铰链四杆机构
铰链四杆机构名词解释
铰链四杆机构名词解释铰链四杆机构是一种具有高度的灵活性和耐久性的精密机构，它是运动学上重要的一种机构。
它能够实现精确的位置和姿态控制，并能够通过输出四自由度（X、Y、Z方向及旋转）精确地控制它的运动轨迹。
它的结构往往由四个杆件和大量的铰链组成，是一种可以极其灵活地实现不同的运动控制的机构，在应用中可以被用于数控机床、控制机器人、控制可编程机器等等。
结构上来说，铰链四杆机构由四个杆件和大量的铰链组成，其四杆件分别安装在铰链中，并加上关节连接在一起，这四杆件就构成了一个固定的体系。
其中铰链的数量可根据不同的应用而定，有些包括4-6条铰链、有些包括8-12条铰链，甚至有些可以包括16-18条铰链，其余件均按照铰链的设计和参数要求进行装配并安装好。
铰链四杆机构的主要优势就在于其灵活性高和耐久性强。
由于其采用了大量的连接杆件来构成，其运动轨迹非常灵活，且具有很好的耐久性。
此外，它的功率利用率也相对较高，可以产生大量的力，能够在较大的轨迹范围内进行良好的操作，因此也是一种理想的运动控制机构。
另外，由于铰链四杆机构的体积比较小，它可以被广泛用于多个用途，如它可以应用于机器人运动控制、家用和工业用电器、AV机器人控制、坐式控制机器人以及植物鉴定机等等。
同时，它可以应用于研发视觉系统、精密仪器和仪表控制，可以按照客户的要求定制，以满足不同环境下的应用要求。
此外，铰链四杆机构还具有优良的抗干扰能力，由于在其结构上采用了固定的夹紧结构，它可以有效地抵抗外界的干扰，以及在运动控制过程中出现的扰动，因此也比较适合应用于工业环境下的控制机构。
总的来说，铰链四杆机构是一种具有高度灵活性和耐久性的机构，它可以实现精确的位置控制，从而满足不同的应用需求。
它的结构简单易于安装，具有良好的抗干扰能力，能够在工业环境中发挥良好的性能。
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
常用机构
§ 5—1 铰链四杆机构 § 5—2 凸轮机构 § 5—3 棘轮机构和槽轮机构
§ 5—1 铰链四杆机构
什么叫铰链？
一物体A套在另一物体B 的一部分C上,物 体A的运动受到C的限制，但A可以绕C在 平面或空间内（C为球形）转动，物体A 与B就构成铰链 ．
生活中的铰链
一、铰链四杆机构的组成及基本形式 定义：是由四个杆件通过联接而成的传 动机构，简称为四杆机构。 铰链四杆机构的画法：
急回特性的利用： 急回特性的利用 常利用摇杆的急回特性来缩短空行 程所用的时间，提高工作效率。 程所用的时间，提高工作效率。
（2）止点位置： ）止点位置：
在平面连杆机构中， 在平面连杆机构中，若 以摇杆或滑块为主动件， 以摇杆或滑块为主动件， 当其他两运动构件处于 同一直线时的位置时， 同一直线时的位置时， 不论驱动力多大,都不能 不论驱动力多大 都不能 此时摇杆 使机构起动 （此时摇杆 经连杆所施加的力必然 通过曲柄的回转中心， 通过曲柄的回转中心， 使其不能获得转矩， 使其不能获得转矩，机 构处于静止状态） 构处于静止状态）
摇杆： 摇杆：不能做整周运动的连架杆
2、铰链四杆机构的基本形式
曲柄摇杆：两个连架杆，一个为曲柄， 曲柄摇杆：两个连架杆，一个为曲柄， 一个为摇杆。 一个为摇杆。 双曲柄机构： 双曲柄机构：两个连架杆都为曲柄的机 构。 双摇杆机构：两个连架杆都为摇杆的机 双摇杆机构： 构。
二、曲柄摇杆机构
定义：两个连架杆，一个为曲柄，一个 两个连架杆，一个为曲柄， 两个连架杆 为摇杆。 为摇杆。 曲柄摇杆机构形成的条件： 曲柄摇杆机构形成的条件： （1）机构满足曲柄存在的杆长条件 ） （2）取最短杆的邻杆作为机架 ）
如何去克服机构的止点位置？
铰链四杆机构
转动导杆机构
应用——小型牛头刨床
小型牛头刨床
机械设计基础——平面连杆机构
2）摆动导杆机构：导杆做定轴摆动的导杆机构。
应用——牛头刨床刨刀切削机构
机械设计基础——平面连杆机构
3）曲柄摇块机构：一连架杆为曲柄，另一连架 杆为块状，且只能作定轴往复摆动的机构。
曲柄摇块机构
