铰链四杆机构48095ppt课件
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铰链四杆机构pptPPT课件
9/12/2023
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铰链四杆机构类型判定： （1）如果满足杆长和条件
以最短杆作连架杆，为曲柄摇杆机构，最短杆为曲柄； 以最短杆作机架，为双曲柄机构，有两个曲柄； 以最短杆作连杆，为双摇杆机构，没有曲柄 （2）如果不满足杆长和条件，则为双摇杆机构。
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图示四杆机构中，已知各构件长度LAB=55mm, LBC=40mm,
LCD=50mm, LAD=25mm,判断
（1）以AB为机架可以获得（ 曲柄摇杆 ）机构？ D （2）以AD为机架可以获得（ 双曲柄 ）机构？ 25 （3）以BC为机架可以获得（ 双摇杆 ）机构？ A
解：先判断杆长和条件：25+55≤40+50 符合此条件。 根据判定结论得到：
50 55
（1）以AB为机架，最短杆为连架杆， 为曲柄摇杆机构 （2）以AD为机架，最短杆为机架， 为双曲柄机构 （3）以BC为机架，最短杆为连杆， 为双摇杆机构
C 40 B
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按 下列各 图所注 出的尺 寸，分 析确定 各机构 的名称
双曲柄机构
曲柄摇杆机构 双摇杆机构 双摇杆机构
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1、搜集生活中的可用零件，做成各种类型的 铰链四杆机构的模型
2、做《习题集》上相关试题加以巩固练习
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感谢您的观看！
铰链四杆机构分析PPT课件
平面连杆机构与分类
平面连杆机构的组成
.
1
平面连机构的组成
• 平面连杆机构 ：各构件是用销轴、滑道等方式连接起来的，各构件间的相对 运动均在同一平面内或互相平行的平面内。最简单的平面连杆机构是由四个 杆件组成的，简称平面四杆机构。由四个构件通过转动铰链联结而成的机构， 称为铰链四杆机构。
.
2
• 可以看出一般铰链四杆机构有四部分组成 • 1机架：固定不动 • 2连架杆2个：与机架相连，他是四杆机构
.
29
应用
.
30
铰链四杆机构的演化及应用
• 在生产实际应用中还广泛应用其它形式的四杆机构，可以 认为是通过改变某些构件的形状、相对长度，或不同的构 件作为机架等方法，来得到铰链四杆机构的一些其它的演 化形式，以下介绍常用的一些演化形式。
• 一：曲柄滑块机构 曲柄滑块机构是有曲柄摇杆机构演化得来的
• 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。
.
39
偏心轮极位
.
40
应用实例
• 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。
• 以摇杆为主动件的
• 摇杆的摆动运动也可以转换为曲柄的整周回转运动。图示为缝纫机的 踏板机构，当踏板作往复摆动时，通过连杆使曲柄作整周转动。
.
