6 平面四杆机构解析
平面四杆机构的基础知识
平面四杆机构的基础知识曲柄杆长条件：最短杆与最长杆这和小于其他两杆长度之和最短杆为机架时----双曲柄最短杆为连架杆-----曲柄摇杆机构最短杆为连杆-------双摇杆机构行程速比系数=180+A/180-A A位极位夹角K值越大，机构的急回特性越显著。
曲柄与机架共线时曲柄摇杆机构中传动角最小压力角和传动角存在曲柄的必要条件：满足感长条件最短杆为机架或连架杆死点压力角=90度存在死点的条件是尖顶实际轮廓=理论轮廓滚子互为法向等距曲线基圆：中心到理论轮廓的最小距离压力角：从动件受力方向与速度方向的夹角压力角越小越好基圆半径越小，压力角越大凸轮机构中等速运动规律（刚性冲击）等加速运动等减速运动（柔性冲击）余弦加速运动（柔性冲击）凸轮轮廓曲线设计：1、基圆2、偏心圆3、做偏心圆的切线4、在切线自基圆量取从动件的位移量看压力角的标注从动件受力方向与速度方向的夹角斜齿轮正确啮合的条件、模数压力角螺旋角匹配标准参数取在法面上几何尺寸计算在端面渐开线齿轮切制分为仿形法和展成法齿形系数YFa只与齿数有关与修正系数P89小齿轮的弯曲应力大于大齿轮的弯曲应力大齿轮的弯曲强度大于小齿轮的弯曲强度一对齿轮的接触应力是相等的(作用力与反作用力），小齿轮的分度圆直径和中心距决定齿面接触疲劳强度不发生跟切得最少齿数p81渐开线曲率半径（渐开线离基圆越近，曲率半径越小，渐开线月弯曲渐开线离基圆越近，压力角越小轮齿折断一般发生在齿根疲劳点蚀首先出现在节线附近的齿根面上（闭式软齿面齿轮传动中）齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式齿面胶合出现在高速重仔的闭式齿轮传动中齿面塑性变形出现在低速重载或濒繁起动的软齿面齿轮传动中斜齿轮弯曲强度计算应按当量齿数查修正系数和齿形系数分度圆和节圆半径在标准圆柱齿轮中相等啮合角就是齿轮在节圆处的压力角避免因装配误差使齿轮产生轴向错位导致实际齿宽减小。
平面四杆机构
第二章平面连杆机构2.1 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后，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。
在铰链四杆机构中，有的连架杆能做整周转动，有的则不能，两构件的相对回转角为360 º的转动副称为整转副。
整转副的存在是曲柄存在的必要条件，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。
曲柄摇杆机构铰链四杆机构的两个连架杆中若一个为曲柄，另一杆为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构。
曲柄摇杆机构的功能是：将转动转换为摆动，或将摆动转换为转动。
图2-1 铰链四杆机构(2)双曲柄机构铰链四杆机构的两个连架杆若都是曲柄，则为双曲柄机构。
在双曲柄机构中，常见的还有正平行四边形机构（又称正平行双曲柄机构）和反平行四边形机构（又称反平行双曲柄机构）。
双曲柄机构的功能是：将等速转动转换为等速同向、不等速同向、不等速反向等多种转动。
图2-2 平行四边形机构图2-3 双摇杆机构双摇杆机构铰链四杆机构的两个连架杆都是摇杆，则称为双摇杆机构。
双摇杆机构的功能是：将一种摆动转换为另一种摆动。
图2-4 双摇杆机构图2-5 鹤式起重机2.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件在铰链四杆机构中，有的连架杆能做整周转动，有的则不能。
两构件的相对回转角为360º的转动副为整转副。
整转副的存在条件是曲柄存在的必要条件，而铰链四杆机构三种基本形式的区别在于机构中是否存在曲柄和有几个曲柄，为此，需要明确整转副和曲柄存在的条件。
（1）整转副存在的条件——长度条件铰链四杆机构中有四个转动副，其能否做整周转动，取决于四构件的相对长度。
在铰链四杆机构中，若最长构件长度lmax与最短构件长度lmin之和小于或等于其余两构件长度之和（其余两构件长度分别为l1、l2）,则该机构中必存在整转副，且最短构件两端的转动副为整转副。
平面四杆机构动力学分析
0
113.62 -38.18
3
99.30 11.43
2
108.87 23.30
2 3
122.21 26.51
5 6
135.61 23.71
3
3
1
146.21 16.37
7 6
152.48 7.65
4 3
154.41 0
3 2
152.47 -7.49
5 3
146.13 -17.47
3
杆组法
3.角加速度分析 对下式两次求导，整理得杆3的角加速度 3 ：
xB l2 cos 2 xD l3cos 3 yB l2 sin 2 yD l3sin 3
E( x C x B ) F( y C y B ) 3 ( y C y B )(x C x D ) ( y C y D )(x C x B )
杆组法
转动副C的位置矢量为：C rB l2 rD l3 r XY轴投影方程为： xB l2 cos 2 xD l3cos 3 yB l2 sin 2 yD l3sin 3
C点的位置坐标为：
xC xB l2cos 2 yC yB l2sin 2 由坐标关系得杆3的角位移为：
