4.4 四杆机构的基本形式及演化
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平行四杆机构
平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式，其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。
选定其中一个构件作为机架之後，直接与机架链接的构件称为连架杆，不直接与机架连接的构件称为连杆，能够做整周回转的构件被称作曲柄，只能在某一角度范围内往复摆动的构件称为摇杆。
如果以转动副连接的两个构件可以做整周相对转动，则称之为整转副，反之称之为摆转副。
铰链四杆机构中，按照连架杆是否可以做整周转动，可以将其分为三种基本形式，即曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构曲柄摇杆机构，两连架杆中一个为曲柄一个为摇杆的铰链四杆机构* 双曲柄机构，具有两个曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。
其特点是当主动曲柄连续等速转动时，从动曲柄一般做不等速转动。
在双曲柄机构中，如果两对边构件长度相等且平行，则成为平行四边形机构。
这种机构的传动特点是主动曲柄和从动曲柄均以相同的角速度转动，而连杆做平动。
* 双摇杆机构。
双摇杆机构是两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构。
平面四杆机构的演化铰链四杆机构可以通过以下方法演化成衍生平面四杆机构。
* 转动副演化成移动副。
如引进滑块等构件。
以这种方式构成的平面四杆机构有曲柄滑块机构、正弦机构等* 选取不同构件作为机架。
以这种方式构成的平面四杆机构有转动导杆机构、摆动导杆机构、移动导杆机构、曲柄摇块机构、正切机构等* 变换构件的形态。
* 扩大转动副的尺寸。
演化成偏心轮机构平面四杆机构的运动特性格拉霍夫定理* 杆长之和条件：平面四杆机构的最短杆和最长杆的长度之和小于或者等于其余两杆长度之和。
* 在铰链四杆机构中，如果某个转动副能够成为周转副，则它所连接的两个构件中，必有一个为最短杆，并且四个构件的长度关系满足杆长之和条件。
* 在有整装副存在的铰链四杆机构中，最短杆两端的转动副均为周转副。
此时，如果取最短杆为机架，则得到双曲柄机构；若取最短杆的任何一个相连杆为机架，则得到曲柄摇杆机构；如果取最短杆对面构件为机架，则得到双摇杆机构。
1 四杆机构的基本形式、演化及应用; 2 基本概念：曲柄、摇杆、连杆
上海应用技术学院
C2
C3
D
按给定两连架杆的三组对应位置设计四杆机构
已知连架杆AB和机架AD的长度，两连架杆AB、DC的两组对应位置分 别为：AB1、DE1；AB2、DE2； AB3、DE3，对应角度关系分别为：j1、 y1；j2、y2；j3、y3。设计此铰链四杆机构。
E1 B2 B1 a A B3
B A 1
2
C 3
a
e
g
上海应用技术学院
按给定连杆的位置设计平面四杆机构 方法及步骤： (1)选适当比例尺ml，作连杆的三组位置：B1C1、B2C2 、B3C3 (2)分别作B1B2、 B2B3 连线的垂直平分线，其交点即为铰链A点； (3)作C1C2、 C2C3 连线的垂直平分线，其交点即为铰链D点； (4)连AB1、DC1，即得四杆机构ABCD，满足设计要求。 C1 各杆长： B1 a=ml A1B1 c=ml C1D d=ml AD B2 B3 ∴ 有唯一解。 A
90º-q
q q
P
j
D
④ 作 DP C1C2 的外接圆，则A点必在此圆上。 ⑤ 选定A，连AC1、AC2，∠C1AC2=q，满足急回要求。
上海应用技术学院
⑥ 设曲柄为a ，连杆为b ，则：
mlAC2=a+b mlAC1=b -a
∴ a = ml(AC2 -AC1)/2 b=ml(AC2+AC1)/2 A 或：以A为圆心，AC1为半径作弧交于E， 则： a=mlEC2/2 b=ml(AC2 - EC2/ 2)
上海应用技术学院
极位夹角：q
H
上海应用技术学院
机构的压力角和传动角
a
上海应用技术学院
B1
gmax: B1、B2
C2
C3
D
按给定两连架杆的三组对应位置设计四杆机构
已知连架杆AB和机架AD的长度，两连架杆AB、DC的两组对应位置分 别为：AB1、DE1；AB2、DE2； AB3、DE3，对应角度关系分别为：j1、 y1；j2、y2；j3、y3。设计此铰链四杆机构。