应用——自卸汽车卸料机构
自卸汽车
机械设计基础——平面连杆机构
4）移动导杆机构(定块机构）:以曲柄滑块机构中 的滑块作为机架，原机架在固定滑块中移动的机构。
移动导杆机构
应用：手动抽水机
手动压水机
机械设计基础——平面连杆机构
小结：导杆机构的演化
曲 柄 滑 块 机 构
转
曲
移
动
柄
动
导
摇
导
杆
块
杆
机
机
机
构
构
构
摆 动 导 杆 机 构
2.双摇杆机构 两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构。
应用——鹤式起重机、飞机起落架等
机械设计基础——平面连杆机构
3.1.2铰链四杆机构基本类型的判别 1.铰链四杆机构曲柄存在的条件
1）连架杆与机架中必有一个最短杆 2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
机械设计基础——平面连杆机构
铰链四杆机构，如果存在曲柄，那么取不同 的杆件为机架，得到不同的机构。
1）连架杆为最短杆——曲柄摇杆机构 2）机架为最短杆——双曲柄机构 3）连杆为最短杆——双摇杆机构
机械设计基础——平面连杆机构
3.1.3 铰链四杆机构的演化
曲柄摇杆机构
曲柄曲线滑块机构
偏置曲柄滑块机构
铰链四杆机构
铰链四杆机构1. 简介铰链四杆机构是一种常见的机械结构，由几个相互连接的四杆构成。
每个四杆通过铰链连接，形成一个闭合的链条。
铰链四杆机构具有多种应用领域，例如机械手臂、汽车悬挂系统和门窗等。
2. 构成元素铰链四杆机构由以下四个元素组成：2.1 铰链（Hinge）铰链是两个连接件通过一个固定的铰销相连的装置，可以实现两个连接件的旋转运动。
在铰链四杆机构中，多个铰链被用于连接四个杆件。
2.2 杆件（Link）杆件是构成铰链四杆机构的基本元素，通常是刚性材料制成的长条形物体。
每个杆件通过铰链连接到其他杆件，使整个机构能够进行运动。
2.3 驱动机构（Drive Mechanism）驱动机构是铰链四杆机构的动力来源，对机构进行驱动和控制。
常见的驱动机构包括电机、液压缸和气动马达等。
2.4 限位机构（Limiting Device）限位机构用于限制铰链四杆机构的运动范围，防止杆件超出可接受的运动范围。
常见的限位机构包括限位销和限位块等。
3. 工作原理铰链四杆机构的工作原理基于约束和运动连杆理论。
每个杆件都通过铰链与其他杆件连接，其中一个杆件作为固定支架，其他三个杆件可以进行旋转运动。
当驱动机构施加力或扭矩到其中一个杆件时，整个机构就会发生运动。
铰链四杆机构的运动可分为三个基本类型：3.1 平动平动是指铰链四杆机构中，连接杆件的铰链在运动时，机构表现为整体沿着一条直线移动。
这种运动适用于平移和夹紧操作。
3.2 翻转翻转是指铰链四杆机构中，连接杆件的铰链在运动时，机构表现为从一种位置翻转到另一种位置。
这种运动适用于平衡杆和力传递等操作。
3.3 旋转旋转是指铰链四杆机构中，连接杆件的铰链在运动时，机构表现为整体绕固定点旋转。
这种运动适用于电机驱动机构和夹具操作等。
4. 应用领域铰链四杆机构具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：4.1 机械手臂铰链四杆机构可以用于构建机械手臂，实现复杂的运动和操作。
机械手臂广泛应用于工业生产线上，能够完成精密和重复的任务。
铰链四杆机构的定义
铰链四杆机构的定义嘿，朋友们！今天咱来唠唠这个铰链四杆机构呀！这玩意儿可有意思啦！你说啥是铰链四杆机构呢？嘿嘿，简单来说呀，它就是由四个杆件通过铰链连接起来的这么一个组合。
就好像咱小时候玩的那种拼接玩具，几个零件拼在一起，能变出各种花样。
你想想看哈，这四个杆件就像四个好兄弟，它们手挽手连接在一起，相互配合着干活儿。
有的杆件负责当老大，带着其他杆件动；有的杆件就乖乖跟着，起到辅助的作用。
这铰链四杆机构在我们生活中可常见啦！就拿家里的门来说吧，那门和门框不就是一个简单的铰链四杆机构嘛！门能轻松地开合，不就是靠这几个杆件和铰链的配合嘛。