瞬心法
选取60°位置为例易 知，杆件1和杆件2的瞬心 为 P 即B点。杆件2与3、 12 3与4、4与1的瞬心分别 为 P23 ，P34 ，P 。由三 14 心定律可知，杆件1和杆 件3的瞬心必在直线BC上， 也必在直线AD上。所以 其交点即为 P 。 13
瞬心法
由速度瞬心法得：
1 p13 p14 3 p13 p34
平面四杆机构
平行双曲柄机构
其相对两杆平行且相等。
1、主动曲柄作等角速转动； 从动件曲柄也以相同角速度转动。
2、当四个铰链中心处于同 一直线上时，将出现运动 不确定状态。
摄影平台升降机构
B1
1
2 3
C1
B
2 3
C
A
B2
B3
D
C" 3 A C2 ˊ C 3 B ˊ 1
1
ˊ B B1
D C ˊ 1
ˊ C
C1
为了消除这种运动不确定状态,可增设辅助机构 或在主、从动曲柄上错开一定角度再安装一组平行 四边形机构。
只能往复摆动，称为摆动导杆 机构。 运动特性：
三、摇块机构和定块机构： 选用不同的构件为机架
摆动滑块机构
自卸卡车车箱的举升机构 运动特性：
固定滑块机构或定块机构
3 C 2 2 C 3
4 B
1 B 1
4
A
A
手摇唧筒
四、双滑块机构： 改变构件的形状和运动副
双滑块机构是具有两个移动副的四杆机构。
2 1
第7章 常用机构连杆机构
第一节
一、概述 1、平面连杆机构概念： 平面连杆机构是各构件用销轴、滑道等方式连接起来的， 各构件间的相对运动在同一平面或互相平行的平面内。 2、平面四杆机构 由4个构件组成的平面连杆机构称为平面四杆机构
平面连杆机构
3、运动副 概念： 使两构件直接接触而又能产生一定相对运动的连接， 称为运动副 分类： 运 动 副 低副 转动副 移动副 螺旋副 凸轮副 齿轮副 低副是指两构件作面接触 高副是指两构件作点或线接触
B F
A
B C F A C D D
1、机构停在死点位置，不能起动。运转时，靠
平面四杆机构基本特性精品PPT课件
的余角即α+γ=90º称为传动角。
讨论：压力角α↑（传动角γ↓） → Fn↑→传力性能差。
压力角α↓（传动角γ↑ ）→ Fn ↓→传力性能好。
三、压力角、传动角和死点
位置之间所夹的锐角。
B
1
1
A
1
B
2
1
C
2
1
B2
4
C C2
3 v1
v2 j
D
2)急回运动机理
a)曲柄转过 1 180
摇杆上C点摆过： C1C2
所用时间： t1
1 1
180 1
b)曲柄转 2 180
过 摇杆上C点摆过： C2C1
所用时间：t2
2 1
180 1
1 2 t1 t2
c)设两过程的平均速度为V1、V2：V1
缝纫机的脚踏机构
火车车轮联动装置
4.3 铰链四杆机构的基本特性
想一想 练一练 请问摆动导杆机构、对心曲柄滑块机构以哪个构件为原动件时，机构存在
死点位置（滑块）？
K
v2
C1C2 / t2
t1
j1
180
v1 C2C1 / t1 t2 j2 180
或 180 K 1 K 1
4.3 铰链四杆机构的基本特性
极位夹角为： 180 K 1
K 1
讨论：a、θ>0º→K>1→此时机构具有急回特性，θ↑ → K↑ →急
回特性越显著。 b、θ=0º→K=1，此时机构无急回特性。
偏置曲柄滑块机构
0 ,无急回特性。
平面四杆机构动力学分析
平面四杆机构动力学分析平面四杆机构是一种常用的机构形式，它由四个连杆构成，每个连杆的两个端点分别与两个固定点和两个动点连接。
平面四杆机构广泛应用于工程和机械领域，如发动机连杆机构、机床传动机构等。
在对平面四杆机构进行动力学分析时，需要考虑连杆的运动学特性以及受力情况，以求得机构的运动学和动力学性能参数。
本文将介绍平面四杆机构动力学分析的基本方法和步骤。
首先，对平面四杆机构进行运动学分析，即确定连杆的几何参数和运动特性。
通过连杆的长度、角度和位置关系，可以建立连杆运动学方程。
平面四杆机构一般有两个输入连杆和两个输出连杆，输入连杆一般由驱动源（如电机）控制，输出连杆用于传递或产生所需的运动。
其次，根据连杆的几何关系和运动学方程，可以推导得到平面四杆机构的速度和加速度方程。
速度方程描述了各连杆的速度与输入连杆的关系，加速度方程描述了各连杆的加速度与输入连杆的关系。
通过求解速度和加速度方程，可以得到每个连杆的线速度和角速度，以及各连杆的线加速度和角加速度。
接下来，进行平面四杆机构的力学分析。
根据连杆的几何关系和受力分析，可以推导得到每个连杆的力学方程。
力学方程描述了各连杆受到的力和力矩与其他连杆的关系。
通过求解力学方程，可以得到每个连杆的受力和力矩大小以及方向，以及各连杆之间的力传递关系。
最后，根据连杆的运动学和力学特性，可以得到平面四杆机构的动力学性能参数，如位置、速度和加速度的关系、力和力矩的大小和方向等。
这些参数可以用于分析机构的运动和受力情况，并进一步优化设计。
需要注意的是，平面四杆机构的动力学分析是一个复杂的过程，需要考虑各连杆之间的相互作用和约束条件。
同时，还需要考虑连杆的质量和惯量等因素，以求得更精确的分析结果。
因此，在实际应用中，常采用计算机辅助分析方法，如数值模拟和仿真技术，以提高分析的准确性和效率。
综上所述，平面四杆机构的动力学分析是一项重要的工作，对于优化设计和性能评估具有重要意义。
平面四杆机构课件
介绍滑块机构的结构和运动方式，以及在传 动系统中的应用。