E1 B2 B1 a A B3
B A 1
2
C 3
a
e
g
上海应用技术学院
按给定连杆的位置设计平面四杆机构 方法及步骤： (1)选适当比例尺ml，作连杆的三组位置：B1C1、B2C2 、B3C3 (2)分别作B1B2、 B2B3 连线的垂直平分线，其交点即为铰链A点； (3)作C1C2、 C2C3 连线的垂直平分线，其交点即为铰链D点； (4)连AB1、DC1，即得四杆机构ABCD，满足设计要求。 C1 各杆长： B1 a=ml A1B1 c=ml C1D d=ml AD B2 B3 ∴ 有唯一解。 A
90º-q
q q
P
j
D
④ 作 DP C1C2 的外接圆，则A点必在此圆上。 ⑤ 选定A，连AC1、AC2，∠C1AC2=q，满足急回要求。
上海应用技术学院
⑥ 设曲柄为a ，连杆为b ，则：
mlAC2=a+b mlAC1=b -a
∴ a = ml(AC2 -AC1)/2 b=ml(AC2+AC1)/2 A 或：以A为圆心，AC1为半径作弧交于E， 则： a=mlEC2/2 b=ml(AC2 - EC2/ 2)
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极位夹角：q
H
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机构的压力角和传动角
a
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B1
gmax: B1、B2
常用机构(四连杆机构)1
机构演化方法
础
平 改变杆件长度，用移动副取代回转副
面 连 杆
扩大回转副 变更机架等
机
构
连架杆 B
连杆 2
C 连架杆
3
1
A
4
D
机 （1）改变杆件长度 —— 曲柄滑块机构
械
设 计
曲线导轨曲柄滑块机构
基
C
础
C
平
2
面
连
B
杆1
机
构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+c >a+d 、 b+d >a+c 、 c+d >a+b
B
a
A
并可得: a<b 、 a<c 、 a<d .
b f
d
C
c
D
曲柄存在的条件： (1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。 (2)曲柄是最短杆。
机 曲柄存在的条件：
械 设
(1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和
2
BD
b2
c2
2b c cosd
基 础
b
平 面
cosd
b2 c 2 2 a d cosj a 2 d 2
2bc
B
a
j
连 杆
分析
A
机
构 j =0 cos j =1 cos d d min
j =180° cos j = –1 cos d d max
C
d c
d
D
常用机构(四连杆机构)
械
设 转动导杆机构：
计 基
BC>AB
础 导杆可作360º回转
摆动导杆机构：
BC<AB 导杆在小于360º范围内摆动。
（牛头刨床的主传动机构）
平
面
4
连 杆 机 构
3 C
3 C
33 3 C
C3 C3
242 2 22 242
3C C3
C3
4224 B
4224
3C
4 2 21 22 2 4
C3 4
4
3 C
A CC
——双摇杆机构
最新课件
11
二、铰链四杆机构的演化
机
械
设
计 基
机构演化方法
础
平 改变杆件长度，用移动副取代回转副
面 连 杆
扩大回转副 变更机架等
机
构
连杆
2 连架杆 B
C 连架杆
3
1
A
4
D
最新课件
12
机 （1）改变杆件长度 —— 曲柄滑块机构
械
设 计
曲线导轨曲柄滑块机构
基
C
础
C
平
2
面
连
B
杆1
机
机
械
设
计
基
础
内容
平 面
• 平面四杆机构的基本类型
连 杆
• 平面四杆机构的演化
机 构
• 平面四杆机构的特点及设计
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。
最新课件
1
机 一、铰链四杆机构
械 设 计 基 础
平
面
连
4.4 四杆机构的基本形式及演化
双曲柄机构
双摇杆机构
对于铰链四杆机构来说，机架和连杆总是存在的，按曲柄的存 在情况，可分为三种基本形式：
曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构