还有那些折叠桌椅，也是利用了铰链四杆机构的原理呀，能收能放，多方便！咱再深入一点说哈，这铰链四杆机构还有不同的类型呢！有曲柄摇杆机构，那就是有一个杆件能像曲柄一样转圈圈，还有一个杆件像摇杆一样晃来晃去，多有意思呀！还有双曲柄机构和双摇杆机构呢，它们都有各自独特的特点和用处。
你说这铰链四杆机构是不是很神奇？它就像一个小小的魔法盒，看似简单，却能发挥出大大的作用。
它可以让机器动起来，可以让我们的生活更便利。
比如说工厂里的那些机械设备，很多都离不开铰链四杆机构的功劳呢。
没有它，那些机器怎么能那么听话地工作呀？它就像是幕后的英雄，默默地为我们的生活和工作贡献着。
你说要是没有这铰链四杆机构，我们的世界会变成啥样？那很多东西都没法正常运转啦，那得多不方便呀！所以说呀，可别小瞧了这小小的铰链四杆机构哦！它虽然不显眼，但是却在各个领域都发挥着重要的作用。
就像我们生活中的很多小事物一样，平时可能不觉得有多重要，可一旦没有了，才发现少了它还真不行呢！这就是铰链四杆机构的魅力呀，朋友们！你们说是不是这么个理儿？。
连杆机构-4.铰链四杆机构
9.3平面四杆机构的设计
设计类型 ：
1.实现给定的运动规律：给定行程速 比系数以实现预期的急回特性、实现 连杆的几组给定位置等。 2.实现给定的运动轨迹：要求连杆上 某点沿着给定轨迹运动等。
设计目标 ：
根据给定的运动条件，选定机构的类 型，确定机构中各构件的尺寸参数。
设计方法 ：图解法、实验法和解析法等。
9.2 铰链四杆机构的基本性质
1.急回特性 :
—摇杆的摆角， —极位夹角。
为描述从动摇杆的急 回特性，在此引入行
K = 180 +
程速比系数 K，即：
180 -
K值的大小反映了急回运动特性的显著程度。K值的大
小取决于极位夹角 ，角越大，K值越大，急回运动 特性越明显；反之，则愈不明显。当时 0 ，K=1 ，
2.按给定的行程速比系数设计四杆机构
设计具有
急回特性
的四杆机
构，关键
是要抓住
机构处于
极限位置
时的几何
关系，必
要时还应
考虑其他
辅助条件。
例：已知摇杆长度L=100，摆角 =50 和行程速比
系数k=1.4，试设计曲柄摇杆机构。
解：由给定的行程速比系 数求出极位夹角 :
180 K1
K1
=
30
C1
Fn Fsin Ft Fcos
压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以， 衡量机构传力性能，可用压力角作为标志。
Fn
F
Ft vC
在连杆机构中，为度 量方便，常用压力角 的余角即连杆与从动 件间所夹的锐角(传 动角)检验机构的传 力性能。
传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构 中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，机构 出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也 是检验其传力性能的关键位置。
铰链四杆机构
2、图示：在机构简图中，小圆圈表示铰链，线段表示构件；带一组短斜线的线段或者两固定铰 链间的家乡连线，表示机构中固定不动的构件。
3、铰链四杆机构中各构件名称 机架：机构的固定构件，如杆4 。 连杆：不直接与机架连接的构件，如杆2。 连架杆：与机架用转动副相连接的构件，
机构两极限位置：
B1C1D C2B2A
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：
1 在满足杆长和的条件下： （1）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。 （2）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. （3）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。
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