11
双曲柄机构
• 在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是曲柄时，此种四杆机构即称为 双曲柄机构。
• 下图为双曲柄机构原理图
平面连杆机构的组成
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平面连机构的组成
• 平面连杆机构 ：各构件是用销轴、滑道等方式连接起来的，各构件间的相对 运动均在同一平面内或互相平行的平面内。最简单的平面连杆机构是由四个 杆件组成的，简称平面四杆机构。由四个构件通过转动铰链联结而成的机构， 称为铰链四杆机构。
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2
• 可以看出一般铰链四杆机构有四部分组成 • 1机架：固定不动 • 2连架杆2个：与机架相连，他是四杆机构
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应用
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铰链四杆机构的演化及应用
• 在生产实际应用中还广泛应用其它形式的四杆机构，可以 认为是通过改变某些构件的形状、相对长度，或不同的构 件作为机架等方法，来得到铰链四杆机构的一些其它的演 化形式，以下介绍常用的一些演化形式。
• 一：曲柄滑块机构 曲柄滑块机构是有曲柄摇杆机构演化得来的
• 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。
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偏心轮极位
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应用实例
• 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。
• 以摇杆为主动件的
• 摇杆的摆动运动也可以转换为曲柄的整周回转运动。图示为缝纫机的 踏板机构，当踏板作往复摆动时，通过连杆使曲柄作整周转动。
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双曲柄机构
• 在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是曲柄时，此种四杆机构即称为 双曲柄机构。
• 下图为双曲柄机构原理图
铰链四连杆机构说课PPT课件
A
B
C
D
怎样判别铰链四杆机构的三种类型？ 在何种情况下，所组成的四杆机构均为双 摇杆机构呢？
培养了学生独立思考、相互探讨及自学 的能力，达到以“教师为主导，学生为主体” 这一原则。 同时也突出了本节课的教学重点。
存在曲柄且满足杆长之和条件 的四杆机构有以下三种类型：
三种类型
存在条件
曲柄摇杆机构 以最短杆的相邻杆作为机架
教学 重点 难点
本着教材内容和学生当前掌握的知识 水平，我确立了如下教学重点和难点：
①重点1：判断机构中有无曲柄存在。
确立理由：学生只有学会判别机构中有无曲 柄才能进行下一步教学。
重点2：判断是否满足杆长之和条件。
确立理由：让学生明白当四杆机构成为铰
链四杆机构时才能进行类型判别。
②难点：掌握铰链四杆机构存在的条件。
双曲柄机构
以最短杆作为机架
双摇杆机构 以最短杆的相对杆作为机架
引申：不满足杆长之和条件的四杆机构均 为双摇杆机构。
判断图示四杆机构是什么机构？（单项选择题） (1)
A 曲柄摇杆机构 B 双曲柄机构 C 双摇杆机构
(2) A 曲柄摇杆机构 B 双曲柄机构 C 双摇杆机构
(3) A曲柄摇杆机构 B双曲柄机构 C双摇杆机构
机械基础 教材分析 说课过程 学情分析
教学目标 教学重、难点
教、学法
教学过程 课后总结
教材分析 主要内容：铰链四杆机构类型的判别
判别铰链四杆机构的类型
铺垫
曲柄存在的条件
通过学习本节内容，可以提高学生对 正确判别铰链四杆机构的能力 。
机械基础 教材分析 说课过程 学情分析
教学目标 教学重、难点
教、学法
过讨论法和观察法的安排，极大限度地
铰链四杆机构基本类型优秀课件.ppt
铰链四杆机构基本类型优秀课件
• 图所示的汽车偏转车轮转向机构采用了等腰梯形 双摇杆机构。该机构的两根摇杆AB、CD是等长 的，适当选择两摇杆的长度，可以使汽车在转弯 时两转向轮轴线近似相交于其它两轮轴线延长线 某点P，汽车整车绕瞬时中心P点转动，获得各 轮子相对于地面作近似的纯滚动，以减少转弯时 轮胎的磨损。
铰链四杆机构基本类型优秀课件
铰链四杆机构基本类型优秀课件
特例：平行四边形机构 特征：两连架杆等长且平行，
连杆作平动。
平面连杆机构的类型、特点和分类
AB = CD BC = AD
摄影平台升降机构