1、曲柄摇杆机构
1）定义：在铰链四杆 机构中，若两连架杆 中一杆为曲柄，另一 杆为摇杆，此四杆机 构称为曲柄摇杆机构
2）组成：机架（1）连杆（1） 曲柄（1） 摇杆（1）
第4章 平面连杆机构
4.4 四杆机构的基本形式及演化
1、什么是机构？什么是平面机构？
答：机构是指具有确定相对运动的构件组合体。 若机构中各构件均在同一平面或相互平行的
平面内运动，称该机构为平面机构。
2、什么是低副？低副有哪几种类型？
答：两构件通过面接触所组成的运动副称为低副。 它分为：转动副﹑移动副和螺旋副。
4）应用实例： （1）两曲柄相等且同向：
当两曲柄的长度相等且平行时，称为平行 四边形机构。
平行四边形机构 的两曲柄的旋转方向 相同，角速度也相等。
机车联动车轮机构
为防止平行四边 形机构变为反向平行 四边形机构，可增设 辅助机构来解决。
（2）两曲柄相等且反向：
双曲柄机构如果两组对边杆长都相等，但两 曲柄转向相反，则称该机构为反向双曲柄机构。
同一平
面或相
互平行
平面连杆机构：
平面内 运动
由若干构件
和低副组成的平
面机构称平面连
杆机构，又称平 4个
面低副机构。
构件
机构 平面机构 平面连杆机构 平面四杆机构 铰链四杆机构
构件 的组 合体
低副 组成
4.4 四杆机构的基本形式及演化
（一）定义： 由四个杆件通过铰链（转动副）连接而成的
机构，称为铰链四杆机构。 （二）结构特征：
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。
四杆机构的基本型式及演化
两连架杆均为曲柄的四杆机构称为双曲柄机构
主动曲柄等速转动—> 从动曲柄也同速同向转动
惯性筛机构 主动曲柄等速转动—> 从动曲柄变速转动
3、双摇Байду номын сангаас机构
两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。
飞机 起落 架机 构
4.4.2 铰链四杆机构的演化
演化的途径：
1、转动副变为移动副 2、变更机架、杆长
3、扩大转动副
摆动导杆机构
转动导杆机构
如杆2为机架，得到摇块机构(图c)
摆动式油缸3内的压力油推动活塞杆4从油缸3中伸出，从而 车厢1绕车身2的B点反转，将货物自动卸下。
如滑块3为机架，得到定块机构（即移动导杆机构）
还有一些其他形式的四杆机构，如下图所示 双转块机构
曲柄移动导杆机构（正弦机构）
双滑块机构
4-1 概述
一、定义与分类
（1）由若干刚性构件用低副联接而成的机构称为连杆 机构
连杆机构又称为低副机构
（2）连杆机构可分为 空间连杆机构和 平面连杆 机构
空间连杆机 构
平面连杆机 构
二、连杆机构的优点
• 承受载荷大，便于润滑 • 制造方便，易获得较高的精度 • 两构件之间的接触靠几何封闭 实现 • 实现多种运动规律和轨迹要求
双曲柄机构
双摇杆机构
同样，对于曲柄滑块机构（a），选取不同构件为机架也 可以得到不同型式的机构
如杆1为机架，得到导杆机构(图b)
注：当L1 < L2， 杆2、杆4都可转动，为转动导杆机构， 转动导杆机构应用在小型刨床上
若L1 > L2， 杆2转动、杆4只能摆动，为摆动导杆 机构 摆动导杆机构应用在回转式油泵、牛头刨床等装 置上
主动曲柄等速转动—> 从动曲柄也同速同向转动
惯性筛机构 主动曲柄等速转动—> 从动曲柄变速转动
3、双摇Байду номын сангаас机构
两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。
飞机 起落 架机 构
4.4.2 铰链四杆机构的演化
演化的途径：
1、转动副变为移动副 2、变更机架、杆长
3、扩大转动副
摆动导杆机构
转动导杆机构
如杆2为机架，得到摇块机构(图c)
摆动式油缸3内的压力油推动活塞杆4从油缸3中伸出，从而 车厢1绕车身2的B点反转，将货物自动卸下。
如滑块3为机架，得到定块机构（即移动导杆机构）
还有一些其他形式的四杆机构，如下图所示 双转块机构
曲柄移动导杆机构（正弦机构）
双滑块机构
4-1 概述
一、定义与分类
（1）由若干刚性构件用低副联接而成的机构称为连杆 机构
连杆机构又称为低副机构
（2）连杆机构可分为 空间连杆机构和 平面连杆 机构
空间连杆机 构
平面连杆机 构
二、连杆机构的优点
• 承受载荷大，便于润滑 • 制造方便，易获得较高的精度 • 两构件之间的接触靠几何封闭 实现 • 实现多种运动规律和轨迹要求
双曲柄机构
双摇杆机构
