四杆机构的基本类型 课件
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平面四杆机构类型介绍课件
03
应用：汽车转向机构、自行车脚踏板机构等
04
优点：结构简单，运动可靠，易于实现各种运动规律
双摇杆机构
组成：两个摇杆和 一个连杆 1
特点：结构简单，运 动灵活，但运动轨迹 4 复杂，设计难度较大
运动：两个摇杆 2 可以同时摆动，
连杆随之运动
应用：汽车转向 3 系统、飞机起落
架等
3
平面四杆机构的 应用
构
05
平行四杆机构：由四个平行杆组成的机构
06
空间四杆机构：由四个空间杆组成的机构
平面四杆机构的特点
由四个构件组成，其中至少有一个构件是活 动构件 构件之间通过转动副或移动副连接
机构的运动是通过构件之间的相对运动实现 的
机构的运动具有确定的运动规律，可以通过 分析机构的几何关系和运动学原理来研究
2
平面四杆机构的 类型
曲柄摇杆机构
02
03
04
优点：结构简单、运动 平稳、易于控制和实现 自动化
应用：广泛应用于各种 机械设备中，如汽车、 飞机、船舶等
特点：曲柄和摇杆的 运动轨迹为圆弧
01
组成：曲柄、摇杆、 连杆和机架
双曲柄机构
01
组成：两个曲柄和一个连杆
02
特点：两个曲柄可以同时转动，连杆只能做摆动运动
能满足强度要求
设计合理的传动比，
2
避免过大的传动比导
致机构过载
优化结构设计，减少
3
应力集中和疲劳破坏
满足加工工艺要求
01
04
设计机构时，要考虑到成 本控制的要求，如采用何 种材料、加工方法等。
03
设计机构时，要考虑到维 修工艺的要求，如采用何 种维修方法、维修工具等。
铰链四杆机构pptPPT课件
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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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6
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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！
平面四杆机构课件
LOGO
机械基础
平面连杆机构
1 B
4-1平面连杆机构
定义：若干个刚性构件用平面低副联接而成的机构,也可 称为平面低副机构。
优点：1.能够实现多种运动形式的转换，也可以实现各 种预定的运动规律和复杂的运动轨迹，容易满足生产中 各种动作要求；2.构件间接触面上的比压小、易润滑、 磨损轻、适用于传递较大载荷的场合；3.机构中运动副 的元素形状简单、易于加工制造和保证精度。
3、准备工作：硬纸板、美工刀、钉子、尺子；
4、制作步骤：（1）用尺子和美工刀裁出相应尺寸的纸 条，长度和宽度自定，并在纸条上注明尺寸；（2）按相 应顺序用钉子连接做成铰链四杆机构；（3）用手按住一 个杆件作机架，能够自由转动。
17 B
4-1平面连杆机构
评价：制作完毕后，组内先自评，让最好的上台演示， 教师再进行评价。
A
B1
2
4
1180
3
摆角 D
2 180
对应的时间
摇杆点C的 平均速度
t1 1/1
v1 C¼1C2 / t1
t2 2/1
v2 C¼2C1 /t2 7 B
4-1平面连杆机构
输出件的行程速度变化系数K：
从动件快行程平均速度v2与慢行程平均速度v1之比。
Kv2 v1
t1 t2
1 2
1188 00
180 K1
不满足杆长 之和条件
任意杆为机架
双摇杆机构（II）
15 B
4-1平面连杆机构 练习：判断下面四杆机构是什么机构
16 B
4-1平面连杆机构
三、制作铰链四杆机构
1、分组：4人为一组，共五组；
2、要求：每人做铰链四杆机构2个，一个为满足杆长和 条件，一个为不满足杆长和条件；每组派一位学生上台 演示，用自己所做的机构演示出曲柄摇杆机构、双摇杆 机构、双曲柄机构（组内学生要自评）；
机械基础
平面连杆机构
1 B
4-1平面连杆机构
定义：若干个刚性构件用平面低副联接而成的机构,也可 称为平面低副机构。
优点：1.能够实现多种运动形式的转换，也可以实现各 种预定的运动规律和复杂的运动轨迹，容易满足生产中 各种动作要求；2.构件间接触面上的比压小、易润滑、 磨损轻、适用于传递较大载荷的场合；3.机构中运动副 的元素形状简单、易于加工制造和保证精度。