运动分析
分析平面四杆机构的转角、转速和加速度，以了解其运动特性和性能。
拉格朗日动力学方程
使用拉格朗日动力学方程来描述平面四杆机构的运动方程，并探讨其动力学特性。
运动规律和行程设计
讲解平面四杆机构的运动规律和行程设计
本课件介绍平面四杆机构的基本概念、定义、特点以及常见类型。包括运动 副和约束副，运动分析和转角、转速、加速度分析，以及结构设计和齿轮传 动设计。展示实例和应用领域。
基本概念
介绍平面四杆机构的基本概念，包括其构成要素、运动方式和作用。
四杆机构的定义
详细解释四杆机构的定义，并讨论其在机械工程中的重要性。
结构设计
讨论平面四杆机构的连杆参数设计，轴承选型和布置设计，以及齿轮传动设 计和杆件配重设计。
实例演示
通过实例演示，展示平面四杆机构在工程实践中的应用，以及解决的具体问 题。
案例分析和实验
通过案例分析和实验，深入了解平面四杆机构的工作原理和性能，以及应用 的局限性。
展示动画演示
使用动画演示的方式展示不同类型平面四杆机构的运动特性和工作过程。
平面四杆机构的基本特点
探讨平面四杆机构的基本特点，如连杆长度比例、工作空间和运动自由度。
常见类型
平行四杆机构
介绍平行四杆机构的结构和运动特点，以及 在工程领域中的应用。
摺线机构
讨论摺线机构的设计原理和运动特性，以及 在汽车工程中的应用。
菱形机构
解释菱形机构的结构和运动原理，以及其在 工业制造中的应用。
数据结果展示
展示通过实验和仿真获得的数据结果，以评估平面四杆机构的性能和效果。
总结
平面四杆机构
4.移动导杆机构 4.移动导杆机构 取曲柄滑块机构中的滑块4为机架而得到的。当曲柄2 转动时，导杆1可在固定滑块4中往复移动，故该机构 称为移动导杆机构 移动导杆机构（或定块机构 定块机构）。 移动导杆机构 定块机构
应用实例：手压抽水机、抽油泵等。 应用实例：手压抽水机、抽油泵等。
铰链四杆机构存在曲柄的条件
平面四杆机构的类型及应用
曲柄摇杆机构 平 面 四 杆 机 构 铰链四杆机构 双曲柄机构 全转动副) (全转动副) 双摇杆机构 曲柄滑块机构 含有移动副 的平面四杆 机构 曲柄导杆机构 曲柄摇块机构 移动导杆机构
铰链四杆机构
铰链四杆机构中， 固定不动的构件为机架 机架； 铰链四杆机构中 ， 固定不动的构件为 机架 ； 与机架相 连架杆， 联的构件为连架杆 连架杆中， 联的构件为 连架杆 ， 连架杆中 ， 能绕机架的固定铰链 作整周转动的称为曲柄 曲柄， 作整周转动的称为 曲柄 ， 仅能在一定角度范围内往复 摇杆； 摆动的称为摇杆 摆动的称为 摇杆 ； 联接两连架杆且不与机架直接相联 的构件称为连杆。 的构件称为连杆。 连杆
根据两个连架杆能否成为曲柄，铰链四杆机构可 根据两个连架杆能否成为曲柄， 分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和 分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双 摇杆机构。 摇杆机构。
特点是： 曲柄摇杆机构特点是：既能将曲柄的整周转动变 换为摇杆的往复摆动， 换为摇杆的往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换 为曲柄的连续回转运动。 为曲柄的连续回转运动。
2
4
3.曲柄摇块机构 3.曲柄摇块机构 取曲柄滑块机构中的连杆3为机架而得到的。当 曲柄2为原动件绕点转动时，滑块4绕机架3上的铰 链中心摆动，故称该机构为曲柄摇块机构 曲柄摇块机构或称为 曲柄摇块机构 摆动滑块机构。 摆动滑块机构 应用于各种摆动式 原动机和工作机中。 原动机和工作机中。 摆缸式液压泵、 摆缸式液压泵、卡 车车箱自动翻转卸 料机构 。
平面四杆机构
这些机构生活有哪些作用
机械手臂：在机械手臂中，通 常会使用双摇杆机构来驱动手 臂的伸缩和旋转，以实现机械
手臂的各种动作
汽车门窗：在汽车中，门窗的 开合机构通常会使用曲柄摇杆 机构或双曲柄机构来实现，以 提供稳定且平滑的开合体验
儿童玩具：许多儿童玩具中也 会使用到平面四杆机构，例如 玩具车、玩具飞机等，以实现
平面四杆机构在各种生活和工业应用中有着广泛的作用。由于其结构简单，易于制造 和调节，因此被广泛应用于实现各种运动规律和运动轨迹。以下是几种常见的应用
摄影机或摄像机：在摄影机或摄像机的镜头伸缩装置中，通常会使用双曲柄机构或双 摇杆机构来驱动镜头的伸缩，以实现精确控制和稳定的拍摄效果
打印机和复印机：在打印机和复印机的打印头或扫描头部分，可能会使用到曲柄摇杆 机构或双曲柄机构来驱动打印头或扫描头的移动，以实现高精度的打印和复印效果
有哪些地方用到的原理
总的来说，平面四杆 机构是一种非常有用 的机械元件，它的原 理被广泛应用于各种 不同的机械系统和设 备中
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THANKS
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平面四杆机构
汇报人：xxx
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1
平面四杆机构分类那些机构
2