同样，对于曲柄滑块机构（a），选取不同构件为机架也 可以得到不同型式的机构
如杆1为机架，得到导杆机构(图b)
注：当L1 < L2， 杆2、杆4都可转动，为转动导杆机构， 转动导杆机构应用在小型刨床上
若L1 > L2， 杆2转动、杆4只能摆动，为摆动导杆 机构 摆动导杆机构应用在回转式油泵、牛头刨床等装 置上
四杆机构的基本型式资料
2018/11/6
19
2018/11/6
20
2018/11/6
21
转动副变移动副 （一）曲柄摇杆 机构 偏心曲柄滑块机构
曲柄滑块机构——改变构件杆长的演变
曲柄滑块机构可看成是曲柄摇杆机构通过改变 构件的形状和运动尺寸演变而成的。
2018/11/6
22
类型 偏置曲柄滑块机构 对心曲柄滑块机构
曲柄存在条件： 对心曲柄滑块机构：L1<L2 行程S=2L1 偏置曲柄滑块机构：L1+e<L2
缝 纫 机 脚 踏 板 机 构
2018/11/6
ห้องสมุดไป่ตู้
13
(3)反向双曲柄机构（反平行四边形机构）
特点：两曲柄转向相反，且角速度不相等。
2018/11/6
14
车门启闭机构
应用实例
2018/11/6
15
3、双摇杆机构
是两连架杆都为摇杆的四杆机构。
2018/11/6
16
应用：鹤式起重机
2018/11/6
（2）若不满足杆长之和条件，即 lmax lmin l1 l2，则
无论取何杆为机架，机构均为双摇杆机构。
2018/11/6
6
（一）曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆，一为曲柄，另 一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构
2018/11/6
7
应用
2018/11/6
8
也可以以摇
(1)、演化过程
曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成定块机构。
取滑块为机架 曲柄滑块机构———————— 定块机构
2018/11/6 32
(2)、应用
讲稿05 四杆机构的基本型式及其演化w
4.应用:颚式破碎机, 4.应用:颚式破碎机,冲床 应用
三,取不同构件为机架
1.四杆机构的变换: 1.四杆机构的变换: 四杆机构的变换
曲柄 曲柄摇杆机构: ⑴曲柄摇杆机构: 两连架杆 摇杆 ⑵双曲柄机构:(两连架杆均为曲柄) 双曲柄机构:(两连架杆均为曲柄) :(两连架杆均为曲柄 ⑶双摇杆机构:(两连架杆均为摇杆) 双摇杆机构:(两连架杆均为摇杆) :(两连架杆均为摇杆
4.椭圆规: 4.椭圆规: 椭圆规
3,变换机架 铰链四杆机构:
曲柄滑块机构:
曲柄移动导杆机构:
�
2.分类: 2.分类: 分类
⑴对心曲柄滑块机构: 对心曲柄滑块机构: 偏置曲柄滑块机构: ⑵偏置曲柄滑块机构: ——偏距 e——偏距
3.行程 3.行程H: 行程H:
设AB=L1,滑块C的行程为: 滑块C的行程为: 2L1=H(对心). =H(对心). 偏置: ≈H) (偏置: 2L1≈H) 4.应用: 4.应用: 应用 ⑴内燃机中的曲柄滑块机构 ⑵自动送料机构
第一节 平面机构的特点, 平面机构的特点, 应用及基本形式
四杆机构:由四个杆状构件及四个转动副组成. 四杆机构:由四个杆状构件及四个转动副组成. 如: AD—— AD——机架 ——机架 AB,CD—— ——连架杆 AB,CD——连架杆 BC—— BC——连杆 ——连杆 能整圈回转——曲柄 能整圈回转——曲柄 连架杆 往复摆动——摇杆 往复摆动——摇杆
⑶应用: 应用:
a.天平 a.天平 b.火车车轮联动机构 b.火车车轮联动机构
三,双摇杆机构
1.特点:两连架杆都是摇杆 1.特点 特点: 2.应用: 2.应用 应用: ⑴飞机起落架机构 ⑵汽车前轮转向机构
第二节 平面四杆机构的演化
三,取不同构件为机架
1.四杆机构的变换: 1.四杆机构的变换: 四杆机构的变换
曲柄 曲柄摇杆机构: ⑴曲柄摇杆机构: 两连架杆 摇杆 ⑵双曲柄机构:(两连架杆均为曲柄) 双曲柄机构:(两连架杆均为曲柄) :(两连架杆均为曲柄 ⑶双摇杆机构:(两连架杆均为摇杆) 双摇杆机构:(两连架杆均为摇杆) :(两连架杆均为摇杆
4.椭圆规: 4.椭圆规: 椭圆规
3,变换机架 铰链四杆机构:
曲柄滑块机构:
曲柄移动导杆机构:
�
2.分类: 2.分类: 分类
⑴对心曲柄滑块机构: 对心曲柄滑块机构: 偏置曲柄滑块机构: ⑵偏置曲柄滑块机构: ——偏距 e——偏距
3.行程 3.行程H: 行程H:
