汽车常见四杆机构
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• 为什么汽车能转向自如？ • 为什么雨天刮雨器能把汽车前窗水滴刮干净？ • 为什么汽车转弯不与地面打滑？ • 为什么卡车能自卸翻斗？ • 为什么汽车车门能开关自如？ • 这就是汽车中存在许许多多的平面连杆机构。
概述
➢连杆机构——用低副联接构件组成的机构，
又称低副机构。
➢ 连杆机构用于：转动、摆动、移动等运动形 式之间的转换。
其连架杆2和4均为曲柄 C
B
A
a
D
（3）最短杆的对边（杆3）为机架 （最短杆为连杆）
C
2
r
B
3
1
o
A
4
D
两连架杆2和4都不能整周转动
故图所示为双摇杆机构。
铰链四杆机构存在曲柄的必要条件
最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆长 度之和。
满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、两个曲柄 或没有曲柄，还需根据取何杆为机架来判断。
图8所示为起重机机构.
图8 港口起重机
2
B
3
E
D 1
A4
双摇杆机构应用实例： 飞机起落架
图9 飞机起落架
2 转向传动机构
两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯 形机构。
汽车前轮转向机构
汽车转向机构
方向盘是怎样把运动传递给 车轮的呢？
补充：一、铰链四杆机构类型的判别
铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于机构各 杆的相对长度和机架的选择。
图3 缝纫机的踏板机构
曲柄为 从动件， 机构工 作时会 出现什 么现象？
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。
固定轴 D
3
A
C 2
1 大齿轮
小齿轮
图4 插床双曲柄机构
平行四边形机构
在双曲柄中常见的是平行四边形机构，但平行 四边形会出现运动的不确定。
B1
2
C1
C3
1
3
A
B2
当最短杆和最长杆长度之和大于其余两杆长度 之和时，则不论取哪个构件为机架，都无曲柄存在， 为双摇杆机构。
二、铰链四杆机构的演化
1. 回转副转化成移动副
曲柄摇杆机构回转副D→移动副 曲柄滑块机构
演化：
图12 曲柄滑块机构的演化
铰链四杆机构的演化：曲柄滑块机构类型
偏置曲柄滑块机构，e≠0，滑块运动线与曲柄回转 中心不共线；
图14 自卸卡车翻斗机构及其运动简图
( B)
4．定块机构 图a）所示曲柄滑块机构。
3
C 4
(2) 连架杆和机架中必有一个是最短杆。
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。
（1）取最短杆相邻的构件 （杆2或杆 4）为机架时：为曲柄摇杆机构
C 2
C
B A
3
B
1
r 3
4
DA
4
图11
（2）取最短杆为机架为双曲柄机构。
a.若L1<L2，则为转动导杆机构。 b.若L1>L2，则为摆动导杆机构。
图13 牛头刨床的摆动导杆机构
实例
回转导杆机构 （简易刨床的主运动机构）
3．摇块机构
图a）所示的为曲柄滑块
机构。
若取杆2为固定件，即可 得图c）所示的摆动滑块 机构，或称摇块机构。
摇块机构广泛应用于摆动式内燃机和液压驱动 装置内。如图16所示自卸卡车翻斗机构及其运动简 图。在该机构中，因为液压油缸3绕铰链C摆动，故 称为摇块。
菜单
节目录
2.1 曲柄连杆机构 2.2 转向传动机构 2.3 四杆机构的特性
2.2 汽车常见四杆机构
本篇的学习目标
1）掌握汽车机械中常用传动机构的工作 原理、特点、选用及其设计计算方法。
2）具有运用标准、规范、手册、图册等 有关技术资料的能力。
3）了解使用、维护和管理机械设备的一 些基础知识。
导入：
D
C2
B3
C'3
图5 平行四边形机构及其不确定性
利用错列机构克服平行四 边形机构不确定性状态
机车驱动轮联动机构
机车联动机构
利用辅助曲柄消除平 行四边形机构的运动
不确定状态
平行四边形机构的应用例子 车门启闭机构
图7 车门启闭机构
惯性筛
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。 功能:将一种摆动转换成另一种摆动。
➢连杆机构应用广泛,而且是组成多杆机构的基 础。
最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称
四杆机构 平面
。汽车的转向
机构和刮雨器机就是由平面连杆机构组成。
1 曲柄机构