这些机构生活有哪些作用
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有哪些地方用到的原理
1 平面四杆机构分类那 些机构
平面四杆机构分类那些机构
平面四杆机构是一种常 见的机械机构，它由四 个刚性杆组成，且所有
杆件在同一直线上
根据杆件的不同组合和 运动特征，平面四杆机 构可以分为以下几类
01
曲柄摇杆机构： 曲柄为主动件， 摇杆为从动件， 曲柄的转动转化 为摇杆的摆动
平面四杆机构分类那些机构
02
双曲柄机构：两 个曲柄协同转动， 其中一个是主动 件，另一个是从 动件
(完整版)图解法设计平面四杆机构
3.4 图解法设计平面四杆机构3.4.1按连杆位置设计四杆机构1.给定连杆的三个位置给定连杆的三个位置设计四杆机构时，往往是已知连杆B C的长度L B C和连杆的三个位置B1C1和B2C2和B3C3时，怎样设计四杆机构呐？图解过程。
：：1：：：：2：：2.给定连杆的两个位置给定连杆的两个位置B1C1和B2C2时与给定连杆的三个位置相似，设计四杆机构图解过程如下。
①选定长度比例尺绘出连杆的两个位置B1C1、B2C2。
②连接B1B2、C1C2，分别作线段B1B2和C1C2的垂直平分线B12和C12，分别在B12和C12上任意取A，D两点，A，D两点即是两个连架杆的固定铰链中心。
连接A B1、C1D、B1C1、A D，A B1C1D即为所求的四杆机构。
③测量A B1、C1D、A D计算l A B、L C D L A D的长度,由于A点可任意选取，所以有无穷解。
在实际设计中可根据其他辅助条件，例如限制最小传动角或者A、D的安装位置来确定铰链A、D的安装位置。
例设计一振实造型机的反转机构，要求反转台8位于位置Ⅰ（实线位置）时，在砂箱7内填砂造型振实，反转台8反转至位置Ⅱ（虚线线位置）时起模，已知连杆B C长0.5m和两个位置B1C1、B2C2.。
要求固定铰链中心A、D在同一水平线上并且A D=B C。
自己可以试着在纸上按比例作出图形，再求出各杆长度。
若想对答案请点击例题祥解3.4.2 按行程速度变化系数设计四杆机构1.设计曲柄摇杆机构按行程速度变化系数K设计曲柄摇杆机构往往是已知曲柄机构摇杆L3的长度及摇杆摆角ψ和速度变化系数K。
怎样用作图法设计曲柄摇杆机构？2.设计曲柄摆动导杆机构已知机架长度l4和速度变化系数K，设计曲柄导杆机构。
①求出极位夹角②根据导杆摆角ψ等于曲柄极位夹角θ，任选一点C后可找出导杆两极限C m、C n。
③作∠M C N的角评分线，取C A＝，得到A点，过A点作C m和C n的垂线B1和B2两点，A B1（或A B2）即为曲柄。
6.平面四杆机构实验
实验六平面四杆机构实验一、实验目的1.了解曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构位移、速度、加速度的变化规律；2.了解位移、速度、加速度的测定方法；3.增加对两种机构的运动规律的感性认识；4.比较曲柄（导杆）摇杆机构与曲柄（导杆）滑块两种机构的性能差别。
二、实验设备及工具1.QY-I曲柄（导杆）摇杆机构实验台；2.QH-I曲柄（导杆）滑块机构实验台；3.活动扳手，固定扳手，内六角扳手，螺丝刀，钢直尺。
三、实验台机械结构1.曲柄（导杆）摇杆机构实验台：图1如图1所示，其机构由曲柄、导杆、连杆、摇杆机构组成，其尺寸均可调。
可拼装曲柄摇杆机构，其底板在水平方向与机架构成一弹性系统，通过对水平方向振动变化的测试，可了解机构惯性力对机架振动的影响。
各构件长度可调范围如下：曲柄：20——60 ㎜导杆：0——50 ㎜连杆：0——220 ㎜摇杆：0——150 ㎜2.曲柄（导杆）滑块机构实验台图2如图2所示：其机构由曲柄、导杆、连杆、滑块组成，长度尺寸均可调节，可拼曲柄（导杆）滑块机构。
其联接结构与曲柄（导杆）摇杆机构相同，底板与机架的支承方式也相同。
各构件长度调节范围如下：曲柄：0——60 ㎜导杆：0——150 ㎜连杆：0——220 ㎜滑块偏心距：0——10 ㎜四、实验内容与步骤（一）系统联接及启动1.连接通讯线本实验必须通过计算机来完成。
将计算机串行口，通过标准的通讯线，连接到实验仪背面的接口。
2.打开实验软件，熟悉软件界面及各项操作的功能。
(可参阅操作系统软件简介)（二）组合机构实验操作(1)观察曲柄（导杆）摇杆机构，记录机构参数。
(2)打开实验仪上的电源，此时带有LED 数码管显示的面板上将显示"0"。
(3)启动曲柄（导杆）摇杆机构，在机构电源接通前应将电机调速电位器逆时针旋转至最低速位置，然后接通电源，并顺时针转动调速电位器，使转速逐渐加至每分 40 转，注意显示面板上实时显示曲柄轴的转速。
(4)机构运转正常后，在软件界面右侧的采样参数选择区内选择相应的采样方式和采样常数。
平面四杆机构
概念
由四个刚性构件用低副链接组成，各个运动构 件均在同一平面内运动的机构。
2 3 1 4 曲柄： 摇杆： 能作整周转动的连架杆。 只能在一定角度范围内摆动的连架杆。
构件1，3
---连架杆
构件 2
构件 4
--- 连杆
--- 机架
基本类型
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。 铰链四杆机构分为三种基本形式，即曲 柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。