机车车轮联动机构
铰链四杆机构基本类型优秀课件
平行四边形机构存在 运动不确定位置。
平面连杆机构的类型、特点和分类
铰链四杆机构基本类型优秀课件
•例 铰链四杆机构ABCD的各杆长度如图2-10所示。 请根据基本类型判别准则，说明机构分别以AB、BC、 CD、AD各杆为机架时属于何种机构。
解：分析题目给出铰链四杆机构知，最短杆为AD = 20，最长 杆为CD = 55，其余两杆AB = 30、BC = 50。
因为 AD＋CD = 20＋55 = 75 AB＋BC = 30＋50 = 80 ＞ Lmin＋Lmax
▲连架杆之一或机架为最短杆。
当满足杆长条件时，其 最短杆上的转动副都是 整转副。
此时，铰链A、B均为 整转副。
铰链四杆机构基本类型优秀课件
铰链四杆机构基本类型优秀课件
2.压力角和传动角 压力角：作用在从动
平面连杆机构的运动和动力特性
件上的驱动力F与力 作用点绝对速度之间
所夹锐角α。
切向分力 Ft= Fcosα = Fsinγ
铰链四杆机构基本类型优秀课件
• 图所示的汽车偏转车轮转向机构采用了等腰梯形 双摇杆机构。该机构的两根摇杆AB、CD是等长 的，适当选择两摇杆的长度，可以使汽车在转弯 时两转向轮轴线近似相交于其它两轮轴线延长线 某点P，汽车整车绕瞬时中心P点转动，获得各 轮子相对于地面作近似的纯滚动，以减少转弯时 轮胎的磨损。
铰链四杆机构基本类型优秀课件
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特例：平行四边形机构 特征：两连架杆等长且平行，
连杆作平动。
平面连杆机构的类型、特点和分类
AB = CD BC = AD
摄影平台升降机构
机车车轮联动机构
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平行四边形机构存在 运动不确定位置。
平面连杆机构的类型、特点和分类
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•例 铰链四杆机构ABCD的各杆长度如图2-10所示。 请根据基本类型判别准则，说明机构分别以AB、BC、 CD、AD各杆为机架时属于何种机构。
解：分析题目给出铰链四杆机构知，最短杆为AD = 20，最长 杆为CD = 55，其余两杆AB = 30、BC = 50。
因为 AD＋CD = 20＋55 = 75 AB＋BC = 30＋50 = 80 ＞ Lmin＋Lmax
▲连架杆之一或机架为最短杆。
当满足杆长条件时，其 最短杆上的转动副都是 整转副。
此时，铰链A、B均为 整转副。
铰链四杆机构基本类型优秀课件
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2.压力角和传动角 压力角：作用在从动
平面连杆机构的运动和动力特性
件上的驱动力F与力 作用点绝对速度之间
所夹锐角α。
切向分力 Ft= Fcosα = Fsinγ
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铰链四连杆机构说课PPT课件
04
铰链四连杆机构的运动学分析
平面运动学
平面运动学研究四连杆机构在平面内的运动，包括连杆的长度、角度、速度和加速 度等参数。
平面运动学主要通过解析几何和向量运算等方法进行分析，建立数学模型，描述四 连杆机构的运动规律。
平面运动学分析有助于理解四连杆机构的运动特性，为优化设计提供理论依据。
空间运动学
铰链四连杆机构说课ppt 课件
• 引言 • 铰链四连杆机构概述 • 铰链四连杆机构的结构分析 • 铰链四连杆机构的运动学分析 • 铰链四连杆机构的设计与优化 • 铰链四连杆机构的实践与应用 • 总结与展望
01
引言
主题介绍
铰链四连杆机构的定义
铰链四连杆机构的重要性
铰链四连杆机构是一种由四个杆件通 过铰链连接而成的机械机构，常用于 实现某些特定的运动轨迹或运动规律。
空间运动学研究四连杆机构在三 维空间中的运动，考虑了机构的
旋转和平移等自由度。
空间运动学需要利用三维坐标系 和向量运算进行建模，分析机构 的位置、姿态、速度和加速度等
参数。
空间运动学分析能够全面揭示四 连杆机构的运动特性，为复杂运 动要求的机构设计提供支持。
运动仿真与分析
运动仿真与分析通过计算机模拟技术， 对四连杆机构的运动过程进行实时模 拟和分析。
提出了一种新的铰链四连杆机构设计理念 ，通过优化算法提高了其性能，为相关领 域提供了新的解决方案。ຫໍສະໝຸດ 未来研究方向与展望研究方向
深入研究铰链四连杆机构的动 态特性、优化算法和新型应用
领域。
技术发展
随着科技的进步，探索铰链四 连杆机构与其他先进技术的结 合，如人工智能、大数据等。
实际应用
加强与企业的合作，将铰链四 连杆机构应用于更多工程领域 ，推动其产业化进程。
铰链四杆机构PPT课件
.