设AB=L1,滑块C的行程为: 滑块C的行程为: 2L1=H(对心). =H(对心). 偏置: ≈H) (偏置: 2L1≈H) 4.应用: 4.应用: 应用 ⑴内燃机中的曲柄滑块机构 ⑵自动送料机构
第一节 平面机构的特点, 平面机构的特点, 应用及基本形式
四杆机构:由四个杆状构件及四个转动副组成. 四杆机构:由四个杆状构件及四个转动副组成. 如: AD—— AD——机架 ——机架 AB,CD—— ——连架杆 AB,CD——连架杆 BC—— BC——连杆 ——连杆 能整圈回转——曲柄 能整圈回转——曲柄 连架杆 往复摆动——摇杆 往复摆动——摇杆
⑶应用: 应用:
a.天平 a.天平 b.火车车轮联动机构 b.火车车轮联动机构
三,双摇杆机构
1.特点:两连架杆都是摇杆 1.特点 特点: 2.应用: 2.应用 应用: ⑴飞机起落架机构 ⑵汽车前轮转向机构
第二节 平面四杆机构的演化
平面四杆机构的演化形式
平面四杆机构的演化形式
平面四杆机构是机械工程领域中常见的一类机构，其原理是通过四个杆件的相互连接和运动，实现不同形式的运动转换。
这种机构的演化形式可以追溯到19世纪初期，当时的机构设计主要集中在研究
四杆机构的运动性质和曲线生成能力。
随着科技的进步和工业需求的不断增加，平面四杆机构的应用范围也不断扩大，从最初的纺织机械和自行车变速器，到现在的汽车发动机、摇臂式喷油器等高科技领域。
同时，机构设计的理论也不断发展，从最初的基础理论研究到现在的仿真设计和优化设计。
目前，平面四杆机构的演化形式已经可以分为多种类型，包括双摇杆机构、双曲线机构、斜四杆机构、双直线机构等。
每种机构都有其独特的特点和应用领域，但都遵循着相同的运动规律和原理。
总的来说，平面四杆机构的演化形式已经经历了一个漫长的历程，从最初的发明到现在的应用于各个领域的高科技机械中，都得到了广泛的应用和发展。
而随着科技的不断进步，相信平面四杆机构的演化形式还会不断发展和完善，为我们的生活带来更多的便利和惊喜。
- 1 -。
四杆机构的基本形式
双曲柄机构
双摇杆机构
机架 连杆 两摇杆
主动摇杆往复摆动 从动摇杆往复摆动
流经 进书愿 你籍知 的之识 心渠之 田而泉 ！奔，
•
平面连杆机构的类型及转化
四杆机构的基本形式
物管工1501：冯冠锦、王兆年
平面连杆机构： 由若干构件
同一平 面或相 互平行 平面内 运动
机 构
构件 的组 合体
平面机构
和低副组成的平
面机构称平面连 杆机构，又称平 面低副机构。
4个 构件
平面连杆机构
低副 组成
平面四杆机构
铰链四杆机构
四杆机构的基本形式
构 （ 1） 2）组成： （1） 曲柄（1） 摇杆 机架 （1） 连杆 摇杆往复摆动。 曲柄连续转动， 3）运动特点：
4）应用实例：
（1）搅拌机
（2）雷达
（3）碎石机
（4）剪板机
（6）缝纫机踏板机构
以摇杆为主动件 当踏板作往复摆动 时，通过连杆使曲 柄作整周转动。
2、双曲柄机构 在铰链四杆 1）定义： 机构中，若两连架 杆都是曲柄时，此 四杆机构称为双曲
筛分目的。
3、双摇杆机构 在铰链四杆 1）定义： 机构中，若两连架 杆都是摇杆时，此 四杆机构称为双摇
杆机构。
2）组成： 机架（1） 连杆（1） 摇杆（2） 曲柄 （0） 从动摇杆往复摆动。 主动摇杆往复摆动， 3）运动特点：
4）应用实例：
港口用起重吊车
铰链四杆机构三种类型对比
名 称 曲柄摇杆机构 组 成 机架 连杆 曲柄 摇杆 机架 连杆 两曲柄 运动特点 曲柄连续转动 摇杆往复摆动 主动曲柄连续转动 从动曲柄连续转动 实 例 汽车前窗刮雨器 缝纫机踏板机构 车门启闭机构 筛分机 港口起吊机构 飞机起落架
铰链四杆机构的演化形式-文档资料
•.
•10
如上图c)所示: 当杆2的长度小于机架长度时，导秆4只能作来回摆
动，又称为摆动导秆机构，牛头刨中的主运动机构是它 的应用实例:
•.
•11
摆动导杆机构:牛头刨床
•.
•12
当以构件3为机架时，可演化成移动导杆机构，图示 手摇唧筒机构就是实例。
•.
•13
当以构件2为机架时，可演化成曲柄摇块机构，自翻卸料 装置就是实例。
小结：
本节课主要讲了铰链四杆机构的演化形式，重点掌握各 种演化形式的演化
•14
作业：
1、铰链四杆机构的的常用演化形式有哪些？ 2、曲柄滑块机构的运动特点是什么？
•.
•15
谢谢！
•.
•16
曲柄滑块机构
偏心轮机构
导杆机构
•.
•4
二、铰链四杆机构的演化过程
1.曲柄滑块机构：
（1）形成过程： 扩大转动副，使转动副变成移动副，如下图所示：
•.
