平面四杆机构的基本特性
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行四杆机构的特点是固定杆和活动杆平行且相等长度，其中两个固定连接点和两个活动连接点分别位于固定杆的两端和活动杆的两端。
它的运动可以实现平行移动，适用于汽车悬挂系统、工艺机械等领域。
正交四杆机构的特点是固定杆和活动杆相交且相等长度，其中两个固定连接点和两个活动连接点分别位于固定杆的两端和活动杆的两端。
它的运动可以实现直线运动，适用于推动机械、绞车等领域。
菱形四杆机构的特点是固定杆和活动杆两两相交且相等长度，其中两个固定连接点和两个活动连接点分别位于固定杆的两端和活动杆的两端。
它的运动可以实现平行移动和旋转运动，适用于啮合机构、制造机械等领域。
推动机构的特点是固定杆和活动杆两两平行且相等长度，其中两个固定连接点和两个活动连接点分别位于固定杆的两端和活动杆的两端。
它的运动可以实现直线运动，适用于传动机构、物料输送机械等领域。
平面四杆机构的应用非常广泛。
它可以用于制造机械、工艺机械、汽车悬挂系统、绞车、传动机构、物料输送机械等领域。
在制造机械中，平面四杆机构常用于构建精密机床，如铣床、钻床等。
在工艺机械中，平面四杆机构常用于构建织机、纺机等。
在汽车悬挂系统中，平面四杆机构可以实现汽车悬挂系统的运动，提高汽车悬挂性能。
在绞车中，平面四杆机构可以用于提升和绞丝等工作。
在传动机构中，平面四杆机构可以用于实现直线传动和转动传动。
在物料输送机械中，平面四杆机构可以用于实现物料的输送和分拨。
总之，平面四杆机构具有多种类型和特点，适用于多个领域的应用。
它可以实现复杂的运动轨迹，广泛应用于制造机械、工艺机械、汽车悬挂系统、绞车、传动机构、物料输送机械等领域。
四杆机构的基本特性和设计
位置 φi ψi 1→2 15∘ 10.8∘4→5 15∘ 15.8∘ 2→3 15∘ 12.5∘5→6 15∘ 17.5∘ 3→4 15∘ 14.2∘6→7 15∘ 19.2∘
ψi
ψi
D
设计：潘存云
四、按预定的运动轨迹设计四杆机构
连杆作平面运动,其上各点的轨迹均不相同。 B, C点的轨迹为圆弧; 其余各点的轨迹为一 条 封闭曲线。
曲柄摇杆机构
3D
180°＋θ ω
B
C2
CC
D D
1
作者：潘存云教授
θ
A B2
B1
当曲柄以ω 逆时针转过180°+θ 时，摇杆从C1D位置 摆到C2D。 所花时间为t1 , 平均速度为V1,那么有：
t1 (180 ) / V1 C1C2 t1 C1C2 /(180 )
习题2：绘制图示机构的压力角 α=0º v F
习题3：绘制图示机构的死点位置
§6.4 平面四杆机构的设计
连杆机构设计的基本问题 机构选型－根据给定的运动要求选择机 构的类型； 尺度综合－确定各构件的尺度参数(长度 尺寸)。 同时要满足其他辅助条件：
γ
a)结构条件（如要求有曲柄、杆长比恰当、 运动副结构合理等）; b)动力条件（如γmin）;
设计：潘存云
l3
ψ D x
建立坐标系,设构件长度为：l1 、l2、l3、l4 l1+l2=l3+l4 在x,y轴上投影可得：
l4
l1 coc φ + l2 cos δ = l3 cos ψ + l4 l1 sin φ + l2 sin δ = l3 sin ψ 机构尺寸比例放大时，不影响各构件相对转角. 令： l1 =1
平面四杆机构的基本特性总结
偏置曲柄滑块机构
对心曲柄滑块机构 H=2a,
0 ,无急回特性。
c.曲柄摆动导杆机构
有急回特性。
H (a b )2 e2(b a )2 e2
0 ,有急回特性。
1
1
B
A
B1
2 B2
0
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：
程速度大于工作行程速度的特性，叫做急回特性，
通常用行程速度变化系数K来表示：
K从 从动 动件 件工 回 作 程 C C1 1C C2 2 平 平 tt1 2t均 均 t1 21 2 速 速 1 1度 度 8 80 0 0 0
说明： （1）机构有极位夹角，就有急回特性 （2）θ越大，K值越大，急回性就越显著
和是铰链四杆机构有曲柄的必要条件。(不满足这一条件 的，必为双摇杆机构。)