3、准备工作：硬纸板、美工刀、钉子、尺子；
4、制作步骤：（1）用尺子和美工刀裁出相应尺寸的纸 条，长度和宽度自定，并在纸条上注明尺寸；（2）按相 应顺序用钉子连接做成铰链四杆机构；（3）用手按住一 个杆件作机架，能够自由转动。
17 B
4-1平面连杆机构
评价：制作完毕后，组内先自评，让最好的上台演示， 教师再进行评价。
A
B1
2
4
1180
3
摆角 D
2 180
对应的时间
摇杆点C的 平均速度
t1 1/1
v1 C¼1C2 / t1
t2 2/1
v2 C¼2C1 /t2 7 B
4-1平面连杆机构
输出件的行程速度变化系数K：
从动件快行程平均速度v2与慢行程平均速度v1之比。
Kv2 v1
t1 t2
1 2
1188 00
180 K1
不满足杆长 之和条件
任意杆为机架
双摇杆机构（II）
15 B
4-1平面连杆机构 练习：判断下面四杆机构是什么机构
16 B
4-1平面连杆机构
三、制作铰链四杆机构
1、分组：4人为一组，共五组；
2、要求：每人做铰链四杆机构2个，一个为满足杆长和 条件，一个为不满足杆长和条件；每组派一位学生上台 演示，用自己所做的机构演示出曲柄摇杆机构、双摇杆 机构、双曲柄机构（组内学生要自评）；
判断铰链四杆机构的类型-PPT
铰链四杆机构三种基本形式
双曲柄机构
特征：两个曲柄 作用：将等速回转转变
为等速或变速回转。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
双曲柄机构的运动特点
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运动。
双曲柄机构中，由于没有作反复运动的构 件，故无死点。
特例：平行双曲柄机构，反向双曲柄机构
判断铰链四杆机构的类型
平面连杆机构
特点：能方便地实现较为复杂的平面运动；运
动惯性力难以消除，因此不适用高速的运动场
合。
基本形式：铰链四杆机构
连杆
连架杆
ห้องสมุดไป่ตู้
2
C
B
3
连架杆
1
A
4
D
机架
铰链四杆机构三种基本形式
曲柄摇杆机构
特征：曲柄＋摇杆 作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。
曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构特性
铰链四杆机构的演化及其应用
偏心轮机构
特点：曲柄为偏心轮的机构。 变化方式：将转动副的半径扩大至超过曲柄长度变 成圆盘（即叫偏心轮） 应用：剪床，冲床，膜片式汽油泵
偏心曲柄滑块机构
定义：曲柄回转中心至滑块移动导路中 心线存在垂直距离e（即有偏距）。
对心曲柄滑块机构
定义：曲柄回转中心与滑块移动导路中 心线无偏距，即e=0。
若不满足第一判定条件，则没有曲柄的 存在，该机构为双摇杆机构。
曲柄存在条件
第二判定条件：取那根杆为机架
（a）以最短杆的相邻杆作机架时，为曲柄摇 杆机构。
（b）以最短杆为机架时，为双曲柄机构。 （c）以最短杆的相对杆为机架时，为双摇杆
铰链四杆机构类型判别ppt课件.ppt
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）
结论：铰链四杆机构存在 一个曲柄的于或等于其余两杆长度之和。
（二）曲柄为 最短杆 。
连架杆为
曲柄属于连架杆
最短杆
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
（1） 若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲 柄，
求 LAB的最大值； ( 2 )若此机构为双曲柄机构，求LAB的最小值
。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
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。
[作业]
1、课堂作业： 习题卷 2、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？
[实验一]
结论：
取最短杆的相邻杆为机架，
构成曲柄摇杆机构；
取 最短杆 为机架， 构成双曲柄机构； 取最短杆的相对杆为机架， 构成双摇杆机构。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
[实验二]
返回