一、平面连杆传动机构 是由若干个构件用低副联接并作平面运动的
机构。
二、平面连杆传动机构特点 运动副为低副，压强小、磨损轻、寿命较
长； 表面形状简单，易于加工、成本较低。
对心曲柄滑块机构， e=0，滑块运动线与曲柄回 转中心共线；
特点：曲柄等速回转，滑块具有急 回特性。
Ｂ
Ｂ
１
２
１
２
３ 导杆 Ａ
３
Ａ
４
Ｃ
e Ｃ
滑块
应用： 活塞式内燃机，空气压缩机，冲床等。
• 曲柄滑块机构的应用：自动送料机构
2．导杆机构
图a）所示为曲柄滑块机构。
若取曲柄为机架，则为演 变为导杆机构，如图b）所 示。
平面连杆机构的应用：
实例1：机车车轮联动机构 实例2：汽车刮雨器 实例3：发动机活塞连杆机构
三、铰链四杆机构
当四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链 四杆机构。如图1所示。
百度文库连杆
机 机架架 1
连杆2
连
连架架 杆
3
杆
图1
4
曲柄:能做整周转动的连架杆。 摇杆：仅能在某一角度摆动的连架杆。
铰链四杆机构基本型式：
按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构 分为三种基本型式：
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
1、曲柄摇杆机构:铰链四杆机构中，若两个连架杆， 一个为曲柄，另一个为摇杆。 功能：将转动转换为摆动，或将摆动转换为转动。
图2所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构。 图3所示为缝纫机的踏板机构。
图2 雷达天线俯仰角调整机构
即：l 1+ l 2 ≤l 3+ l 4
l 1+ l 3≤l 2+ l 4
当曲柄处于AB”位置时，形成三角形B”C”D。
可写出以下关系式：
l 1+ l 4≤l2+ l3
将以上三式两两相加可得：
l 1≤l 2 l 1≤l 3 l 1≤l 4
曲柄存在的必要条件：
（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。
如图10各杆长度以l1、l2、l3、l4表示。为了保
证曲柄1整周回转，曲柄1必须能顺利通过与机架4共 线的两个位置AB’和AB’’。
图10 曲柄存在的条件分析
当曲柄处于AB’ 时，形成三角形B’C’D。 根据三角形两边之和必大于第三边，可得
l2≤（l 4- l 1）+ l 3 l 3≤（l 4-L1）+ l 2
概述
➢连杆机构——用低副联接构件组成的机构，
又称低副机构。
➢ 连杆机构用于：转动、摆动、移动等运动形 式之间的转换。
其连架杆2和4均为曲柄 C
B
A
a
D
（3）最短杆的对边（杆3）为机架 （最短杆为连杆）
C
2
r
B
3
1
o
A
4
D
两连架杆2和4都不能整周转动
故图所示为双摇杆机构。
铰链四杆机构存在曲柄的必要条件
最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆长 度之和。
满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、两个曲柄 或没有曲柄，还需根据取何杆为机架来判断。
图8所示为起重机机构.
图8 港口起重机
2
B
3
E
D 1
A4
双摇杆机构应用实例： 飞机起落架
图9 飞机起落架
2 转向传动机构
两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯 形机构。
汽车前轮转向机构
汽车转向机构
方向盘是怎样把运动传递给 车轮的呢？
补充：一、铰链四杆机构类型的判别
铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于机构各 杆的相对长度和机架的选择。
图3 缝纫机的踏板机构
曲柄为 从动件， 机构工 作时会 出现什 么现象？
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。
固定轴 D
3
A
C 2
1 大齿轮
小齿轮
图4 插床双曲柄机构
平行四边形机构
在双曲柄中常见的是平行四边形机构，但平行 四边形会出现运动的不确定。
B1
2
C1
C3
1
3
A
B2
当最短杆和最长杆长度之和大于其余两杆长度 之和时，则不论取哪个构件为机架，都无曲柄存在， 为双摇杆机构。
二、铰链四杆机构的演化
1. 回转副转化成移动副
曲柄摇杆机构回转副D→移动副 曲柄滑块机构
演化：
图12 曲柄滑块机构的演化
铰链四杆机构的演化：曲柄滑块机构类型
偏置曲柄滑块机构，e≠0，滑块运动线与曲柄回转 中心不共线；