22
• 综合归纳以上两种情况，可得出如下结论： 在铰链四杆机构中，如果某个转动副能成为 整转副，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满足杆长 之和条件。
.
23
• 设四个构件中最长杆的长度为L1 ， 最短杆的长度 为L2 ， 其余两杆长度分别为L3和L4 ，则整转副存 在的条件可表示为： 若 L1+L2≤L3+L4， 则机构中 存在整转副 。
.
25
铰链四杆机构中存在曲柄的充要条 件是什么？
答： • 最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之
和。 • 最短杆或最短杆的任一相邻杆作为机架。
.
26
判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、 双曲柄机构还是双摇杆机构？
.
27
练习
已知四杆机构中，尺寸如图所示， AD为机架，求： 1、该机构为曲柄摇杆机构时，lAB的最大值。 2、该机构为双曲柄机构时，lAB的最小值。
课题二 常用设备的平面连杆机 构形式分析
一、铰链四杆机构的基本形式 二、 铰链四杆机构曲柄存在的条件 三、 铰链四杆机构的演化
.
1
一、铰链四杆机构的基本形式
• 全部由回转副组成的平面四杆机构称为铰 链四杆机构。
.
2
• 组成：
① 机架---机构的固定件 4 ； ② 连架杆--与机架用转动副相连接的杆 1 和杆 3 ； ③ 连杆---不与机架直接连接的杆 2 。
.
19
• 由△B1C1D可得:
a+d≤b+c
(a)
• 由△B2C2D可得: b-c≤d-a
c-b≤d-a
• 即 : a+b≤c+d
铰链四杆结构ppt课件
精品课件
12
（3）
精品课件
13
（4）
精品课件
14
本节小结
❖ 1)铰链四杆机构的组成
❖ 2）铰链四杆机构的三种基本形式
❖ 3）曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构 的判别
精品课件
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此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
精品课件
16
组成在同一平面内运动的机构。
❖铰链四杆机构：当平面四杆机构中 的运动副均为转动副时，称为铰链 四杆 机构。
精品课件
4
2、讲解铰链四杆机构的组成，说明机架、连架杆、 连杆的概念。
n1).机架：固定不动的构件 n2).连架杆：直接和机架相连接的构件 n3).连杆：不与机架直接连接的构件
连杆
连连架架杆杆
a 取最短杆为连架杆时，构成曲柄摇杆机构； b 取最短杆为机架时，构成双曲柄机构； c 取最短杆为连杆时，构成双摇杆机构；
❖ （2）当铰链四杆机构中最短杆与最长杆之 和大于或等于其余两杆的长度之和，则无 曲柄存在，只能构成双摇杆机构。
精品课件
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练习：判断铰链四杆机构是何机构 （1）
精品课件
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（2）
机架
精品课件
5
3.曲柄和摇杆的概念:
曲柄：与机架相连且能够做 整周连续回转的构件
❖ 摇杆：与机架相连但不能够做整周连续回转，只 能 来回摆动一定角度的构件
精品课件
6
4、铰链四杆机构的类 型
a 曲柄摇杆机构
精品课件
7
b 双曲柄机构
精品课件
8
C 双摇杆机构
精品课件
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5 铰链四杆机构类型的判别
铰链四杆资料课件
解决方案：为提高机构的运动平稳性，可采取以下措 施：合理选择合适的转动副和轴承，减小摩擦和磨损 ；优化机构的结构参数和运动参数，改善机构的动态 特性；在机构中加入减震装置或采取隔振措施，吸收 或减小振动能量。
运动精度问题
01