•5
曲柄摇杆机构当摇杆趋于无限长时，演化为曲柄滑快机构
•.
•6
（2）运动特点： 在曲柄滑块机构中，曲柄一般用作主动件，通过这
个机构将曲柄的回转运动变为滑块的直线往复运动。 （3）应用示例：
教学目标: 让学生了解并掌握铰链四杆机构的
演化形式。
能力目标：让学生通过学习能够熟练分析各种
演化形式的运动原理。
情感目标：同学们通过学习懂得国家要富强，
科学技术要发达，因此要好好学 习科学知识，为祖国发展作贡献。
•.
•1
教学重点：铰链四杆机构的演化形式
教学难点：各种演化形式的运动特点
•.
•2
课堂导入：
同学们在日常生活中，除了经常看到碎石机搅
四杆机构的基本型式及其演化w
没有θ
C1
C2急回
小型刨床
二、急回特性
1.摆角、极限位置
主动件：曲柄
曲柄摇杆机构
摆角ψ:摇杆往复摆过的最大角
摆杆的两个极限位置：曲柄与连杆的两次共线
2.运动特性（急回特性）
曲柄：φ1；摆杆：ψ (C2 C1)
曲柄：φ2；摆杆：ψ (C1
C2)
O
180
O 1
180
0
4.讨论：
⑴ θ= 0，k=1，机构无急回特性 ⑵ k越大，急回性越好。 ⑵ k值取决于θ，θ大。K大。急回显著。
５．极位夹角
k 1 180 k 1
0
1、铰链四杆机构的基本型式
⑴.曲柄摇杆机构（以最短杆的邻边为机架）
①.特点：
☆ 两连架杆中一个为曲柄， 另一个为摇杆。 曲柄为主动件时， 曲柄的匀速转动 摇杆为主动件时， 摇杆变速往复摆动
摇杆变速往复摆动
曲柄的匀速转动
②.应用：
雷达天线俯仰机构
关键：以最短杆的邻边为机架
⑵、双曲柄机构（以最短杆为机架）
2
θ——极位夹角（摇杆位于两极限位置时，曲柄所夹锐角）
∵φ=ω t ∴t1＞t2
设： v1
(摆杆往复摆动的快慢不同)
1 2
cc t
1 1
2
cc v t
2 2
∴v 1＜v 2
急回特性
即：工作行程慢（可保证质量） 回程（空行程）快（提高效率）
3.行程速度变化系数k
v 2 t1 1 180 k 0 v1 t 2 2 180
关键：机架的选取
二、含一个移动副的四杆机构
1、曲柄滑块机构：
⑴ 对心曲柄滑块机构： ⑵ 偏置曲柄滑块机构：
四杆机构
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实例
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双摇杆机构
定义：两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构
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谢谢!
Page 10
连杆
2
B
C
3
4 D 机架
连架杆
A
曲柄 摇杆(摆杆) (整转) (摆转) 连 曲柄：可回转360°的连架杆 架 摇杆：摆角小于360°的连架杆 杆 滑块：作往复移动的连架杆
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四杆机构的基本类型
铰链四杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
一曲一摇
二曲
二摇
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曲柄摇杆机构
定义： 两连架杆中 一个为曲柄，另一 个为摇杆的四杆机 构
连架杆 ┌曲柄→(一般) 原动件→匀速转动 └摇杆→(一般)从 动件→变速往复摆 动
Page 5
曲柄摇杆机构的 生活实例
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双曲柄摇杆机构
定义：两连架杆都是 曲柄的四杆机构 连架杆均为曲柄→ ┌主动曲柄: 匀速转动 └从动曲柄: 变速转动 特点：当主动曲柄连 续等速转动时，从动 曲柄一般做不等速转 动。
四杆机构
班级：物工1101 姓名：周旭
吴卓敏
铰链四杆机构的基本型式
平面连杆机构
平面机构+低副联接 (转动、移动副) 最常用→平面四杆机构（ 四个构件→四根杆)
基本类型
→铰链四杆机构（全由转动副相联）
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铰链四杆机构
全由转动副相联的平面四杆机构
基 机架－参考系（固定件） 本 构 连架杆－与机架相联 件 连杆－不与机架相联 连架杆 机架、连杆、连架杆
实例
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双摇杆机构
定义：两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构
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谢谢!