但满足这一条件的铰链四杆机构究竟有一个曲柄、两 个曲柄还是没有曲柄，还需根据：取何杆为机架来判断。
以最短杆为机架时得到双曲柄机构； 以最短杆的相邻杆为机架时得到曲柄摇杆机构； 以最短杆的对面杆为机架时得到双摇杆机构。
例：如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为： a=240mm,b=600mm,c=400mm,d=500mm, （试1）问当：取构件4为机架时，是否存在曲柄？如果存在，哪个 构件为曲柄？ （2）如选取别的构件为机架时，能否获得双曲柄或双摇杆 机构？如果可以，应如何得到？
= 0, δmin= arccos{[b2+c2-(d-a)2]/2bc} = 180, δmax= arccos{[b2+c2-(d+a)2]/2bc}
铰链四杆机构基本形式和特性
3.４ 铰链四杆机构类型判别
３、案例分析
如图所示的铰链四杆机构ABCD中，已知各杆的长度 分别为：a=30，b=50，c=40，d=45。试确定该机构分别以
AD、AB、CD和BC为机架时，属于何种机构？（板书）
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3.４ 铰链四杆机构类型判别
案例分析
3.1 铰链四杆机构的类型
平面铰链四杆机构：构件间均用用转动副相连的平面四 杆机构。如：脚踏式脱粒机
脚踏式脱粒机
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3.1 铰链四杆机构的类型
二、铰链四杆机构组成
（1）机架：机构中固定不动的构件。 （2）连架杆：与机架连接的构架。
曲柄：若能绕机架作整周转动的连架杆则称为曲柄。 摇杆：只能绕着机架在一定范围内摆动的连架杆。 （3）连杆：不直接与机架相连的构件。
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3.2 平面四杆机构的特性-死点特性
(1)死点的概念
曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，当连杆与从动曲
柄共线时，机构的传动角γ＝0°，此时主动件CD 通过连杆 作用于从动曲柄AB上的力恰好通过其回转中心，所以出现了 不能使构件AB转动的顶死现象，机构的这种位置称为死点位
置或死点。
缝纫机的脚踏机构
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3.2 平面四杆机构的特性-死点特性
(3)克服死点的方法
（1）增大从动件的质量，利用惯性度过死点位置。 （2）在从动曲柄上施加外力或安装飞轮以增加惯性。 （3）采用相同的机构错位排列。
缝纫机的脚踏机构
火车车轮联动装置
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3.3 铰链四杆机构曲柄存在条件
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简述平面四杆机构的类型特点和应用
简述平面四杆机构的类型特点和应用一、平面四杆机构的类型：1. 平衡四杆机构：该机构有能力保持平衡，即使受到外部干扰也能够回到原来的位置。
这种机构被广泛用于稳定系统和开放环境。
2. 驱动四杆机构：该机构可以转化旋转运动为线性运动或反之。
这种机构广泛应用于机械工程、模具制造和自动化工程中。
3. 可逆四杆机构：该机构可以逆向工作，在不同的任务中灵活应用。
这种机构被广泛用于机器人工程和自动化工程中。
4. 变位四杆机构：该机构可以在不同位置自动调整，以适应不同的应用需求。
这种机构被广泛用于自动化机械和精密制造领域。
二、平面四杆机构的特点：1. 平面四杆机构可以转换不同类型的运动，包括旋转、线性、摆动等。
2. 平面四杆机构结构简单，易于制造和维护，具有良好的可靠性和稳定性。
3. 平面四杆机构可以通过组装多个单元来实现更高级别的机械结构，例如机器人、自动化系统等。
4. 平面四杆机构广泛应用于机械、汽车、制造、物流、自动化等领域，并逐渐成为机器人、智能装备的重要组成部分。