5
6
3
3.双摇杆机构
两连架杆均为摇杆的平面四杆机构称为双摇 杆机构。
D
E
C
A B
转向机构
平面四杆机构类型的判断条件： 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。
b c a d
若不满足杆长和条件： 该机构只能是双摇杆机构。
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。
基本类型
1.曲柄摇杆机构 在平面四杆机构中，若两个连架杆一个为曲柄，另 一个为摇杆，则此平面四杆机构称为曲柄摇杆机构。通 常曲柄1为原动件，作匀速转动；而摇杆3为从动件，作 变速往复摆动。
2 1
雷达天线俯仰机构
3
4
2.双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的平面四杆机构称为双曲 柄机构。
ห้องสมุดไป่ตู้
2 1 4
惯性筛
平面四杆机构的类型,特点及应用概念
平面四杆机构的类型,特点及应用概念平面四杆机构是一种重要的机械构件，具有固定点簇、连杆及活动点簇等关键组成部分。
根据不同的连接方式和功能需求，平面四杆机构可以分为平行四杆机构、菱形四杆机构、双曲线四杆机构、半圆四杆机构等多种类型。
下面本文将对这些机构类型的特点及应用进行相关介绍。
一、平行四杆机构平面四杆机构中的平行四杆机构，最为常见。
平行四杆机构由两对等长连杆组成，各自平行滑动，所以叫做平行四杆机构。
平行四杆机构的特点是连接点严格固定，适合转动相同方向的连续运动，如车床上的顶轴和平面磨床的进给机构就采用了平行四杆机构。
二、菱形四杆机构菱形四杆机构是由一对等长的对边固定的菱形和一对等长杆件组成的机构。
其中，两个杆件与菱形的对角线相连，另外两个杆件则与菱形两条平行线相连。
通过这样的联结方式，菱形四杆机构可以实现不同方向的运动，如旋钮开关，废乳机械的减速机构等都采用了菱形四杆机构。
三、双曲线四杆机构双曲线四杆机构是由双曲面、两个相交的固定点、两个关节和两个等长杆组成的平面四杆机构，主要是用来实现一定的负载传递和动力，例如工件阻力和重力等。
双曲线四杆机构的优点在于具有一定的自适应能力，可以自动调整杆长度，达到更稳定的运动效果。
应用领域包括夹持，钻床等。
四、半圆四杆机构半圆四杆机构是由两条半圆弧及两对连杆构成的平面四杆机构。
通过调整连接点的位置及杆长度，可以实现转轴轨迹的变化。
半圆四杆机构在工业生产中被广泛应用，如水平挖掘机，转子泵等。
在应用平面四杆机构的过程中，大多数机构的运动往往还需要与其它机构进行配合才能实现更复杂多变的功能。
此外在机器人领域中，四杆机构也得到了广泛应用，如各类机器人的手臂，就是利用四杆机构的特性来完成精细灵活的动作。
总的来说，平面四杆机构是机械领域中一类非常基础且重要的构件。
通过不同的连接方式和调整，可以实现多样化的运动功能，并被广泛应用在工业生产及机器人领域中。
平面四杆机构设计介绍
第三章 平面四杆机构的设计§3—1 平面连杆机构的特点、类型及应用1.1 概 述连杆机构：各构件之间用低副和刚性构件连接起来实行运动传递的机构。
如图2-1 分为平面连杆机构和空间连杆机构 。
连杆机构由连架杆，连杆和机架组成。
平面连杆机构的特点：1.2平面连杆机构的基本类型和结构特点：由于连杆机构的构件一般呈杆状，也以其构件的数量称为多杆机构。
平面杆机构是最基本最常用的连杆机构。
1．2．1 平面连杆机构的基本类型：1) 曲柄摇杆机构 2）双曲柄机构 3）双摇杆机构 1．2．2 平面连杆机构演化 1) 转动副转化为移动副 2）取不同的构件为机架 3）变换构件的形态 4）扩大转动副的尺寸§3—2 平面连杆机构的运动特性2.1平面连杆机构的运动特性：（1Grashoff 定理（简称曲柄存在条件）：如图示a + d ≤b + cb ≤ d – a +c c ≤d – a + b a ≤ c a + b ≤ c + da ≤b a +c ≤ b +d a ≤ d a + d ≤ b + c在全铰链四杆机构中，如果最短杆与最长杆杆长之和小于或等于其余两杆杆长之和，则必然存在作整周转动的构件。
若不满足上述条件，即最短杆与最长杆杆长之和大于其余两杆杆长之和，则不存在作整周转动的构件。
（2）四杆机构从动件的急回特性：如图示四杆机构从动件的回程所用时间小于工作行程所用的时间，称为该机构急回特性。
急回特性用行程速比系数K 表示。
212112ϕϕ===t t v v K极位夹角θ—— 从动摇杆位于两极限位置时，原动件两位置所夹锐角。
θ越大，K 越大，急回特性越明显。
§3—3 平面连杆机构的传力特性3．1． 传动角与压力角：如图示在机构处于某一定位置时，从动件上作用力与作用点绝对速度方向所夹的锐角 α 称为压力角。
压力角的余角 γ（ γ = 90°— α） 作为机构的传力特性参数，故称为传动角。
精密机械基础-第6章平面连杆机构讲解
惯性筛
机车车轮联动机构
三、双摇杆机构 (示例) 两连架杆均为摇杆, 只能在有限范围内径往复摆动.
飞机起落架机构
鹤式起重机
E点走出一近似直线轨迹
四、曲柄滑块机构 由曲柄摇杆机构演化而成。
