具有较高的工作机能，能够实现平行直线运动和旋转运动的互换，同时还能够实现任意角度的旋转运动。
因此，双曲线四杆机构广泛应用于各类工程中的传动机构和机械装置。
它的工作原理是通过改变杆件上的角度，使得杆件能够实现特定的运动方式。
双曲线四杆机构的结构复杂，传动效率较低，但可调节部分较多，对工作精度要求较低。
最后，转动四杆链接机构是指由四个杆件和若干个铰链连接成的一种机构。
它的特点是通过改变杆件上的角度，实现旋转运动。
转动四杆链接机构广泛应用于各类机械设备和机构中，如工程机械和汽车等。
它的工作原理是通过改变杆件的角度和位置，使得杆件能够实现特定的运动方式。
转动四杆链接机构的结构简单，传动效率较高，但可调节部分较少，对工作精度要求较高。
综上所述，机械四杆机构是一种常用的机械传动装置，常见的几种类型有平行四杆机构、双曲线四杆机构和转动四杆链接机构。
它们分别具有不同的结构特点和工作原理，被广泛应用于各类机械设备和机构中。
机械四杆机构具有简单、稳定、高效等优点，对于机械工程和机械设计具有重要的意义。
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
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。
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§2－2 平面四杆机构
平面连杆机构是由若干刚性构件用低副连接而成的平面机构，故常又称为平面低副机构。
平面连杆机构中最基本的是由四个构件组成的四个构件组成的机构，称为平面四杆机构。
平面四杆机构包括铰链四杆机构及其演化型式。
一、铰链四杆机构
1.铰链四杆机构的类型
（1）曲柄摇杆机构
雷达汽车前窗刮雨器
缝纫机飞剪
搅拌机
（2）双摇杆机构
两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。
起重机飞机起落架（3）双曲柄机构
两连架杆均为曲柄的四杆机构称为双曲柄机构。
惯性筛
特殊：平行双曲柄机构（平行四边形机构）
机车车轮联动机构
反平行四边形机构。
如公共汽车车门启闭机构。
公共汽车车门启闭机构 2.铰链四杆机构的基本类型 铰链四杆机构的基本类型 类型判断
铰链四杆机构存在曲柄的条件：
（1）最短杆与最长杆的长度之和，小于或等于其余两杆长度之和； （2）连架杆和机架中必有一个是最短杆。
根据上述曲柄存在条件可得以下推论：
①铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则 取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机构；
②取最短杆为机架时，得双曲柄机构；
③取与最短杆相对的杆为机架时，得双摇杆机构。
④铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存在，而只能得双摇杆机构。
二、平面四杆机构的其他形式
1 ．曲柄滑块机构
（1）含有一个移动副的平面四杆机构
曲柄滑块机构是曲柄摇杆机构的一种演化形式
（2）偏心轮机构
铰链四杆机构的演化：扩大运动副。
在曲柄滑块机构（曲柄摇杆机构）中，若曲柄很短，可将转动副B的尺寸扩大到超过曲柄长度，则曲柄AB就演化成几何中心B不与转动中心A重合的圆盘，该圆盘称为偏心轮，含有偏心轮的机构称为偏心轮机构。
偏心轮机构结构简单，偏心轮轴颈的强度和刚度大，广泛用于曲柄长度要求较短、冲击在和较大的机械中，如图所示为用于破碎机中的偏心轮机构。
2 ．导杆机构
（1）转动导杆机构
曲柄滑块机构中，当将曲柄改为机架时，就演化成图示的转动导杆机构。
（2）摆动导杆机构
3.定块机构（移动导杆机构）
4.摇块机构
三、平面四杆机构的急回特性和行程速比系数1．急回特性
急回特性
2．传力分析
（1）压力角和传动角
（2）死点
起落架机（工程案例）
夹紧机构避免死点。