三、平面四杆机构的应用：1. 发动机连杆机构：由于发动机需要将旋转运动转化为线性运动来驱动汽车轮胎，平面四杆机构被广泛应用于汽车发动机的连杆机构中。
2. 物流设备：平面四杆机构可以逆向工作，可以将线性运动转化为旋转运动，这使得物流设备可以保持高速和精度，如自动包装线、调料机等。
3. 机械手：平面四杆机构的结构简单，稳定性好，这使得它成为机器人手臂的优选部件之一，广泛应用于各个制造领域。
4. 印刷机械：平衡四杆机构可以使印刷平台始终稳定，特别是在高速印刷时，它可以保持印刷品的精度和质量。
5. 飞控系统：平衡四杆机构被广泛应用于飞控系统的调节器中，以帮助控制飞行器的稳定性。
总的来说，平面四杆机构具有结构简单、稳定性好、运动特性多样等特点，可以在各个行业发挥重要的作用。
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。
平面四杆机构的基本特性
图 曲柄摇杆机构死点位置
机构的这种位置称为死点位置(图中虚线所示 位置)。 四杆机构中有无死点位置, 取决于从 动件是否与连杆共线。 对曲柄摇杆机构而言, 当曲柄为原动件时, 摇杆与连杆无共线位置, 不出现死点。 对于传动机构, 设计时必须考 虑机构顺利通过死点位置的问题, 如利用构 件的惯性作用, 使机构通过死点。 缝纫机就 是借助带轮的惯性使机构通过死点位置的, 下图所示。
(3) 取与最短杆相对的杆件为机架, 两连架杆都不能整周 回转, 则得双摇杆机构。
若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之 和时，只能得到双摇杆机构。
3.2.2 、 压力角和传动角
图所示的曲柄摇
杆机构中, 如不考虑构件
的重力、 摩擦力和惯性
力等,则连杆BC为二力杆,
曲柄驱动力通过BC杆作
用于摇杆CD上C点的力 F
a
L
l AC2
2
l AC1
b
L
l AC2
2
l AC1
(5) 求其他杆长度。 机架AD的长度可直接量得, 乘 以比例尺μL即为实际尺寸。
图 按行程速比系数K设计
1、按给定的行程速比系数K设计四杆机构
有急回特性的机构
3.2.4. 死点 下图所示的曲柄摇杆机构, 当CD为
原动件而曲柄AB为从动件时, 在曲柄与连杆 共线的位置出现传动角γ等于0°的情况, 这
时连杆作用于从动曲柄的力通过曲柄的传动 中心A, 此力对A点不产生力矩, 因此, 无论连 杆BC对曲柄AB的作用力有多大, 都不能使 曲柄转动。
B′
a A
e
B
b
min
C′ C
图 曲柄滑块机构γmin的位置
机械设计2-1分析平面四杆机构的运动特性
（2）当分别取构件AB、BC、CD为机架时，各将得到什么机构？
解：（1）当AD杆为机架时，最短杆 为连杆BC。最短杆并非是机架或连架 杆，所以该机构为双摇杆机构。
（2）由50+120>72+96，可知，此 机构不满足曲柄存在的杆长之和条件 。故，无论取何构件为机架，该机构 均为双摇杆机构。
搅拌机
雷达天线俯仰机构
天线
2C
3
1
BA
4
D
曲柄摇杆机构
1-曲柄、2-连杆、3-摇杆、4-机架
缝纫机脚踏机构
铰链四杆机构应用实例
(2)双曲柄机构
含义：两连架杆BC、AD均为曲柄
a) 一般双曲柄机构：BC≠AD 应用实例：惯性筛
2 3
1 4
双曲柄机构
铰链四杆机构应用实例
b)特例
平行四边形机构（反向平行四边形）BC=AD、AB=CD
3、图示铰链四杆机构中，已 知AB，BC,CD,AD 的长度如 图所标，单位为毫米，其中 AD为机架，试问，该四杆机 构有曲柄吗？如果存在，指出 是什么机构？
曲柄存在条件例子
解：由曲柄存在的条件可知， 若该四杆机构满足杆长之和条件，且有最短杆，那么该四杆 机构就有曲柄。故列以下式子： 最短杆+最长杆：200+450=650 其他两杆之和： 300+400=700 显然，该四杆机构满足杆长之和条件，故有曲柄。 若以AD为机架，则该机构为曲柄摇杆机构。
曲柄存在条件例子
1、图示铰链四杆机构中，已知各杆的长度如图所标，单 位为毫米，试问，该四杆机构有曲柄吗？如果存在，指出 是什么机构？
平面四杆机构的基本特性