运动精度问题是指机构在实际运动过程中，与理论运动轨迹存在的偏差。
02
铰链四杆机构在运动过程中，由于受到各种因素的影响，如制造误差、装配误 差、润滑条件等，实际运动轨迹可能会与理论轨迹存在偏差。这会导致机构的 位置精度、速度精度和加速度精度降低，影响机构的正常使用。
表面处理技术
采用先进的表面处理技术，如喷涂、电镀等，以提高机构零部件的 耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性能。
新技术的应用
人工智能技术
利用人工智能技术对机构 进行优化设计、智能控制 和故障诊断，提高机构的 智能化水平和可靠性。
传感器技术
应用传感器技术实时监测 机构的工作状态和性能， 实现机构的智能化监控和 维护。
双曲柄机构
双曲柄机构由两个曲柄和两个连杆组成，其中两个曲柄长度相等且平行，连杆连接 两个曲柄。
双曲柄机构具有双倍的旋转速度，即当一个曲柄转动一周时，另一个曲柄转动两周 。
双曲柄机构常用于实现复杂的运动规律和实现特定的运动轨迹，如机械手、机械臂 等。
双摇杆机构
双摇杆机构由两个摇杆和两个连 杆组成，其中两个摇杆长度相等
05
铰链四杆机构问题与解决 方案
运动干涉问题
运动干涉问题是指机构在运动过程中，各部件之间相互碰撞或卡滞，导致机构无法正常工作 。
铰链四杆机构在运动过程中，由于各杆件之间的相对位置不断变化，可能会出现杆件之间的 相互碰撞或卡滞现象。这不仅会影响机构的运动平稳性和精度，严重时甚至会导致机构损坏 。
铰链四杆机构PPT课件
原动件
vF
l2
l1
曲柄滑块机构 导杆机构 （转动导杆机构） l1<l2
摆动导杆机构 l1>l2
牛头刨、插床、回转式油泵
24
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应用实例一
曲柄滑块机构
B
BB 11 11
B B
1112
2B 2 B
B
1A
11 B
1212
B 2
4 2
BB B
2C22C2 C C CCCCCC
2 33 3 3 33 3333
曲柄存在必要条件: （1）曲柄是最短杆； （2）最短杆长度+最长杆长度 其余两杆长度之和。
双摇杆机构: 最短杆长度+最长杆长度 >其余两杆长度之和。
第12页/共34页
13
变更机架后机构的演化
曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
第13页/共34页
C b B
c
a A
d
D
❖ 推论1：
❖ 当Lmax+Lmin L(其余两杆长度之和)时 最短杆是连架杆之一 ——曲柄摇杆机构
2
A
AA 11
1B
A
1A
1 41
4A
4
曲柄摇块机构
4
A1 A 11
2作机架 A
A
1A 2
41
4
4
A 44
4 44
C 3
液压作动筒
车箱举升机构
25
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应用实例二
B
2
1
C
A
4
3
曲柄滑块机构
3作机架
BB
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• 能作整周转动的连架杆， 称为曲柄 。 • 仅能在某一角度内摆动的连架杆， 称为摇
杆。
.
铰链四杆机构的三种基本形式
1. 曲柄摇杆机构 2. 双曲柄机构 3. 双摇杆机构
.
1. 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 。
• 曲柄摇杆机构的特点：它能将曲柄的整周 回转运动变换成摇杆的往复摆动，或将摇 杆的往复摆动变换成曲柄的连续回转运动 。
.
• 由△B1C1D可得:
a+d≤b+c
(a)
• 由△B2C2D可得: b-c≤d-a
c-b≤d-a
• 即 : a+b≤c+d
(b)
a+c≤b+d
(c)
.
• 将式（a）、（b）、（c）分别两两相加可得:
a≤b
a≤c
a≤d
(1-1)
• 如d<a，用同样的方法可以得到杆1能绕转动副A相对于杆
4做整周转动的条件: d+a≤b+c ; d+b≤a+c; d+c≤a+b ;
.