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连杆
2
B
C
3
4 D 机架
连架杆
A
曲柄 摇杆(摆杆) (整转) (摆转) 连 曲柄：可回转360°的连架杆 架 摇杆：摆角小于360°的连架杆 杆 滑块：作往复移动的连架杆
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四杆机构的基本类型
铰链四杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
一曲一摇
二曲
二摇
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曲柄摇杆机构
定义： 两连架杆中 一个为曲柄，另一 个为摇杆的四杆机 构
连架杆 ┌曲柄→(一般) 原动件→匀速转动 └摇杆→(一般)从 动件→变速往复摆 动
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曲柄摇杆机构的 生活实例
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双曲柄摇杆机构
定义：两连架杆都是 曲柄的四杆机构 连架杆均为曲柄→ ┌主动曲柄: 匀速转动 └从动曲柄: 变速转动 特点：当主动曲柄连 续等速转动时，从动 曲柄一般做不等速转 动。
四杆机构
班级：物工1101 姓名：周旭
吴卓敏
铰链四杆机构的基本型式
平面连杆机构
平面机构+低副联接 (转动、移动副) 最常用→平面四杆机构（ 四个构件→四根杆)
基本类型
→铰链四杆机构（全由转动副相联）
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铰链四杆机构
全由转动副相联的平面四杆机构
基 机架－参考系（固定件） 本 构 连架杆－与机架相联 件 连杆－不与机架相联 连架杆 机架、连杆、连架杆
常用机构(四连杆机构)
机 （2）选不同构件作机架
械
设
计
基 础
• 导杆机构
变更机架
• 曲柄摇块机构
平 面
• 移动导杆机构
连
（定块机构）
杆
机
构
• 曲柄滑块机构 导杆机构 例
曲柄滑块机构 例
曲柄摇块机构 移动导杆机构
导杆机构
机
将曲柄滑块机构中的曲柄作 为机架，既变为导杆机构。
械
设 转动导杆机构：
计 基
BC>AB
础 导杆可作360º回转
A
4
D
摇杆：不能作整周转动的连架杆
机架
按连架杆不同运动形式分：
机
械 设
(1) 曲柄摇杆机构
连架杆 B
计 基
(2) 双曲柄机构
1
础
(3) 双摇杆机构
A
平
面
连
杆
机
构
连杆 2
C 连架杆
3
4
D
2 3
２３1作作机机架架 1
A
4
D
曲柄摇杆机构
22 33
1
A
4
D
曲双柄摇曲摇杆柄杆机机构构
(1) 曲柄摇杆机构
机
构
急回特征
机 械
• 当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有急回特征
设 • 极位夹角： 对应从动杆的两个极限位置, 主动件两相应位置所夹
计
锐角.
基
C
础
C
C2
• 急回特性分析：
2
1
3
平 面 连
• 1 = C • 1 = 1 t1 =1800 +
杆 机 构
四杆机构的基本类型
lmin lmax l l
铰链四杆机构类型的判别
• 满足杆长之和条件: 双曲柄机构 ①最短杆为机架-----： 曲柄摇杆机构 ②最短杆为连架杆----： ③最短杆为连杆----- 双摇杆机构 • 不满足杆长之和条件：
无论以何杆作机架,均为双摇杆机构
整转副
机架
曲柄摇杆机构
四、铰链四杆机构类型的判别
曲柄：以整转副与机架相连。 摇杆: 以摆转副与机架相连。 整转副存在的条件：满足杆长之和条件,则最短杆 两端为பைடு நூலகம்转副。 杆长之和条件: 最短杆与最长杆之和小于或等于 其余两杆长度之和。
lmin lmax l l
四、铰链四杆机构类型的判别
e
四杆机构的演化
• 曲柄滑块机构
对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构
其它形式的四杆机构
• 导杆机构
• 摇块机构（与滑块转动副相联的构件做机架） • 定块机构（滑块做机架）
小结：
1、铰链四杆机构类型的判别
整转副存在的条件：满足杆长之和条件,则最短杆 两端为整转副。 杆长之和条件: 最短杆与最长杆之和小于或等于 其余两杆长度之和。
一、概 述
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----四杆机构
3、平面四杆机构 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。 4、铰链四杆机构
构件间用四个转动副相连的平面四杆机构。