K从 从动 动件 件工 回 作 程 C C1 1C C2 2 平 平 tt1 2t均 均 t1 21 2 速 速 1 1度 度 8 80 0 0 0
说明： （1）机构有极位夹角，就有急回特性 （2）θ越大，K值越大，急回性就越显著
1800 K1
K1
设计时一般都先给出K值
平面四杆机构具有急回特性的条件： （1）原动件作等速整周转动； （2）输出件作往复运动；
（3） 0
b.曲柄滑块机构中，原动件AB以
B
B2
1
1
a
b2
B1 C2
C 3 C1
1
A
4
H
B2
1等速转动
B
a1
2
C2
b
C3 C1
4
A B1 H
偏置曲柄滑块机构
对心曲柄滑块机构 H=2a,
0 ,无急回特性。
存在死点位置的标志是：连杆与从动件共线
摇杆为原动件，有2个死点位置； 曲柄为原动件，没有死点位置。（因连杆与从动杆不会共线）
在曲柄滑块机构中 曲柄为原动件时，没有死点位置；反之，则有2个
二、出现死点的利弊
弊：机构有死点，从动件将出现卡死或运动方向不确定 现象，对机构传动不利
利：工程上利用死点进行工作
以AB为原动件的曲柄摇杆机构，m in m ,( 1 in 8 m 0 )m ax in
b. AB为主动的曲柄滑块机构
B
1
1 a
A
b2
C
C1
max
3
4
vc
F
工作行程
B
2
a1 C2
b
回程
C3 C1
四杆机构特性
如何确定机构的 死点位置？ 死点位置？
分析B、 点的压力角 分析 、C点的压力角
B1
C1
B
C
b a
B2
c b d
C2
ψ
D
c
a
A
曲柄摇杆机构（曲柄为主动件） 曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死点
FB = M AB
C
B
αC
FC
M
A
vB αB = 0
FB
vC
D
无死点存在
曲柄摇杆机构（摇杆为主动件） 曲柄摇杆机构（摇杆为主动件）的死点
C
B FB
vC
αC = 0
αB
vB
FC
FC =
M CD
M
D
A
AB与BC共线时 α B = 90 或者 γ B = 0 机构有死点存在 与 共线时
曲柄滑块机构（曲柄为主动件） 曲柄滑块机构（曲柄为主动件）的死点
M
B
vB
FB =
A
M AB αB = 0
无死点存在
α C F C C
vC e
FB
曲柄滑块机构（滑块为主动件）的死点 曲柄滑块机构（滑块为主动件）
αB v B
FB
B
A
有死点存在
e
vC C
α C = 0 FC
2. 死点位置的应用
飞机起落架 夹具
死点的避免措施
机构错位排列 加飞轮,利用惯性通过死点 , 利用外力
2. 避免死点位置的危害
火车轮
加虚约 束的平 行四边 形机构
加虚约束的平行四边形机构
′ ′ t1 > t 2 ω 3 < ω 3′
3. 行程速比系数 行程速比系数K
平面四杆机构ppt课件
contents
目录
• 平面四杆机构简介 • 平面四杆机构类型 • 平面四杆机构的设计与优化 • 平面四杆机构的特性分析 • 平面四杆机构的实例分析 • 平面四杆机构的未来发展与挑战
01 平面四杆机构简介
定义与特点
定义
平面四杆机构是一种由四个刚性 杆通过铰链连接形成的平面机构 。
3D打印技术
利用3D打印技术，实现复杂结构的设计和快速原型制造。
智能化与自动化
传感器和执行器的集成
01
在机构中集成传感器和执行器，实现实时监测和控制。
智能化控制算法
02
采用先进的控制算法，如模糊控制和神经网络控制，以提高机
构的动态性能和稳定性。
自动化系统集成
03
将机构与自动化系统集成，实现远程监控、故障诊断和预测性
详细描述
摄影升降装置中的平面四杆机构由支架、滑轨、连杆和摄像设备组成。通过电机驱动，滑轨带动连杆运动，使摄 像设备实现升降。平面四杆机构在摄影升降装置中保证了摄像设备的稳定性和精确性，为拍摄高质量的画面提供 了保障。
06 平面四杆机构的未来发展 与挑战
新材料的应用
高强度轻质材料
采用高强度轻质材料，如碳纤维复合材料和铝合 金，以提高机构的强度和减轻重量。
运动特性分析
运动特性
分析平面四杆机构的运动特性， 包括运动范围、运动速度和加速 度等，以及各杆件之间的相对运
动关系。
运动轨迹
研究平面四杆机构中各点的运动轨 迹，包括曲线的形状、变化规律和 影响因素。
运动学分析