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
铰链四杆机构的类型判别方法：
最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和 不满足曲柄存在条件 双摇杆机构
以曲柄摇杆机构为例（设各杆长度依次
为L1、L2、L3、L4，且L1<L4）
结论：铰链四杆机构存在 一个曲柄的于或等于其余两杆长度之和。
（二）曲柄为 最短杆 。
连架杆为
曲柄属于连架杆
最短杆
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
（1） 若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲 柄，
求 LAB的最大值； ( 2 )若此机构为双曲柄机构，求LAB的最小值
。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
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。
[作业]
1、课堂作业： 习题卷 2、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？
[实验一]
结论：
取最短杆的相邻杆为机架，
构成曲柄摇杆机构；
取 最短杆 为机架， 构成双曲柄机构； 取最短杆的相对杆为机架， 构成双摇杆机构。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
[实验二]
返回
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
铰链四杆机构的类型判别方法：
最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和 不满足曲柄存在条件 双摇杆机构
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
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
平面四杆机构ppt课件
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
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
铰链四杆机构和应用实例ppt课件.ppt
2.传动角g 传动角： 连杆与从动件所夹的锐角g。 g=900-a g越大，机构的传动性能越好，设计时一般应使gmin≥40°，对于高速大功 率机械应使gmin≥50°。
3.最小传动角的位置
铰链四杆机构在曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时， 最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位 置。
当摇杆CD由C1D摆动到C2D 位置时，所需时间为t1 ,
曲柄AB以等角速度顺时针从AB1, 转到AB2，转过角度为：1＝180°+θ，
当摇杆CD由C2D摆回到C1D位置时，所需时间为t2， 曲柄AB以等角速度顺时针从AB2转到AB1，转过的角度为：2＝180°-θ，
由于曲柄AB等角速度转动, 所以 1>2，t1>t2, 因此， v2>v1
(6) 因极限位置处曲柄与连杆共线。故AC1＝L2＋L1，从而得曲柄长度L1＝（AC2－ AC1）/2。再以A为圆心和以L1为半径作圆，交C1A的延线于B1，交C2A于B2，即得 B1C1＝B2C2＝L2及AD＝L4。
由于A点是△C1PC2外接圆上任选的点，所以若仅按行程速比系数K设计，可得无穷 多的解。A点位置不同，机构传动角的大小也不同。如欲获得良好的传动质量， 可按照最小传动角最优或其他辅助条件来确定A点的位置。
任务导入
• 设计汽车刮雨器或 单缸内燃机中的曲 柄滑块机构
• 动手操制作： 四杆机构的制作
新知识点简介 • 熟悉铰链四杆机构的类型及
应用 • 掌握铰链四杆机构有曲柄存
在的条件 • 了解铰链四杆机构的演化形
式 • 掌握机构压力角、传动角的
概念及物理意义 • 掌握急回特性、死点位置的
特性和应用
一、相关知识
3.最小传动角的位置