将曲柄摇杆机构中摇杆与机架的转动副转化成移动副
演化条件: 当摇杆无限长时，摇杆转化为滑块，摇 杆与机架的转动副转化为移动副。
－曲柄在两极限位置时所夹锐角，也等于 导杆的摆角，称为极位夹角。
➢行程速度变化系数K 表明急回运动特征的相对程度的参数
K
2 1
t1 t2
1 2
180o 180o
180o K 1
K 1
四杆机构有无急回特征就取决于机构运 动中有无极位夹角.机构的极位夹角θ越大, 则机构的急回特征越显著。
a. θ =0无急回特征 b. θ >0有急回特征 c. θ >0有急回特征
起落架反转保证飞机安 全可靠降落。
2.夹具夹紧机构变化系数
➢急回特性 摆动导杆机构
曲柄AB等速逆时针回转，
由B’→B”(1=180°+), 由B”→B’(2=180°-)， 摆动角度同为, 但1>2, 则t1>t2, 故导杆摆动平均速 度1<2, 有急回运动特征.
➢ 设计步骤 ① 计算极位夹角θ＝180°(K-1)/(k＋1) ② 按给定摇杆长度LCD和摆角max选定比例尺画出
主 动 件
对于平行四边形机构，当曲柄与连杆共线 时，传动角为零，同时整个机构的构件重 合为一条直线，这时从动曲柄CD存在正、 反转两种可能，称为转向点。
➢克服死点、转向点的方法 1．在从动件上安装转动惯量大的飞轮。 缝纫机踏板机构
2．相同机构错位排列 汽车发动机
平面四杆机构ppt课件
摄影三脚架中的平面四杆机 构通常由三根支撑杆和若干 个连接杆组成。
三根支撑杆通常具有较好的 弹性和韧性，可以适应不同 地形和环境，提供稳定的支 撑效果。连接杆则将三根支 撑杆连接在一起，形成稳定 的三角形结构。
挖掘机机构
挖掘机是一种广泛应用于建筑、道路 、矿山等领域的工程机械设备。它的 主要功能是通过挖掘斗的升降、旋转 和移动来实现挖掘作业。
作用
03
连杆在机构中起到传递运动和动力的作用，还可以改变运动的
方向。
转动副
定义
转动副是平面四杆机构的基本组成之一，是一种 连接两个构件的相对转动的运动副。
特点
转动副由两个构件组成，一个构件作为固定轴， 另一个构件围绕固定轴旋转。
作用
转动副在机构中起到传递运动和动力的作用，同 时也可以改变运动的方向。
双摇杆机构
由两个摇杆和两个连架杆组成的平面四杆机构。双摇杆机构中，两个摇 杆长度相等且平行，连架杆相对摇杆做往复摆动，可以实现将摇杆的往 复摆动转换为连架杆的往复摆动。
平面四杆机构的应用
实例1
缝纫机踏板机构。当脚踏板低速转动时，通过一个曲柄摇杆 机构将脚踏板的往复摆动转换为缝针的上下摆动；当脚踏板 快速转动时，通过一个双曲柄机构将脚踏板的往复摆动转换 为缝针的上下摆动。
利用计算机辅助设计软件进行 数值仿真，通过对机构参数的
调整，实现最优设计。
基于实验设计的优化
通过实验测试机构的性能，利 用实验设计方法对机构进行优 化。
基于人工智能的优化
利用人工智能算法，如神经网 络、遗传算法等，对机构的参 数进行优化。
多学科优化方法
综合考虑机构的多学科因素， 如结构、运动、动力学等，实
转向机构是汽车底盘的一个重要组成部分，它的 主要功能是控制汽车的行驶方向，使车辆能够按 照驾驶员的意愿进行转弯或者改变行驶方向。
工程力学中的平面四杆机构的力学分析
工程力学中的平面四杆机构的力学分析工程力学中，机构是指由若干构件组成的结构，能够实现特定功能的装置。
平面四杆机构是一种常见且重要的机构，在众多工程应用中发挥着重要作用。
本文将对平面四杆机构的力学分析进行详细探讨，以便更好地理解和应用于实际工程设计中。
1. 平面四杆机构的定义和基本结构平面四杆机构由四根杆件和若干铰链连接而成，其中两根杆件称为主杆件，另外两根杆件称为从杆件。
主杆件与从杆件分别通过两个固定的铰链连接，形成一个封闭的链环结构。
平面四杆机构的基本结构如图1所示。
[插入图1平面四杆机构的基本结构]2. 平面四杆机构的运动约束条件由于铰链的特性，平面四杆机构具有一定的运动约束条件。
根据实际应用需求，平面四杆机构可以实现以下几种运动：2.1 行走机构行走机构是平面四杆机构的一种常见运动模式，用于实现直线行走。
在行走机构中，主杆件沿着一条直线路径移动，从而驱使从杆件实现步进运动。
该机构常用于工程设备的行走机构中，如履带式输送机等。
2.2 摇摆机构摇摆机构是平面四杆机构的另一种典型运动形式，用于实现往复摆动。
在摇摆机构中，主杆件通过旋转，引导从杆件做往复运动。
摇摆机构广泛应用于水泵、风扇等设备中，实现节律性的液体或气体输送。
2.3 连杆机构连杆机构是平面四杆机构中的一种特殊形式，用于实现固定长短的连杆运动。
主杆件和从杆件的长度可以通过调整来改变杆件的运动轨迹和速度，进而实现对工程装置的精确操控。
3. 平面四杆机构的力学分析方法为了更好地理解和应用平面四杆机构，需要进行力学分析，以确定各杆件之间的力学关系。
以下是常用的几种力学分析方法：3.1 克氏图法克氏图法是一种常用的力学分析方法，利用平面四杆机构的平面图形，推导出杆件之间的运动学方程和力学方程。
通过解这些方程组，可以得到各杆件的位置、速度、加速度以及承受的力。
3.2 动力学分析动力学分析是在运动学基础上，研究机构内各杆件所受力的分布和大小。
通过应用牛顿第二定律和动量守恒定律，可以推导出杆件的受力情况和所需的驱动力。