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
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
铰链四杆机构的应用
正平行四边形机构
相关主题
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•
流经 进书愿 你籍知 的之识 心渠之 田而泉 ！奔，
车门启闭机构
（3）两曲柄不等： 当主动曲柄等速转动时，从动曲柄作周期
性变速转动，利用变速转动和物料的惯性达到 筛分目的。
插床
3、双摇杆机构 1）定义：在铰链四杆
机构中，若两连架 杆都是摇杆时，此 四杆机构称为双摇 杆机构。
2）组成：机架（1） 连杆（1）摇杆（2）曲柄（0）
3）运动特点：主动摇杆往复摆动，从动摇杆往复摆动。
1、四个构件； 2、运动副全为转动副。
（三）组成：
1、机架：固定不动的构件。
2、连架杆：与机架相连的构件。 连杆
摇
它有两种形式：
杆
曲柄——能绕其回转中心作
曲柄
连续整周的回转运动。
摇杆 ——只能在小于360度
范围内往复摆动。
机架
3、连杆：不与机架相连的构件。
4.4.1 四杆机构的基本形式
曲柄摇杆机构
3）运动特点：曲柄连续转动，摇杆往复摆动。
4）应用实例：
（1）搅拌机
（2）雷达
（3）碎石机
（4）剪板机
（5）汽车前窗雨刷
（6）缝纫机踏板机构
以摇杆为主动件
当踏板作往复摆动 时，通过连杆使曲 柄作整周转动。
练一练：
雷达
剪板机
缝纫机
任务一：请将相应答案的序号填入括号内。
1、以曲柄为主动件的是（ A ）和（ B ），把曲柄的整周回转运动转变为摇杆的往复
双曲柄机构
双摇杆机构
对于铰链四杆机构来说，机架和连杆总是存在的，按曲柄的存 在情况，可分为三种基本形式：
曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构
1、曲柄摇杆机构
1）定义：在铰链四杆 机构中，若两连架杆 中一杆为曲柄，另一 杆为摇杆，此四杆机 构称为曲柄摇杆机构
2）组成：机架（1）连杆（1） 曲柄（1） 摇杆（1）
4）应用实例： 港口用起重吊车
汽车前轮转向机构
在双摇杆机构中，若两摇杆长相等时，称为等腰 梯形机构，右图所示为汽车转向梯形机构。
飞机起落架机构
议一议：下列说法是否正确。
√ 1、曲柄一定是连架杆。 × 2、曲柄一定是连杆。 × 3、缝纫机踏板机构是双摇杆机构。 √ 4、铰链四杆机构运动副全为转动副。 √ 5、曲柄摇杆机构的两连架杆运动形式不同。
摆动的；以摇杆为主动件的是（ C ），把摇杆的往复摆动转变为曲柄的整周回转。
A 雷达
B 剪板机
C 缝纫机踏板机构
2、双曲柄机构 1）定义：在铰链四杆
机构中，若两连架 杆都是曲柄时，此 四杆机构称为双曲 柄机构。
2）组成：机架（1） 连杆（1）曲柄 （2）摇杆（0）
3）运动特点：主动曲柄连续转动，从动曲柄连续转动。
同一平
面或相
互平行
平面连杆机构：
平面内 运动
由若干构件
和低副组成的平
面机构称平面连
杆机构，又称平 4个
面低副机构。
构件
机构 平面机构 平面连杆机构 平面四杆机构 铰链四杆机构
构件 的组 合体
低副 组成
4.4 四杆机构的基本形式及演化
（一）定义： 由四个杆件通过铰链（转动副）连接而成的
机构，称为铰链四杆机构。 （二）结构特征：
看一看：下列机构属于何种类型
1、剪刀机
2、碎石机
曲柄摇杆机构 曲柄摇杆机构
3、右图是自卸载货汽车 的翻斗机构。当液压缸 中输入压力油时，活塞 杆向右伸出，通过左边 的摇杆和连杆推动右边 的摇杆摆动，从而使车 斗中的货物自动卸下。
双摇杆机构
铰链四杆机构三种类型对比
名称
组成
运动特点
实例
曲柄摇杆机构 机架 连杆 曲柄 摇杆
双曲柄机构
机架 连杆 两曲柄
双摇杆机构
机架 连杆 两摇杆
曲柄连续转动 摇杆往复摆动
汽车前窗刮雨器 缝纫机踏板机构
主动曲柄连续转动 从动曲柄连续转动
车门启闭机构 筛分机
主动摇杆往复摆动 从动摇杆往复摆动
港口起吊机构 飞机起落架
1.什么是铰链四杆机构？ 2.铰链四杆机构有哪三种基本形式？ 3.名词解释：曲柄、摇杆。
第4章 平面连杆机构
4.4 四杆机构的基本形式及演化
1、什么是机构？什么是平面机构？
答：机构是指具有确定相对运动的构件组合体。 若机构中各构件均在同一平面或相互平行的
平面内运动，称该机构为平面机构。
2、什么是低副？低副有哪几种类型？
答：两构件通过面接触所组成的运动副称为低副。 它分为：转动副﹑移动副和螺旋副。
4）应用实例： （1）两曲柄相等且同向：
当两曲柄的长度相等且平行时，称为平行 四边形机构。
平行四边形机构 的两曲柄的旋转方向 相同，角速度也相等。
机车联动车轮机构
为防止平行四边 形机构变为反向平行 四边形机构，可增设 辅助机构来解决。
（2）两曲柄相等且反向：
双曲柄机构如果两组对边杆长都相等，但两 曲柄转向相反，则称该机构为反向双曲柄机构。