1. 曲柄滑块机构
• 图 1-27 （ a ）所示的曲柄摇杆机构中， 摇杆 3 上 C 点的轨迹是以 D 为圆心，杆 3 的长度为半 径的圆弧 。 如在机架上按 C 点的轨迹做成一弧 形槽， 摇杆 3 做成与弧形槽相配的弧形块，图 127 （ a ） 所示机构演化成图 1-27 （ b ） 所示 机构，此时虽然转动副 D 的外形改变， 但机构的 运动特性并没有改变 。
和。 • 最短杆或最短杆的任一相邻杆作为机架。
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判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、 双曲柄机构还是双摇杆机构？
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练习
已知四杆机构中，尺寸如图所示， AD为机架，求： 1、该机构为曲柄摇杆机构时，lAB的最大值。 2、该机构为双曲柄机构时，lAB的最小值。
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三、 铰链四杆机构的演化
1. 曲柄滑块机构 2. 导杆机构 3. 摇块机构 4. 定块机构
• 整转副存在是曲柄存在的必要条件。
.
图f1 转动副成为整转副的条件辅助证明图
.
• 在图f1中，设d>a，在杆1绕转动副A转动的过程中，铰链 点B与D之间的距离g是不断变化的，当B 点到达图示点B1 和B2两位置时，g值分别达到最大值gmax=d+a和最小值 gmin=d-a。
• 如要求杆1能绕转动副A相对杆4做整周转动，则杆1应能 超过AB1和AB2这两个关键位置，即可以构成三角形 △B1C1D和三角形△B2C2D。根据三角形构成原理即可以 推出以下各式。
• ② 取最短杆为机架时， 得到双曲柄机构， 如图 1-26 （ c ） 所示 。
• ③ 取最短杆的相对杆为机架时， 得到双摇杆机构， 如图 1-26 （ d ） 所示 。
.
图 1-26 不同类型的铰链四杆机构
.
铰链四杆机构中存在曲柄的充要条 件是什么？
答： • 最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之
• 若将弧形槽的半径增至无穷大，则转动副 D 的中 心移至无穷远处， 弧形槽变为直槽， 转动副 D 则转化为移动副， 构件 3 由摇杆变成了滑块， 于是曲柄摇杆机构就演化为曲柄滑块机构，如图 1-27 （ c ）
.
曲柄滑块机构的分类
• 在图 1-27 （ c ） 中，滑块导路线不通过曲 柄回转中心，故称为偏置曲柄滑块机构 。 曲柄转动中心至滑块导路线的垂直距离称 为偏距 e 。
.
• 设四个构件中最长杆的长度为L1 ， 最短杆的长度 为L2 ， 其余两杆长度分别为L3和L4 ，则整转副存 在的条件可表示为： 若 L1+L2≤L3+L4， 则机构中 存在整转副 。
• ① 取最短杆的相邻杆为机架时， 得到曲柄摇杆机 构， 如图 1-26 （ a ） 和图 1-26 （ b ）所示 。
• 在双曲柄机构中，若两曲柄平行且相等，称为平 行四边形机构 ；若对边的长度分别相等， 但连杆 BC 和机架 AD 不平行，则称其为反平行四边形机 构，
• 举例：惯性筛；机车驱动轮联动机构；反平行四 边形机构，如图 1-21 所示 ；车门启闭机构。
.
图1-19 惯性筛
.
图1-20 机车驱动轮联动机构
• 即： d≤a
d≤b
d≤c
(1-2)
.
• 式（1-1）和式（1-2）说明，组成整转副A 的两个构件中，必有一个为最短杆；
• 式（a）、（b）、（c）说明，该最短杆与 最长杆的长度值和必小于或等于其余两构件 的长度之和，该长度之和关系称为“杆长之 和条件”。
.
• 综合归纳以上两种情况，可得出如下结论： 在铰链四杆机构中，如果某个转动副能成为 整转副，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满足杆长 之和条件。
课题二 常用设备的平面连杆机 构形式分析
一、铰链四杆机构的基本形式 二、 铰链四杆机构曲柄存在的条件 三、 铰链四杆机构的演化
.
一、铰链四杆机构的基本形式
• 全部由回转副组成的平面四杆机构称为铰 链四杆机构。
.