铰链四杆机构在曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时， 最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位 置。
当摇杆CD由C1D摆动到C2D 位置时，所需时间为t1 ,
曲柄AB以等角速度顺时针从AB1, 转到AB2，转过角度为：1＝180°+θ，
当摇杆CD由C2D摆回到C1D位置时，所需时间为t2， 曲柄AB以等角速度顺时针从AB2转到AB1，转过的角度为：2＝180°-θ，
由于曲柄AB等角速度转动, 所以 1>2，t1>t2, 因此， v2>v1
(6) 因极限位置处曲柄与连杆共线。故AC1＝L2＋L1，从而得曲柄长度L1＝（AC2－ AC1）/2。再以A为圆心和以L1为半径作圆，交C1A的延线于B1，交C2A于B2，即得 B1C1＝B2C2＝L2及AD＝L4。
由于A点是△C1PC2外接圆上任选的点，所以若仅按行程速比系数K设计，可得无穷 多的解。A点位置不同，机构传动角的大小也不同。如欲获得良好的传动质量， 可按照最小传动角最优或其他辅助条件来确定A点的位置。
任务导入
• 设计汽车刮雨器或 单缸内燃机中的曲 柄滑块机构
• 动手操制作： 四杆机构的制作
新知识点简介 • 熟悉铰链四杆机构的类型及
应用 • 掌握铰链四杆机构有曲柄存
在的条件 • 了解铰链四杆机构的演化形
式 • 掌握机构压力角、传动角的
概念及物理意义 • 掌握急回特性、死点位置的
特性和应用
一、相关知识
常用机构(四连杆机构)ppt课件
d min 或 d max 可能最小
曲柄摇杆机构,当曲柄主动时,在曲柄与机架共线的两个位置 之一,传动角最小.
23
死点
• 死点:
• 传动角为零=0(连杆与从动件共线),机构顶死
C
C
C2
2
1
3
B
B
vF
B1 =00
1
A
B2
4
=00
A
B2
D
=00
B
=00
C１
C
C
1
F
2
v
24
克服死点的措施
B2
22
2 22
C 3
C 3
C
3
3
C
43 C44 4
4C4 4 44C
4 14 4
A
16
(3)扩大回转副 ——偏心轮机构
曲柄摇杆机构中，将曲柄上的转 动副B的半径扩大至超过曲柄的 长度，曲柄变成一个几何中心 与回转中心不重合的圆盘，称 为偏心轮。
提高偏心轴的强度和刚 度、简化结构
• 曲柄滑块机构 (扩大回转副)
28
二. 平面四杆机构的设计
设计类型 1.实现连杆给定位置 2.实现预定运动规律
例如:从动件的急回运动特性 3.实现预定运动轨迹
方法：解析法、作图法、实验法
29
1. 实现连杆给定位置机构
如实现预定的连杆位置要求 机构能引导刚体（一般为连杆）通过一系列给定位置
例：飞机起落架机构: • 要求实现机轮放下和收
180 K 1
K 1
• K=1, 无急回特性
• ↑K↑急回特征越显著
B
1
1
A
1
四杆机构公开课图文
应用领域
01
02
03
04
自动化生产线
四杆机构广泛应用于自动化生 产线中，如输送带、机械手等 ，实现物料的输送、搬运和加 工。
农业机械
在农业机械中，四杆机构常用 于拖拉机、收割机等设备的传 动系统中，实现动力传递和运 动控制。
医疗器械
在医疗器械中，四杆机构可用 于手术器械、康复设备等，实 现精确的定位和操作。
效率
优化四杆机构的设计，提高其工作效率和性能。
稳定性
保证四杆机构在使用过程中稳定可靠，不易发生 故障。
成本
在满足功能和性能要求的前提下，降低四杆机构 的设计成本。
优化设计
结构优化
运动学优化
动力学优化
对四杆机构的结构进行 优化，使其更加紧凑、
轻便。
根据实际需求，对四杆 机构的运动学特性进行 优化，提高其运动性能。
材料与热处理
根据工作负载和运动特性，选 择合适的材料和热处理方式， 以提高四杆机构的承载能力和
使用寿命。
04
四杆机构实例分析
实例一：缝纫机
总结词
缝纫机中的四杆机构主要用于实现往复直线运动，确保针头上下摆动。
详细描述
缝纫机中的四杆机构由机架、摆杆、曲柄和导杆组成。通过曲柄的旋转运动，带 动摆杆做往复摆动，再通过导杆使针头进行上下往复直线运动，完成缝纫操作。
在装配过程中，需要使用适当的装配工具和技术，如螺丝、螺母、垫圈 等，确保各部件之间的连接牢固可靠。同时，还需要注意调整各部件之 间的相对位置和运动关系，确保机构的运动精度和稳定性。
四杆机构制作与调试 材料选择与加工
测试是验证四杆机构性能的关键环节，需要对其运动学和动力学 性能进行全面检测。
最新平面四杆机构的类型和应用PPT课件
③构件呈“杆”状、传递路线长。