双曲滑块机构的应用 内燃机气缸
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
汽车车门启闭
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。
B 1
2 C
3
A
D 4
铰链四杆机构中两连架杆均为摇杆。
铰链四杆机构
本节要点
1、铰链四杆机构的组成及基本形式。 2、曲柄摇杆机构 3、双曲柄机构 4、双摇杆机构
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
3.双摇杆机构
在铰链四杆机构中，两个连架杆都作为摇杆。
5
曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，一个连架杆作为曲柄，另 一个连架杆作为摇杆。
AB——曲柄 CD——摇杆
取曲柄AB为主动件，当曲柄AB作连 续等速整周转动时，从动摇杆CD 将在一定角度内作往复摆动。由此 可见，曲柄摇杆机构能将主动件的 整周回转运动转换成从动件的往复 摆动。
10
举例
11
双摇杆机构 在铰链四杆机构中，两个连架杆都作为摇杆。
在双摇杆机构中，两杆均可作为主 动件。主动摇杆往复摆动时， 通过连杆带动从动摇杆往复摆 动。
12
举例
13
ห้องสมุดไป่ตู้
6
举例：
雷达
7
缝纫机
8
双曲柄机构
在铰链四杆机构中，两个连架杆都作为曲柄。
AB——曲柄 CD——曲柄
双曲柄机构中，当两曲柄长度 不相等时，主动曲柄作等速转 动，从动曲柄随之作变速转动， 即从动曲柄在每一周中的角速 度有时大于主动曲柄的角速度， 有时小于主动曲柄的角速度。
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双曲柄机构中，常见的还有平行双曲柄机构和反向双曲 柄机构。
3
2、概念
（1.）曲柄——连架杆能作整周旋 转， 则称为曲柄。 （2.）摇杆——连架杆不能作整周旋转， 即只 能作摆动（小于1800），则 称为摇杆。
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二、分类
1.曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，一个连架杆作为曲柄，另 一个连架杆作为摇杆。
2.双曲柄机构
在铰链四杆机构中，两个连架杆都作为曲柄。
1）当两曲柄的长度相等且平行时，称为平行双曲柄机构。平行双曲柄机构 的两曲柄的旋转方向相同，角速度也相等（图a）。平行双曲柄机构应用很 广，机车联动装置中，车轮相当于曲柄，保证了各车轮同速同向转动。此 机车联动装置中还增设一个曲柄EF作辅助构件，以防止平行双曲柄机构 ABCD变成为反向双曲柄机构。 2)当双曲柄机构对边都相等，但互不平行，则称其为反向双曲柄机构。反向 双曲柄的旋转方向相反，且角速度也不相等。车门启闭机构中，当主动曲 柄AB转动时，通过连杆BC使从动曲柄CD朝反向转过，从而保证两扇车门 能同时开启和关闭。
铰链四杆机构类型
铰链四杆机构类型
一、什么是铰链四杆机构
铰链四杆机构是一种简单而又具有灵活性的机构，它由四根杆件组成，其中两根杆件之间由一个连接轴（或转动节点）组成，可以实现相对活动，进而改变杆件之间的相对位置。
二、铰链四杆机构的种类
1. 齐轴铰链四杆机构
齐轴铰链四杆机构是一种典型的机构形式，它由四根杆件和两个连接轴组成，其中两根杆件分别和两个连接轴连接，连接轴分别与两根杆件垂直，而两个连接轴之间的距离相等，因此，当两个转动节点同时转动时，受四杆机构稳定性的作用，杆件不会发生位移。
2. 偏心铰链四杆机构
偏心铰链四杆机构是一种特殊的机构形式，与齐轴铰链机构相比，它具有更大的活动范围，可以实现更多的位置改变。
它由四根杆件和两个连接轴组成，但与齐轴铰链四杆机构不同的是，两个连接轴之间的距离不相等，而是呈偏心状态，所以当两转动节点同时转动时，杆件会发生位移。
3. 偏心球铰链四杆机构