• 组成：
① 机架---机构的固定件 4 ； ② 连架杆--与机架用转动副相连接的杆 1 和杆 3 ； ③ 连杆---不与机架直接连接的杆 2 。
• 举例：图 1-23 所示为大型造型机的翻箱机 构；汽车前轮转向机构。
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图 1-23 翻砂箱机构
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图1-24 汽车前轮转向机构
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判断：起重机机构属于曲柄摇杆机构、双曲 柄机构还是双摇杆机构？
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二、 铰链四杆机构曲柄存在 的条件
• 在铰链四杆机构中，能使被连接的两个构 件相对转动360度的转动副为整转副。
3
2
1
C 3
D
(a ) E
2 F
(b .)
5
B
1 A
4
图 1-21 反平行四边形机构
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图1-22 公共汽车车门启闭机构
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3. 双摇杆机构
• 两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双 摇杆机构 。
• 双摇杆机构的特点主要是： 通过适当的设 计， 将主动摇杆的摆角放大或缩小，使从 动摇杆得到所需的摆角； 或者利用连杆上 某点的运动轨迹实现所需的运动 。
• 举例：雷达天线；缝纫机的踏板机构。
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图1-17 雷达天线俯仰角调整机构
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图1-18 缝纫机踏板机构
皮带轮
BA
C
踏板
D
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2. 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。
• 双曲柄机构的特点：能将等角速度转动变为周期 性变角速度转动 。 通常主动曲柄作等速转动，从 动曲柄作变速转动 。
杆。
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铰链四杆机构的三种基本形式
1. 曲柄摇杆机构 2. 双曲柄机构 3. 双摇杆机构
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1. 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 。
• 曲柄摇杆机构的特点：它能将曲柄的整周 回转运动变换成摇杆的往复摆动，或将摇 杆的往复摆动变换成曲柄的连续回转运动 。
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• 由△B1C1D可得:
a+d≤b+c
(a)
• 由△B2C2D可得: b-c≤d-a
c-b≤d-a
• 即 : a+b≤c+d
(b)
a+c≤b+d
(c)
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• 将式（a）、（b）、（c）分别两两相加可得:
a≤b
a≤c
a≤d
(1-1)
• 如d<a，用同样的方法可以得到杆1能绕转动副A相对于杆
4做整周转动的条件: d+a≤b+c ; d+b≤a+c; d+c≤a+b ;
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1. 曲柄滑块机构
• 图 1-27 （ a ）所示的曲柄摇杆机构中， 摇杆 3 上 C 点的轨迹是以 D 为圆心，杆 3 的长度为半 径的圆弧 。 如在机架上按 C 点的轨迹做成一弧 形槽， 摇杆 3 做成与弧形槽相配的弧形块，图 127 （ a ） 所示机构演化成图 1-27 （ b ） 所示 机构，此时虽然转动副 D 的外形改变， 但机构的 运动特性并没有改变 。
和。 • 最短杆或最短杆的任一相邻杆作为机架。
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判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、 双曲柄机构还是双摇杆机构？
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练习
已知四杆机构中，尺寸如图所示， AD为机架，求： 1、该机构为曲柄摇杆机构时，lAB的最大值。 2、该机构为双曲柄机构时，lAB的最小值。
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三、 铰链四杆机构的演化
1. 曲柄滑块机构 2. 导杆机构 3. 摇块机构 4. 定块机构
• 整转副存在是曲柄存在的必要条件。
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图f1 转动副成为整转副的条件辅助证明图
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• 在图f1中，设d>a，在杆1绕转动副A转动的过程中，铰链 点B与D之间的距离g是不断变化的，当B 点到达图示点B1 和B2两位置时，g值分别达到最大值gmax=d+a和最小值 gmin=d-a。
• 如要求杆1能绕转动副A相对杆4做整周转动，则杆1应能 超过AB1和AB2这两个关键位置，即可以构成三角形 △B1C1D和三角形△B2C2D。根据三角形构成原理即可以 推出以下各式。