通过建立平面四杆机构的运动学方 程，分析其运动规律，为机构的优 化设计提供理论依据。
受力特性分析
实例二：搅拌机
机械设计基础--四杆机构资料
5.偏心轮机构
机械设计基础
偏心轮机构
第二节 平面四杆机构的基本特性
一、 铰链四杆机构存在曲柄的条件
1. 整转副的存在条件
在 AC' D 中 l4 (l2 l1) l3 l3 (l2 l1) l4
在 AC'' D 中
l1 l2 l3 l4
即 l1 l2 l1 l3 l1 l4
不同的轨迹要求。 • （5）能方便地实现转动、摆动和移动等基本运动形式及
相互转换
机械设计基础
• 平面连杆机构的缺点： ➢ 低副中存在间隙，容易产生累积误差，当构件数和运动 当构件数和运动副较多时，传动的精度和效率较低。 ➢不易精确实现复杂的运动规律，且设计较为复杂。
机械设计基础
2.2 铰链四杆机构
机械设计基础
•
若满足最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆
长度之和时，可得到以下三种结构；
• （1）连架杆是最短杆 为曲柄摇杆机构；
• （2）机架是最短杆 为双曲柄机构；
• （3）若最短杆是连杆，此机构为双摇杆机构。
•
若满足最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之
和时,为双摇杆机构。
机械设计基础
二、学习指导
是
否
lmax+lmin ≤ l余1+l余2
不存在曲柄
双摇杆机构
可能有曲柄 固定件
机械设计基础
最短构件 最短构件的邻边 最短构件的对边
图3-9
双曲柄机构 曲柄摇杆机构
双摇杆机构
二、 急回特性与行程速比系数 1. 摇杆摆角 摇杆在两极限位置的夹角
2. 极位夹角 对应摇杆两极限位置，曲柄两位置所夹的锐角。
平面四杆机构.
基本特性
双曲柄存在的条件 急回特性 传动角和压力角 死点位置 运动连续性
平面四杆机构的基本特征
平面四杆机构的基本特征
上式两两相加得： l1≤l2 ， l1≤l3， l1≤l4， 即AB为最短杆。
平面连杆机构有曲柄的条件： 1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最 短杆； 2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆 的杆长之和。（杆长和条件） （Grashof 定理）
平面四杆机构的基本特征
杆长条件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机架条件
机构类型
最短杆相邻的杆为机架 曲柄摇杆机构
满足杆长之 和条件
最短杆本身为机架
双曲柄机构
最短杆相对的杆为机架 双摇杆机构（I）
不满足杆长 之和条件
任意杆为机架
双摇杆机构（II）
作业 书P38（3-1、3-2、3-6）
谢谢！
End
双曲柄机构的运动特点：
普通双曲柄机构 平行双曲柄机构 反向双曲柄机构
主动曲柄等速转动 从动曲柄变速转动 两曲柄转动的角速度始终相等 双曲柄的转向相反，且长度也相等
2.双曲柄机构
平行四边形机构的运动不确定性 当四杆共线时会出现运动不确定现象
2.双曲柄机构
解决方法：
1、惯性飞轮 2、加虚约束 3、靠自重
往复摆动；当以摇杆为原动件时，可将摇杆的往复摆动变成曲柄的 连续转动。
2.双曲柄机构
特征：两个连架杆，均为 为曲柄
特点：可将原动件的匀速转动变
成从动件的变速转动。
2.双曲柄机构
应用：
2.双曲柄机构
平行四边形机构：
当相对两杆平行且相等，称为平行四边形机构。
B B’
C C’
平面四杆机构的基本特性
采用多套机构错位排列，使死点相互错开。
平面四杆机构的基本特性
三、死点
2、死点的应用
A D
B1 C1
地面
飞机起落架收放机架
平面四杆机构的基本特性
三、死点
2、死点的应用 （夹紧工件）
F
FN
总结
运动特性
基本特性
传力特性
曲柄存在的条件及推论
（铰链四杆机构类型判别）
压力角和传动角(最小值) 死点位置
平面四杆机构的 基本特性
平面四杆机构的基本特性
一、急回特性
1、什么是急回特性：
从动件空回行程比工作 行程的速度大的特性。
可以缩短非生产时间, 提高生产效率时.