④改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。
2.平面四杆机构的演化型式 (1) 改变构件的形状和运动尺寸
曲柄摇杆机构 对心曲柄滑块机构
曲柄滑块机构
偏心曲柄滑块机构
s
φ
s=l sin φ
双滑块机构
正弦机构
(2)改变运动副的尺寸
(3)选不同的构件为机架
偏心轮机构
A
3.2按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构 已知固定铰链A、D和连架杆位置，确定活动铰链B、C的位置。
机构的转化原理
C
B
A
D
3.2按两连架杆三组对应位置设计四杆机构
已知:机架长度d和两连架杆三组对应位置。
1.任意选定构件AB的长度 2.连接B2 E2、DB2的得△B2 E2D ， 3. 绕D 将△B2 E2D旋转φ1 -φ2得B’2点；
设预选参数α0、φ0＝0，
带入方程得：
θ12
B1
θ13
θ11
A
θ32 θ33
θ31
D
cos45°= P0cos50°+P1cos(50°-45°)+P2 cos90°= P0cos80°+P1cos(80°-90°)+ P2 cos135°= P0cos110°+P1cos(110°-135°)+ P2
同时要满足其他辅助条件：
a)结构条件（如要求有曲柄、杆长比恰当、运动副结构合理等）;
γ
b)动力条件（如γmin）;
c)运动连续性条件等。
三类设计要求：
1)满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如起落架、牛头刨。
2)满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构。
④改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。
2.平面四杆机构的演化型式 (1) 改变构件的形状和运动尺寸
曲柄摇杆机构 对心曲柄滑块机构
曲柄滑块机构
偏心曲柄滑块机构
s
φ
s=l sin φ
双滑块机构
正弦机构
(2)改变运动副的尺寸
(3)选不同的构件为机架
偏心轮机构
A
3.2按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构 已知固定铰链A、D和连架杆位置，确定活动铰链B、C的位置。
机构的转化原理
C
B
A
D
3.2按两连架杆三组对应位置设计四杆机构
已知:机架长度d和两连架杆三组对应位置。
1.任意选定构件AB的长度 2.连接B2 E2、DB2的得△B2 E2D ， 3. 绕D 将△B2 E2D旋转φ1 -φ2得B’2点；
设预选参数α0、φ0＝0，
带入方程得：
θ12
B1
θ13
θ11
A
θ32 θ33
θ31
D
cos45°= P0cos50°+P1cos(50°-45°)+P2 cos90°= P0cos80°+P1cos(80°-90°)+ P2 cos135°= P0cos110°+P1cos(110°-135°)+ P2
同时要满足其他辅助条件：
a)结构条件（如要求有曲柄、杆长比恰当、运动副结构合理等）;
γ
b)动力条件（如γmin）;
c)运动连续性条件等。
三类设计要求：
1)满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如起落架、牛头刨。
2)满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构。
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。
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缺点：累积误差大，不易准确实现复杂 运动；运动产生的惯性力难以平衡，因 此常用于低速场合。
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。
三、铰链四杆机构的基本类型
根据两连架杆的是曲柄还是摇杆， 将铰链四杆机构分为：
? 曲柄摇杆机构 ? 双曲柄机构 ? 双摇杆机构
曲柄摇杆机构
主动曲柄等速转动 ,从动摇 杆变速摆动。
双曲柄机构
主动曲柄等速回转 , 从动曲 柄变速回转。
特殊的双曲柄机构： 正平行四边形 反平行四边形
平行四边形机构
正平行四边形
lmin ? lmax ? l?? l??