• ② 取最短杆为机架时， 得到双曲柄机构， 如图 1-26 （ c ） 所示 。
• ③ 取最短杆的相对杆为机架时， 得到双摇杆机构， 如图 1-26 （ d ） 所示 。
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图 1-26 不同类型的铰链四杆机构
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铰链四杆机构中存在曲柄的充要条 件是什么？
答： • 最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之
• 若将弧形槽的半径增至无穷大，则转动副 D 的中 心移至无穷远处， 弧形槽变为直槽， 转动副 D 则转化为移动副， 构件 3 由摇杆变成了滑块， 于是曲柄摇杆机构就演化为曲柄滑块机构，如图 1-27 （ c ）
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曲柄滑块机构的分类
• 在图 1-27 （ c ） 中，滑块导路线不通过曲 柄回转中心，故称为偏置曲柄滑块机构 。 曲柄转动中心至滑块导路线的垂直距离称 为偏距 e 。
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• 设四个构件中最长杆的长度为L1 ， 最短杆的长度 为L2 ， 其余两杆长度分别为L3和L4 ，则整转副存 在的条件可表示为： 若 L1+L2≤L3+L4， 则机构中 存在整转副 。
• ① 取最短杆的相邻杆为机架时， 得到曲柄摇杆机 构， 如图 1-26 （ a ） 和图 1-26 （ b ）所示 。
• 在双曲柄机构中，若两曲柄平行且相等，称为平 行四边形机构 ；若对边的长度分别相等， 但连杆 BC 和机架 AD 不平行，则称其为反平行四边形机 构，
• 举例：惯性筛；机车驱动轮联动机构；反平行四 边形机构，如图 1-21 所示 ；车门启闭机构。
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图1-19 惯性筛
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图1-20 机车驱动轮联动机构
• 即： d≤a
d≤b
d≤c
(1-2)
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• 式（1-1）和式（1-2）说明，组成整转副A 的两个构件中，必有一个为最短杆；
• 式（a）、（b）、（c）说明，该最短杆与 最长杆的长度值和必小于或等于其余两构件 的长度之和，该长度之和关系称为“杆长之 和条件”。
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• 综合归纳以上两种情况，可得出如下结论： 在铰链四杆机构中，如果某个转动副能成为 整转副，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满足杆长 之和条件。
课题二 常用设备的平面连杆机 构形式分析
一、铰链四杆机构的基本形式 二、 铰链四杆机构曲柄存在的条件 三、 铰链四杆机构的演化
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一、铰链四杆机构的基本形式
• 全部由回转副组成的平面四杆机构称为铰 链四杆机构。
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• 组成：
① 机架---机构的固定件 4 ； ② 连架杆--与机架用转动副相连接的杆 1 和杆 3 ； ③ 连杆---不与机架直接连接的杆 2 。
• 举例：图 1-23 所示为大型造型机的翻箱机 构；汽车前轮转向机构。
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图 1-23 翻砂箱机构
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图1-24 汽车前轮转向机构
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判断：起重机机构属于曲柄摇杆机构、双曲 柄机构还是双摇杆机构？
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二、 铰链四杆机构曲柄存在 的条件
• 在铰链四杆机构中，能使被连接的两个构 件相对转动360度的转动副为整转副。
3
2
1
C 3
D
(a ) E
2 F
(b .)
5
B
1 A
4
图 1-21 反平行四边形机构
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图1-22 公共汽车车门启闭机构
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3. 双摇杆机构
• 两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双 摇杆机构 。
• 双摇杆机构的特点主要是： 通过适当的设 计， 将主动摇杆的摆角放大或缩小，使从 动摇杆得到所需的摆角； 或者利用连杆上 某点的运动轨迹实现所需的运动 。
• 举例：雷达天线；缝纫机的踏板机构。
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图1-17 雷达天线俯仰角调整机构
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图1-18 缝纫机踏板机构
皮带轮
BA
C
踏板
D
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2. 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。
• 双曲柄机构的特点：能将等角速度转动变为周期 性变角速度转动 。 通常主动曲柄作等速转动，从 动曲柄作变速转动 。