观察现象：
平面四杆机构的基本特性
一、急回运动
观察：
2、急回特性产生的原因：
极位夹角
工作行程：
摇杆 C1 C2 1
空回行程
摇杆 C2
C1
2
0 (即 90 )
时的位置。
曲柄与连杆共线的两个位置
平面四杆机构的基本特性
三、死点
注意：曲柄为从动件，才会出现死点
BHale Waihona Puke AB1脚C2
踏板 D
C1 缝纫机主运动机构
平面四杆机构的基本特性
三、死点
1、克服死点的办法
安装飞轮加 大惯性，借惯性 作用使机构闯过 死点。
平面四杆机构的基本特性
三、死点
冲压机构
平面四杆机构的基本特性
四、死点 例：缝纫机 –踏板机构 属曲柄摇杆机构
平面四杆机构的基本特性
问题1：对踏板机构操作不熟练会怎样？ 踏板易卡死，不能动或出现飞轮倒转。
平面连杆机构——滑块四杆机构工作特性
(a3+)3如0≤果50能+3成5 为双摇杆机构，求a的取值范围。
(2) 如果能成为双曲柄机构，求a的取值范围。 机在构机中 构具中有，整具转有副整的转构副件的是构关件键占性有的重构要件的。地位，因为只有这种构件才能用电机等连续转动装置来带动。
a+30＞≤5500++3355
1这5时m，m＜应a考＜虑45下m述m 两种情况：
b+a≤c+d 在机曲构柄 中A具B有转整动转一副周的的构过件程是中关，键曲性柄的A构B必件定。与连杆BC有两个共线的位置（曲柄转至B1，B2处）。
所以
50+a≤35+30 a≤15mm
四铰链机构
(2) 若能成为双曲柄机构，则应满足“杆长之和的条件”， 且AD必须为最短杆。 这时，应考虑下述两种情况：
将以上三式两两相加，经过化简后得到 a≤b a≤c a≤d
可见，曲柄1是机构中的最短杆，并且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，我们把这种杆长之和的关系简称为杆长之和条件。
【例】在下图所示四铰链机构中，已知：b＝50mm，c＝35 mm，d＝30mm，AD 为固定件。
另这外时，还应应考考虑虑下(到述1两B)C种与如情C况D果杆：延能长成成一直为线时曲，需柄满足摇三角杆形的机边长构关系，(一边且小于A另B两边是之和曲)，柄即 ，求a的极限值。
平面四杆机构的几个工作特性
构件具有整转副的条件
在机构中，具有整转副的构件占有重要的地位，因为只有这种构件才能用电机等 连续转动装置来带动。如果这种构件与机架相铰接(亦即是连架杆)， 则该构件就是一 般所指的曲柄。机构中具有整转副的构件是关键性的构件。 在图的曲柄摇杆机构中，
平面四杆机构的基本特性
机械设计基础
Machine Design Foundation
2 B
平面四杆机构的基本特性
Fn
F
C″ C
C′ Ft vC
″
′
3
1A
B″
B′ 4
D
图6 – 19 传力特性分析
机械设计基础
Machine Design Foundation
平面四杆机构的基本特性
在机构的运动过程中， 传动角同样也是随着机构
机械设计基础
Machine Design Foundation
平面四杆机构的基本特性
如图6 - 19所示的导杆机构， 其极位夹角θ＞0°，
因此导杆机构也具有急回特性。
综上所述， 平面四杆机构具有急回特性的条件可归 纳如下：
(1) 主动件以等角速度作整周转动；
(2) 输出从动件具有正行程和反行程的往复运动；
(3) 机构的极位夹角θ＞0°。
机械设计基础
Machine Design Foundation
平面四杆机构的基本特性
快速
慢速
A
C2
＝
C1
D
图6 - 19 导杆机构的极位夹角
机械设计基础
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平面四杆机构的基本特性
1.2 传力特性
1. 压力角和传动角
在图6 - 19所示的曲柄摇杆机构中， 如果不考虑各个构件的质量和运动副中的摩擦力， 则连
Ft=F cosα Fn=F sinα
（6 - 2）
机械设计基础
Machine Design Foundation