铰链四杆机构类型的判别
? 满足杆长之和条件: ①最短杆为机架-----：双曲柄机构 ②最短杆为连架杆----：曲柄摇杆机构 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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
四、铰链四杆机构类型的判别
? 满足杆长之和条件: ①最短杆为机架-----：双曲柄机构 ②最短杆为连架杆----：曲柄摇杆机构 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
四、铰链四杆机构类型的判别
25
10
15
15
10 ? 25 ? 15 ? 15
连杆
摆转副
整转副
连架杆 曲柄
整转副
机架
曲柄摇杆机构
连架杆 摇杆
摆转副
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。
lmin ? lmax ? l?? l??
相对运动的联接。
1.低副：面接触。 转动副----相对运动为转动或摆动; 移动副----相对运动为移动。
2.高副：点、线接触。 凸轮副 齿轮副
平面机构运动简图绘制
? 一个中心：围绕运动这个中心 ? 三不变：保持构件数目不变，运动副类
型及数目不变，相对位置不变，
机械设计基础
第二章 平面连杆机构
主讲：胡 晔
复习
? 本课程研究对象：常用机构和通用零件 ? 机器与机构区别：有无能量交换 ? 构件是运动的单元体 ? 零件是制造的单元体 ? 绘机构运动简图三不变：构件数目不变、
运动副类型数目不变、相对位置不变
复习：
? 平面机构:各构件都在同一平面或平行的平面内运动。 ? 构件的分类： 1.机架----固结于定参考系的构件。 2.主动件----作用有驱动力或驱动力矩的构件。 3.从动件----随主动件的运动而相对机架运动构件。 ?运动副及其分类: 运动副: 两构件直接接触，且具有一定形式的
反平行四边形
双摇杆机构
主、从动摇杆等速摆动。
鹤式起重机
双摇杆机构
飞机起落架
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
铰链四杆机构的应用
曲柄摇杆机构
双摇杆机构 曲柄摇杆机构
双曲柄机构
四、铰链四杆机构类型的判别
整转副:铰链四杆机构中两连接构件能作相对整圈旋转的转动副。
3
B2
1
DA
3
C
Kc
4
D
B2 1 A
3 C
4
e
B
2
1 A4
C3
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。
不满足杆长之和条件
双摇杆机构
25
25 15
15
15 ? 25 ? 15 ? 25
满足杆长之和条件
双曲柄机构
四杆机构的演化
扩大转动副 ----偏心轮机构
B 1 A
2 4
C 3 D
B 1 A
2 4
C 3 D
B
A
1
2 4
C 3 D
四杆机构的演化
转动副转化成移动副 ---曲柄滑块机构
2 B
1 A
4
C
Kc
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
固定构件 --1、机架:固定不动的杆 ; 可动构件 2、连架杆:以转动副与机架相连的杆 ;
曲柄:能整圈旋转的连架杆 ; 摇杆:只能绕运动副轴线摆动的连架杆 ; 3、连杆:不与机架相连的杆 ,连接两连架杆。
连杆
连架杆 曲柄
机架
连架杆 摇杆
第二章 平面连杆机构
? 概述 ? 铰链四杆机构的组成 ? 铰链四杆机构的基本类型 ? 铰链四杆机构类型的判别
一、概 述
1、平面连杆机构:只用低副连接而成的平 面机构。
以下是平面连杆机构？
以下是平面连杆机构？
一、概 述
2、平面连杆机构的特点
优点：运动副是面接触，承载大；由于压强 小, 磨损也小；圆柱面或平面易制造, 易实 现转动、移动。
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。
三、铰链四杆机构的基本类型
根据两连架杆的是曲柄还是摇杆， 将铰链四杆机构分为：
? 曲柄摇杆机构 ? 双曲柄机构 ? 双摇杆机构
曲柄摇杆机构
主动曲柄等速转动 ,从动摇 杆变速摆动。
双曲柄机构
主动曲柄等速回转 , 从动曲 柄变速回转。
特殊的双曲柄机构： 正平行四边形 反平行四边形
平行四边形机构
正平行四边形
lmin ? lmax ? l?? l??