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二杆
铰链四杆机构
三杆, 不可能.
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
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
基本型式（续）
C
结构特点：四个运动副均为转动副 组成： 机架、连杆、连架杆
1
2 B 3
曲柄
(周转副)
摇杆(摆杆)
(摆转副)
A
4
D
机架：固定不动的构件——AD 连架杆：直接与机架相连的构 连架杆 件——AB、CD 连杆：不与机架相连的构件—BC 曲柄：能作整周转动的连架杆 摇杆：不能作整周转动的连架杆
A
液压作动筒
车箱举升机构
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
应用实例二
B 1 A 4 2 C 3
手动唧筒机构
A
曲柄滑块机构
3作机架
A
A 4
1
1 1
B
BB
22 2 B B B 1 1 11 2 22 C C 3 3
A
4
移动导杆机构
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
应用实例三
B B
1
A 4
(3) 双摇杆机构
结构特点：二连架杆均为摇杆 运动变换：摆动摆动 举例: 鹤式起重机
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
特殊机构
等腰梯形机构
实例:
汽车前轮转向机构
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
6.2 四杆机构演化形式
1 改变构件的形态和运动尺寸 2 变更机架 3 改变转动副尺寸
K=1, 无急回特性 ↑K↑急回特征越显著
慢 快
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
(3)压力角和传动角
压力角
传动角
从动杆(运动输出件)受力点的力作用线与该点 速度方位线所夹锐角. (不考虑摩擦) 压力角的余角.(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角)
d
F
V
d
d 1800 d4来自D曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构 双摇杆机构 双曲柄机构
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
(1) 曲柄摇杆机构
2
结构特点：连架杆1为曲柄，3为摇杆 运动变换：转动摇动
1 4
3
举例：搅拌器机构、雷达天线机构
特性： 急回特征 死点
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
(2) 双曲柄机构
C1
选定连杆上两活动 铰链，即确定连杆 长lBC，定比例尺l 作图
I
B1 B2
II
C2
III B
3
C3
l m l BC ( ) BC mm
活动铰链相对于固 定铰链的运动轨迹 为圆 用三点定心法确定 两固定铰链D,C 计算待求杆长 lAB=AB· l m lCD=CD·l m lAD=AD·l m
B 1 1 B
1
C
2
1
C2
3 v1 v2 4
1 A
2
B2
j D
行程速比系数K
v2 C1C 2 / t 2 t1 1 1800 K v1 C1C 2 / t1 t 2 2 1800 K 1 180 K 1
急回特性的应用例：牛头刨工作要求
4 调节、扩大从动件行程
D F A
C A B E
D
C
B
可变行程滑块机构 特点：调节 可改变滑块D的行程
汽车用空气泵机构 特点：曲辆CD短，滑块 行程大
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
5 获得较大的机械增益:输出力(矩)与输入力(矩)之比
D
B
C A
E
肘节机构 特点：机械增益大
剪切机构 特点：机械增益大
D
结构特点：二连架杆均为曲柄 运动变换：转动转动，通常二转速不相等 举例：振动筛机构
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
特殊双曲柄机构
平行四边形机构 结构特点：二曲柄等速 运动不确定问题 车门开闭机构
反平行四边形机构 结构特点：二曲柄转向相反
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
连杆
2 B 1 A 4 机架 D C 3 连架杆
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
2 铰链四杆机构划分
按连架杆不同运动形式分： (1) 曲柄摇杆机构
2
连架杆 B 连杆 C 3 连架杆
(2) 双曲柄机构
(3) 双摇杆机构
1
A 4 D
2
3 ２作机架 ３作机架 1作机架
2 2
3 3
1 A 4
1
D
A
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
传动不利，设计时规定
4050
通常，机构在运动过程中传动角是变化的，最小值在哪？