平面四杆机构的基本特性
压力角α的余角称为传动角， 用γ表示。 传动角 γ与压力角α的关系如下：
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。
《平面四杆机构的基本特性》教案
《平面四杆机构的基本特性》教案教案：平面四杆机构的基本特性一、教学目标：通过本节课的学习，学生应能够：1.了解平面四杆机构的定义和基本特性；2.掌握平面四杆机构的运动特点和构造形式；3.能够运用所学知识解决平面四杆机构的相关问题。
二、教学内容：1.平面四杆机构的定义和基本特性：平面四杆机构是由四根连杆和若干铰链连接而成的机械系统，在平面内可以实现规定的运动。
平面四杆机构的基本特性包括：构成条件、运动链条件、运动副个数、自由度、杆件数量等。
2.平面四杆机构的运动特点：平面四杆机构的运动特点主要有：连杆运动、连杆约束、动平衡性和动稳定性等。
3.平面四杆机构的构造形式：平面四杆机构的构造形式包括：双曲杆机构、平行杆机构和菱形杆机构等。
每种构造形式都具有不同的特点和应用领域。
三、教学过程：1.导入：与学生互动讨论，引出平面四杆机构的概念，并了解其在日常生活中的应用。
2.知识讲解：(1)讲解平面四杆机构的定义和基本特性。
(2)介绍平面四杆机构的运动特点和构造形式，并通过实例分析加深学生的理解。
3.实例分析：(1)给出一个具体的平面四杆机构，并要求学生分析其构造形式和运动特点。
(2)将学生分成小组，自行选择一个平面四杆机构进行分析，并展示给全班。
4.练习与巩固：(1)在课堂上，教师设计一些与平面四杆机构相关的练习题，供学生巩固所学知识。
(2)布置作业：要求学生通过阅读相关文献或查阅互联网，找到一个实际应用了平面四杆机构的例子，并分析其构造形式和运动特点。
四、教学评价：1.通过课堂互动和小组展示，评价学生对平面四杆机构的理解程度。
2.批改学生完成的练习题，评价其对所学知识的掌握情况。
3.评价学生在作业中的查找和分析能力。
五、教学反思：通过本节课的教学，学生能够初步了解平面四杆机构的定义和基本特性，并掌握运动特点和构造形式。
但在实例分析环节，部分学生的理解还有待提高，今后可以通过更多的实例来加深学生对平面四杆机构的认识。
机械设计-平面四杆机构的特性
4 - 4
01
平面四杆机构的运动特性
平面四杆机
构 的 特 性
02
平面四杆机构的传力特性
平面连杆机构能实现转动、摆动、移
动等，在应用机构时我们需要知道它的运动
特点和传力性能，平面连杆机构的运动特点
有急回特性，传力特点有压力角、传动角、
死点位置。
在图4-4.1所示的曲柄摇杆机构中，
（2）死点位置：当从动件与连杆共线时，=0，该位置叫做死点位置，工程中有的地方可以利
用死点位置，如夹具机构；有的需要克服死点位置，如缝纫机的踏板机构。
感谢您的观看
从动摇杆3所受的力F与力作用点C 的速
度vC 间所夹 的锐角称为压力角，用α表示。
习惯用压力角α的余角γ来判断传力性
能，γ称为传动角。越大，机构传力性能越
好，为了保证机构传力性能良好，一般要求
机构的最小传动角min≥40°，传递大功率
时所用机械 如颚式破碎机、冲床等，
min≥50°。
图4-4.2 压力角和传动角
=2/1=(180°+)/(180°−)，
=180°(−1)/(+1)。
平面四杆机构有无急回特性取决于极位夹角θ。
若θ≠0，则K>1，机构有急回特性，且θ越大，机构
的急回特性就越明显；若θ=0，机构无急回特性。
利用机构的急回特性，可以缩短空回行程的时
间，提高机器的生产率。
图4-4.1 曲柄摇杆机构的运动特性
（a）
（b）
图4-4.5 克服死点位置
本节课学习了以下几个内容：
1. 平面连杆机构的运动特性——急回特性：空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度，极
位夹角θ越大，机构的急回特性越明显，若θ=0，机构无急回特性。
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A图 平面四杆机构B的图基本特性