图14 自卸卡车翻斗机构及其运动简图
( B)
4．定块机构 图a）所示曲柄滑块机构。
3
C 4
(2) 连架杆和机架中必有一个是最短杆。
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。
（1）取最短杆相邻的构件 （杆2或杆 4）为机架时：为曲柄摇杆机构
C 2
C
B A
3
B
1
r 3
4
DA
4
图11
（2）取最短杆为机架为双曲柄机构。
a.若L1<L2，则为转动导杆机构。 b.若L1>L2，则为摆动导杆机构。
图13 牛头刨床的摆动导杆机构
实例
回转导杆机构 （简易刨床的主运动机构）
3．摇块机构
图a）所示的为曲柄滑块
机构。
若取杆2为固定件，即可 得图c）所示的摆动滑块 机构，或称摇块机构。
摇块机构广泛应用于摆动式内燃机和液压驱动 装置内。如图16所示自卸卡车翻斗机构及其运动简 图。在该机构中，因为液压油缸3绕铰链C摆动，故 称为摇块。
菜单
节目录
2.1 曲柄连杆机构 2.2 转向传动机构 2.3 四杆机构的特性
2.2 汽车常见四杆机构
本篇的学习目标
1）掌握汽车机械中常用传动机构的工作 原理、特点、选用及其设计计算方法。
2）具有运用标准、规范、手册、图册等 有关技术资料的能力。
3）了解使用、维护和管理机械设备的一 些基础知识。
导入：
D
C2
B3
C'3
图5 平行四边形机构及其不确定性
利用错列机构克服平行四 边形机构不确定性状态
机车驱动轮联动机构
机车联动机构
利用辅助曲柄消除平 行四边形机构的运动
不确定状态
平行四边形机构的应用例子 车门启闭机构
图7 车门启闭机构
惯性筛
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。 功能:将一种摆动转换成另一种摆动。
➢连杆机构应用广泛,而且是组成多杆机构的基 础。
最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称
四杆机构 平面
。汽车的转向
机构和刮雨器机就是由平面连杆机构组成。
1 曲柄机构
一、平面连杆传动机构 是由若干个构件用低副联接并作平面运动的
机构。
二、平面连杆传动机构特点 运动副为低副，压强小、磨损轻、寿命较
长； 表面形状简单，易于加工、成本较低。
对心曲柄滑块机构， e=0，滑块运动线与曲柄回 转中心共线；
特点：曲柄等速回转，滑块具有急 回特性。
Ｂ
Ｂ
１
２
１
２
３ 导杆 Ａ
３
Ａ
４
Ｃ
e Ｃ
滑块
应用： 活塞式内燃机，空气压缩机，冲床等。
• 曲柄滑块机构的应用：自动送料机构
2．导杆机构
图a）所示为曲柄滑块机构。
若取曲柄为机架，则为演 变为导杆机构，如图b）所 示。
平面连杆机构的应用：
实例1：机车车轮联动机构 实例2：汽车刮雨器 实例3：发动机活塞连杆机构
三、铰链四杆机构
当四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链 四杆机构。如图1所示。
百度文库连杆
机 机架架 1
连杆2
连
连架架 杆
3
杆
图1
4
曲柄:能做整周转动的连架杆。 摇杆：仅能在某一角度摆动的连架杆。
铰链四杆机构基本型式：
按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构 分为三种基本型式：
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
1、曲柄摇杆机构:铰链四杆机构中，若两个连架杆， 一个为曲柄，另一个为摇杆。 功能：将转动转换为摆动，或将摆动转换为转动。
图2所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构。 图3所示为缝纫机的踏板机构。
图2 雷达天线俯仰角调整机构
即：l 1+ l 2 ≤l 3+ l 4
l 1+ l 3≤l 2+ l 4
当曲柄处于AB”位置时，形成三角形B”C”D。
可写出以下关系式：
l 1+ l 4≤l2+ l3
将以上三式两两相加可得：
l 1≤l 2 l 1≤l 3 l 1≤l 4
曲柄存在的必要条件：
（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。
如图10各杆长度以l1、l2、l3、l4表示。为了保
证曲柄1整周回转，曲柄1必须能顺利通过与机架4共 线的两个位置AB’和AB’’。
图10 曲柄存在的条件分析
当曲柄处于AB’ 时，形成三角形B’C’D。 根据三角形两边之和必大于第三边，可得
l2≤（l 4- l 1）+ l 3 l 3≤（l 4-L1）+ l 2