铰链四杆机构类型的判别
? 满足杆长之和条件: ①最短杆为机架-----：双曲柄机构 ②最短杆为连架杆----：曲柄摇杆机构 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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
四、铰链四杆机构类型的判别
? 满足杆长之和条件: ①最短杆为机架-----：双曲柄机构 ②最短杆为连架杆----：曲柄摇杆机构 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
四、铰链四杆机构类型的判别
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10 ? 25 ? 15 ? 15
连杆
摆转副
整转副
连架杆 曲柄
整转副
机架
曲柄摇杆机构
连架杆 摇杆
摆转副
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。
lmin ? lmax ? l?? l??
相对运动的联接。
1.低副：面接触。 转动副----相对运动为转动或摆动; 移动副----相对运动为移动。
2.高副：点、线接触。 凸轮副 齿轮副
平面机构运动简图绘制
? 一个中心：围绕运动这个中心 ? 三不变：保持构件数目不变，运动副类
型及数目不变，相对位置不变，
机械设计基础
第二章 平面连杆机构
主讲：胡 晔
复习
? 本课程研究对象：常用机构和通用零件 ? 机器与机构区别：有无能量交换 ? 构件是运动的单元体 ? 零件是制造的单元体 ? 绘机构运动简图三不变：构件数目不变、
运动副类型数目不变、相对位置不变
复习：
? 平面机构:各构件都在同一平面或平行的平面内运动。 ? 构件的分类： 1.机架----固结于定参考系的构件。 2.主动件----作用有驱动力或驱动力矩的构件。 3.从动件----随主动件的运动而相对机架运动构件。 ?运动副及其分类: 运动副: 两构件直接接触，且具有一定形式的
反平行四边形
双摇杆机构
主、从动摇杆等速摆动。
鹤式起重机
双摇杆机构
飞机起落架
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
铰链四杆机构的应用
曲柄摇杆机构
双摇杆机构 曲柄摇杆机构
双曲柄机构
四、铰链四杆机构类型的判别
整转副:铰链四杆机构中两连接构件能作相对整圈旋转的转动副。
3
B2
1
DA
3
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4
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B2 1 A
3 C
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1 A4
C3
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。
不满足杆长之和条件
双摇杆机构
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满足杆长之和条件
双曲柄机构
四杆机构的演化
扩大转动副 ----偏心轮机构
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四杆机构的演化
转动副转化成移动副 ---曲柄滑块机构
2 B
1 A
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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
固定构件 --1、机架:固定不动的杆 ; 可动构件 2、连架杆:以转动副与机架相连的杆 ;
曲柄:能整圈旋转的连架杆 ; 摇杆:只能绕运动副轴线摆动的连架杆 ; 3、连杆:不与机架相连的杆 ,连接两连架杆。
连杆
连架杆 曲柄
机架
连架杆 摇杆
第二章 平面连杆机构
? 概述 ? 铰链四杆机构的组成 ? 铰链四杆机构的基本类型 ? 铰链四杆机构类型的判别
一、概 述
1、平面连杆机构:只用低副连接而成的平 面机构。
以下是平面连杆机构？
以下是平面连杆机构？
一、概 述
2、平面连杆机构的特点
优点：运动副是面接触，承载大；由于压强 小, 磨损也小；圆柱面或平面易制造, 易实 现转动、移动。