问题：摇杆在两个极限位置时， 所对应的曲柄和连杆处于怎样 的位置关系？
C图
第一步：在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位 于两个极限位置，简称极位；
此时输入构件曲柄相对应位置之间所夹角的锐角θ称为 极位夹角。
平面四杆机构的基本特性
第二步：已知主动件曲柄作匀速圆周运动,速度为v
例2：飞机起落架 BC、CD共线，机构处于死点位置，承受着陆时的地面反力，作用于CD
的力通过其铰链中心D，故起落架不会反转（摇杆CD不会转动），从而使飞 机的降落更加安全可靠。
平面四杆机构的基本特性
小结：
平面四杆机构具有急回特性的条件： ① 主动件作整周回转运动； ② 从动件往返运动且有极位； ③ 从动件存在两极位时，主动件相应的有极位夹角θ，且极位 夹角θ ≠0。
问题1：摇杆在空回行程和工作 行程往复摆动的过程中，哪个行 程运动速度较快？为什么？
平面四杆机构的基本特性
问题2：你用过缝纫机吗？ 当你踩缝纫机踏板时，由 于操作不当，遇到过踩不 动或使缝纫机飞轮反转的 情况吗？这是为什么呢？
平面四杆机构的基本特性
重点：急回特性和死点 位置的概念
知识准备1：平面连杆机构的定义、组成？
1、定义：平面连杆机构是通过若干构件用平面低副连接而成的 机构。 2、组成：固定不动的杆件AD称为机架，与机架相连的杆AB和杆 CD称为连架杆；不与机架相连的杆BC称为连杆。
平面四杆机构的基本特性
平面连杆机构
知识准备2：铰链四杆机构具有曲柄的条件？
1、最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和 （称为杆长之和条件）； 2、连架杆和机架中必有一杆是最短杆。
运动行程 工作行程 返回行程
曲柄转 角
φ1
摇杆摆 角
ψ
φ2
ψ
工作时间 t1= φ1/v t2 = φ2/v
摇杆的运动 速度
V1= ψ/ t1
V2= ψ/ t2
第三步：归纳推导
分析:由于φ1 ＞φ2 t1＞ t2
V1＜ V2
当主动件曲柄作匀速圆周运动时,从动件摇杆返回行程
速度比工作行程速度快—急回特性
平面四杆机构的基本特性
2.总结 机构具有死点位置的条件： a、主动件为摇杆； b、从动件与连杆共线，即：压力角为α=90°、传动角γ=0°。
3.克服死点位置的方法 利用惯性、添加辅助机构、借助外力等。
4.死点位置的利用
平面四杆机构的基本特性
例1：工件加紧机构 连杆2与连架杆3共线，此时 不管N多大，作用在1上的力 由2传给3时总是通过3的回转 中心D，无法使其转动。
含有一个曲柄的四杆机构 平面四杆机构的基本特一个特性——急回特性 第一步：演示曲柄摇杆机构
上图为曲柄摇杆机构，曲柄为主动件做逆时针匀速转动，当摇杆从 右向左摆动时速度较慢，从左向右摆动时速度较快。也就是说摇杆的返 回速度较快，我们称它具有急回运动特性。为什么会出现这种现象呢？ 下面我们来分析：
1．死点的概念 曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件，曲柄为从动件，当连杆与从动曲
柄共线时，机构的传动角 γ＝0 ， ＝90°此时摇杆CD 通过连杆作用 于从动曲柄AB上的力恰好通过曲柄回转中心，故出现了不能使曲柄AB转 动的卡死现象，机构的这种连杆与从动件共线、传动角为零时的位置称 为机构的死点位置或死点。
机构具有死点位置的条件： ① 主动件为摇杆； ② 从动件与连杆共线，即：压力角为 α=90°、传动角
γ=0°。
平面四杆机构的基本特性
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平面四杆机构的基本特性
急回特性产生的条件：
给出定义：行程速比系数K K=V2/V1
急回条件：K＞1
表达式：K=（180°+θ）/ （180°-θ） K与θ的关系 ：θ值越大急回特性越明显
急回特性在实际生产中的意义： 缩短非工作时间，提高工作效率
平面四杆机构的基本特性
第二个特性——死点位置摇杆 机构