偏心球铰链四杆机构的结构与偏心铰链四杆机构类似，只是将连接轴替换为球节点，因此，它既具有机构的高灵活性，又能够提供更大的活动范围。
- 1 -。
铰链四杆机构
双摇杆机构
一、 曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆， 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。
图4-2所示为调整雷达天线俯仰角的 曲柄摇杆机构。曲柄1缓慢地匀速转动， 通过连杆2使摇杆3在一定的角度范围内 摇动，从而调整天线俯仰角的大小。
图4-2 雷达天线俯仰角调整机构
l 1+ l 4≤l2+ l3 （4-6）
将以上三式两两相加可得：
l 1≤l 2 l 1≤l 3 l 1≤ l 4
上述关系说明：曲柄存在的必要条件： （1） 在曲柄摇杆机构中，曲柄是最短杆； （2） 最短杆与最长杆长度之和小于或等 于其余两杆长度之和。
如何得到不同类型的铰链四杆机构？
根据以上分析可知： 当各杆长度不变时，取不同杆为 机架就可以得到不同类型的铰链四杆 机构。
图4-6 利用死点夹紧工件的夹具
二、双曲柄机构
两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称 为双曲柄机构。
图4-7 插床双曲柄机构
双曲柄机构中，用得最多的是平行 双曲柄机构，或称平行四边形机构，它 的连杆与机架的长度相等，且两曲柄的 转向相同、长度也相等。由于这种机构 两曲柄的角速度始终保持相等。且连杆 始终作平动，故应用较广。 当四个铰链中心处于同一直线如图 4-9a）所示时，将出现运动不确定状态， 例如在图4-9b）中，当曲柄1由AB2转到 AB3时，从动曲柄3可能转到DC3’，也可 能转到DC3’’。
（ 1 ）取最短杆相邻的构件（杆 2 或杆 4 ） 为机架时：
最短杆1为曲柄，而另一连架杆3为摇杆
故图4-14a）所示的两个机构均为曲柄摇 杆机构。
（2）取最短杆为机架
其连架杆2和4均为曲柄 故图4-14b）所示为双曲柄机构。
铰链四杆机构基本性质
2．连架杆和机架中必有一杆是最短杆。
铰链四杆机构三种基本类型的判别方法 曲柄摇杆机构的条件：连架杆之一为最短杆
双曲柄机构的条件：机架为最短杆
双摇杆机构的条件：连杆为最短杆
当最长杆与最短杆长度之和大于其 余两杆长度之和时，无论取哪一杆件为 机架，机构均为双摇杆机构。
§7－3 铰链四杆机构的基本性质
1. 掌握铰链四杆机构曲柄存在的条件。 2.了解机构的急回特性和死点位置的意义。
导入新课
观察图中的曲柄摇杆 机构，两个连架杆中 最短杆AB能做整周转 动而为曲柄，此时杆 AD为机架；如果把 CD杆固定为机架时， 机构就不存在曲柄， 为什么呢？
C B
A
D
曲柄摇杆机构
一、曲柄存在条件
B
L’
Lmin
Lmax
A
C
L”
D
双摇杆机构
图中LAD为最杆， LAB为最短杆，且
LAD LAB LBC LCD
当最长杆与最短杆长度之和大于其余两杆长度之和， 即Lmax+Lmin＞L＇+L〃时，无论取哪一杆件为机架 ，机构均为双摇杆机构。
【例1】如图所示的铰链四杆机构，各杆的长度如 图。试判断各铰链四杆机构的类型。
急回特性：空 回行程时的平均速 度大于工作行程时 的平均速度。
急回特性
机构的急回特性可用行程速比系数K表示：
K
v2 v1
t1 t2
180 180
极位夹角θ越大，机构的急回特性越明显。
导入死点位置
缝纫机踏板机构如果操作不当，缝 纫机飞轮会出现倒转或卡死的现象。那 么，为什么会产生这种现象呢？
三、死点位置
铰链四杆机构
结合现代控制技术和传感器技 术，实现铰链四杆机构的自动
化和智能化操作。
新型铰链四杆机构的设计
1 2 3
新型连杆机构设计
通过改变连杆的形状和长度，以及运动副的配置 方式，设计出具有优异运动特性的新型铰链四杆 机构。
优化设计方法
采用现代设计方法和优化算法，对铰链四杆机构 进行参数优化和结构设计，以提高其性能和可靠 性。
材料与制造工艺选择
根据机构的工作需求和性能要求，选择合适的材 料和制造工艺，以确保机构的制造精度和使用寿 命。