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
最小传动角 min
BD a 2 d 2 2a d cosj BD b c 2b c cosd
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
6.3 平面四杆机构的基本特性
(1)曲柄存在条件 (2)急回特征 (3)死点
连杆 2 连架杆 B 1 A 4 D
C
3 连架杆
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
(1) 曲柄存在条件
了解
C b B a A d D
曲柄存在条件：
1. 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其 余两杆长度之和 2. 最短杆是连架杆或机架
偏心轮机构
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
偏心轮机构（续）
对心式曲柄滑块机构
B 1 2 3 C 4
偏心轮机构
A h=2lAB
B副扩大
B A 1
2
3 C 4
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
其它
了解
双移动副机构
正弦机构
正弦机构
双转块机构 (十字滑块机构) 动画
双滑块机构
正切机构
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
其它
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
三、平面四杆机构的设计
1 2
实现已知运动规律的设计
实现预定轨迹的设计 图解法、解析法、实验法
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
1 给定连杆位置（刚体导引机构的设计）
(1)应用概述
(2)刚体导引机构设计分析
c
最短杆参与构成的转动副都是整周副 其余均为摆转副
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 最短杆是机架 ——双曲柄机构 最短杆是连杆 ——双摇杆机构 推论2： 当Lmax+Lmin > L(其余两杆长度之和)时 ——双摇杆机构
6.4 平面四杆机构设计简介
一、平面四杆机构的特点
二、平面连杆机构的应用
三、平面四杆机构的设计
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
一、平面四杆机构的特点
3 C 4
机架
C
4
A
1
连杆
2 2 B 1 1 A A 4
2
D 3 B 5 E 6 D
连架杆
B
3
C
全低副（面接触），承受冲击力，易润滑，不易磨损 运动副结构简单，易加工 运动规律多样化、点的运动轨迹多样化 运动副累积误差大，效率低 惯性力难以平衡，不宜用于高速 不能精确实现复杂的运动规律，设计计算较复杂
利用构件惯性力
实例:家用缝纫机 采用多套机构错位排列 实例:蒸汽机车车轮联动机构 蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联 动机构通过死点 F’
G’ E’
E F
G
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
死点的利用
实例:夹具 飞机起落架机构
折叠家具机构
=00
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
曲柄滑块机构
2 2 2 2C C C C B 1 1 1 C CC 2 C C C 1 22 1 B 1 1 2 21 B 1A 12 B 4 3 3 33 3 3 33 33 11 2 2 2 B B B B B B B B B
曲柄摇块机构 A A A 1 1 A 1 1 4 4 1 B 4 41 A 1 A 1A 2 4 4 1 C 1 4 1 4 A 4 4 2作机架 A A 44 3 A
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
二、平面连杆机构的应用
1 实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动 2 实现从动件运动形式及运动特性的改变 3 实现较运距离的传动或操纵 4 调节、扩大从动件行程
5 获得较大的机械增益：输出力(矩)与输入力(矩)之比
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
1 实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
第6章 平面四杆机构
6-1 平面四杆机构的基本类型及其应用
一、铰链四杆机构
1 基本型式 2 铰链四杆机构划分 3 平面四杆机构的工作特性 4 机构演化方式
二、偏心轮机构
三、曲柄滑块机构 四、导杆机构
机械设计基础 —— 第6章 平面连杆机构
一、铰链四杆机构
1 基本型式
(2) 刚体导引机构设计分析