新型铰链四杆机构的性能评估与优化
运动学分析
通过运动学分析，研究新型铰链四杆机构的 运动规律和特性，为机构的性能评估和优化 提供理论依据。
动力学分析
进行动力学分析，研究机构在动态工作过程中的受 力情况和运动稳定性，为机构的优化设计提供指导 。
工作原理
工作原理
通过改变杆件长度或相对位置，使得 机构在运动过程中满足一定的几何关 系，从而实现所需的运动。
几何关系
通常涉及角度、距离、平行、垂直等 几何要素，通过这些要素的变化和组 合，实现所需的运动轨迹。
应用领域
工业领域
在各种机械设备中广泛应用，如 缝纫机、纺织机、印刷机等，用
于实现各种复杂的运动轨迹。
双摇杆机构通常用于实现复杂的运动轨迹或调整机械系统的 位置。
03
铰链四杆机构的设计与 优化
机构设计
确定机构类型
确定转动副和移动副
根据工作需求，选择合适的铰链四杆 机构类型，如曲柄摇杆机构、双曲柄 机构或双摇杆机构。
根据机构类型和设计要求，确定各杆 件之间的转动副或移动副，并选择合 适的轴承和导轨。
05
铰链四杆机构的改进与 创新
铰链四杆机构类型判别
01
求 LAB的最大值； ( 2 )若此机构为双曲柄机构，求LAB的最小值。
02
思考题：
练习：四杆机构中，机架长为30mm，两连架杆分别为30mm,两连架杆分别为15mm和40mm，若要该机构为曲柄摇杆机构。 试求连杆的长度范围。
01
思考题：
02
铰链四杆机构中曲柄存在的条件？
铰链四杆机构三种基本类型的判别方法？
取 为机架， 构成双曲柄机构；
取 为机架， 构成双摇杆机构。
最短杆的相邻杆
最短杆
最短杆的相对杆
[实验二]
返回
判别：Lmax+Lmin与L1+L2的关系？
解题步骤：
确定以哪根杆为机架？
例：如图所示铰链四杆机构中，已知LBC=50mm，LCD=35mm，LAD=30mm，AD为机架。 若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，
202X
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铰链四杆机构 ——类型判别
汇报人姓名
汇报日期
机架、连杆、连架杆
（曲柄、摇杆）
2、铰链四杆机构有哪几种类型？
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
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1、四杆机构有哪些构件组成？
复习：
看一看比一比
看一看比一比
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
[小结]
[作业]
课堂作业： 习题卷 课外作业： 思考在曲柄摇杆机构中以摇杆为主动件，则在运动中会发生什么情况？
双摇杆机构
一个曲柄
二个曲柄
无曲柄
是否有曲柄的存在？
那么，铰链四杆机构在什么情况下有曲柄呢？
以曲柄摇杆机构为例（设各杆长度依次为L1、L2、L3、L4，且L1<L4）
1、铰链四杆机构
•
飞机的“ 起落架 ”；
双摇杆机构
运动状态：（箭头朝上、右转；箭头朝下，左转）
飞机起落架
应用
5、其它名词：
• 1、急回特性；2、死点位置；3、压力角
• 极位夹角——
• 曲柄摇杆机构中，当从动摇杆处于左、 右
两极限位置时，主动曲柄两位置所夹的锐角 θ。
• 摇杆的摆角 • ——从动摇杆两极限位置间的夹角ψ。 • 急回特性
认识铰链四杆机构
一、概念： 全部用转动副组成的平面四杆机构称
为铰链四杆机构。
2、4个组成部分：
• 机架：固定不动； • 连杆：不与机架相连的构件； • 连架杆：与机架用转动副相连的杆 ；
（曲 柄
// 摇杆）
3、曲柄、摇杆的概念
• 曲柄：能绕转动副轴线整圈旋转的构件； • 摇杆：只能绕转动副轴线摆动的构件；
• ——当曲柄等速转动时，作往复摆动的摇 杆在空回程的平均速度大于工作行程的平均 速度的运动特性。
行程速比系数K——机构的从动件在正反行程的平均 速度之比 ；K>1
C2C1
K
v2 v1
t2
C1C 2
t1
t1 1 180 t2 2 180
180 K 1
K 1
压力角
压力角α——从动件受力方向与受力点线速度方向
4、三种基本的类型
1、曲柄摇杆机构 2、双曲柄机构（平行//反向） 3、双摇杆机构
曲柄连杆机构
• 汽车中的“ 雨 刮——刮水器 ”系统；
双曲柄机构
1、分类：平行双曲柄、反向双曲柄； 2、应用1：汽车的“ 车门 ”启闭系统
• 应用2：机车驱动轮联动机构
双摇杆机构
• 应用：汽车的“ 转向 ”系统；
铰链四杆机构类型的判定
铰链四杆机构类型的判定一、引言铰链四杆机构是一种常见的机械传动装置，由四个杆件和若干个铰链连接而成。
它具有结构简单、运动自由度少等特点，被广泛应用于机械工程领域。
本文将深入探讨铰链四杆机构的类型判定方法。
二、铰链四杆机构的基本概念铰链四杆机构由四个杆件和若干个铰链连接而成。
其中，铰链是指两个杆件通过一个固定转动中心连接。
根据杆件之间的连接方式和运动特点，铰链四杆机构可以分为以下几种类型。
三、类型一：平面四杆机构平面四杆机构是指四个杆件都在同一个平面内运动的机构。
它的特点是运动自由度为1，即只能实现平面内的直线运动或旋转运动。
1. 平面四杆机构的判定条件•杆件数量：平面四杆机构由四个杆件构成。
•铰链数量：平面四杆机构至少有四个铰链连接杆件。
•运动自由度：平面四杆机构的运动自由度为1，即只能实现平面内的直线运动或旋转运动。
2. 平面四杆机构的实例•摇杆机构：由一对相互平行的摇杆和两个铰链连接构成。
常用于发动机的气门传动系统。
四、类型二：空间四杆机构空间四杆机构是指四个杆件不在同一个平面内运动的机构。
它的特点是运动自由度为3，即可以实现空间内的任意运动。
1. 空间四杆机构的判定条件•杆件数量：空间四杆机构由四个杆件构成。
•铰链数量：空间四杆机构至少有四个铰链连接杆件。
•运动自由度：空间四杆机构的运动自由度为3，即可以实现空间内的任意运动。
2. 空间四杆机构的实例•机械手臂：由多个杆件和铰链连接构成，用于工业生产线上的物料搬运和装配操作。
五、类型三：平面与空间结合的四杆机构平面与空间结合的四杆机构是指四个杆件中有部分在同一个平面内运动，有部分在不同平面内运动的机构。
1. 平面与空间结合的四杆机构的判定条件•杆件数量：平面与空间结合的四杆机构由四个杆件构成。
•铰链数量：平面与空间结合的四杆机构至少有四个铰链连接杆件。
•运动自由度：平面与空间结合的四杆机构的运动自由度为介于1和3之间，可以实现平面内的直线运动或旋转运动，同时还可以实现空间内的部分运动。
铰链四杆机构名词解释
铰链四杆机构名词解释铰链四杆机构是汽车行业的一种技术，常被用来改进汽车的弹性性能。
其原理是利用四杆机构的自由度，来消除支撑系统在转向和行驶过程中的动摇。
四杆机构的机构构成十分复杂，其中包括四个主铰链、四个附铰链、八个杆件以及六个球节点。
主铰链由四条铰链构成，它们用来连接车轮与车架，一侧的四条铰链包含两个连接车轮的主铰链，另一侧的四条铰链则包含两个连接车架的主铰链。
每条铰链都有四个球节点，它们与活塞形成紧凑的机构。
附铰链由四条铰链构成，它们用来将车轮与车架相连，其中一侧包含两个连接车轮的附铰链，另一侧包含两个连接车架的附铰链。
它们由上、左、右、前、后各两条连接成一个总体，具有良好的弹性性能。
八个杆件是构成四杆机构的核心部分，包括车架上的顶部杆件、底部杆件、维护杆件以及前部杆件，以及车轮上的顶部杆件、底部杆件、维护杆件以及前部杆件。
它们的结构与主铰链和附铰链配合，构成四杆机构的动态支撑系统。
六个球节点是构成四杆机构的关键部分，每条铰链上都有两个球节点，它们与活塞形成紧凑的机构。
球节点的工作机制是：车轮和车架的运动过程中，一个球节点会被拉伸，另一个球节点则会受到压缩，从而有效地维持车轮和车架的运动状态。
四杆机构的主要作用是缓冲车轮的震动，它是由主铰链、附铰链、杆件以及球节点组成的紧凑机构，在转向和行驶过程中，可以有效地消除路面所带来的震动，使车辆行驶更加舒适。
此外，四杆机构还可以增强转向系统的整体强度，提高行车的安全性和平稳性，确保车辆的行驶的平稳可靠。
总之，铰链四杆机构是一种改善汽车行驶弹性性能的有效技术，由主铰链、附铰链、八个杆件以及六个球节点构成，其原理是利用四杆机构的自由度，来消除支撑系统在转向和行驶过程中的动摇，同时提高车辆行驶的平稳可靠性。
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1.按给定连杆两个位置设计铰链四杆机构
有无穷多个解。实际上，还应考虑几何、动力等辅助条 件，例如各杆所允许的尺寸范围、最小传动角或其他结 构上的要求，就可以合理选定A、D两点的位置而得到 确定的解如。果给定连杆三个、四个或五个位置呢？
例：设计一铰链四杆 机构作为加热炉炉门 的启闭机构。已知炉 门上两活动铰链B、C 的中心距为50。要求 炉门打开后成水平位 置，且热面朝下（如 虚线所示）。如果规 定铰链A、D安装在炉 体的y-y坚直线上， 其相关尺寸如图所示。 用图解法求此铰链四 杆机构其余三杆的尺 寸。
2.按给定的行程速比系数设计四杆机构
设计具有
急回特性
的四杆机
构，关键
是要抓住
机构处于
极限位置
时的几何
关系，必
要时还应
考虑其他
辅助条件。
例：已知摇杆长度L=100，摆角 =50 和行程速比
系数k=1.4，试设计曲柄摇杆机构。
解：由给定的行程速比系 数求出极位夹角 : Nhomakorabea80 K1
K1
=
30
C1
C2
90-
E l4
A B2
D
B1
以A为圆心，AC1为 半径作圆弧交A与 E，平分EC2得曲柄 长度 AB 。再以A 为圆心， AB 为 半径作圆，交C1A 的延长线和C2A于 B1和B2，连杆长度
BC B1C1 B2C2 .
Fn Fsin Ft Fcos
压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以， 衡量机构传力性能，可用压力角作为标志。
Fn
F
Ft vC
在连杆机构中，为度 量方便，常用压力角 的余角即连杆与从动 件间所夹的锐角(传 动角)检验机构的传 力性能。
传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构 中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，机构 出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也 是检验其传力性能的关键位置。
9.2 铰链四杆机构的基本性质
1.急回特性 :
—摇杆的摆角， —极位夹角。
为描述从动摇杆的急 回特性，在此引入行
K = 180 +
程速比系数 K，即：
180 -
K值的大小反映了急回运动特性的显著程度。K值的大
小取决于极位夹角 ，角越大，K值越大，急回运动 特性越明显；反之，则愈不明显。当时 0 ，K=1 ，
设计要求：
min
曲柄摇杆机构，以曲柄为原动件时，其 最小传动角发生在曲柄与机架两次共线 位置之一。
C
m in
B
A
D
9.2 铰链四杆机构的基本性质
3.死点状态
机构传动角
为死点位置。
0（即90）的位置称
机构处于死点位置，从动 件会出现卡死（机构自锁） 或运动方向不确定的现象。
措施和应用
9.3平面四杆机构的设计
设计类型 ：
1.实现给定的运动规律：给定行程速 比系数以实现预期的急回特性、实现 连杆的几组给定位置等。 2.实现给定的运动轨迹：要求连杆上 某点沿着给定轨迹运动等。
设计目标 ：
根据给定的运动条件，选定机构的类 型，确定机构中各构件的尺寸参数。
设计方法 ：图解法、实验法和解析法等。
机构无急回特性。
若在设计机构时 先给定K值，则 :
180 K1
K1
在生产实际中，常利用机构的急回运动来缩 短非生产时间，提高生产率，如牛头刨床、 往复式运输机等。
9.2 铰链四杆机构的基本性质
2.压力角与传动角
Fn
F
Ft vC
压力角：从动件 受力方向与受力 点线速度方向之 间所夹的锐角。
传动角:压力角的 余角即连杆与从 动件间所夹的锐 角。