8-1平面四杆机构的基本类型及其应用

第八章平面连杆机构及其设计§8-1、连杆机构及其传动特点1、连杆机构及其组成。

本章主要介绍平面连杆机构（所有构件均在同一平面或在相互平行的平面内运动的机构）组成：由若干个‘杆’件通过低副连接而组成的机构。

又称为低副机构。

2、平面连杆机构的特点（首先让学生思考在实际生活中见到过哪些连杆机构：钳子、缝纫机、挖掘机、公共汽车门）1）运动副为面接触，压强小，承载能力大，耐冲击，易润滑，磨损小，寿命长；。

2）运动副元素简单（多为平面或圆柱面），制造比较容易；3）运动副元素靠本身的几何封闭来保证构件运动，具有运动可逆性，结构简单,工作可靠；4）可以实现多种运动规律和特定轨迹要求；（连架杆之间）匀速、不匀速主动件（匀速转动）→→→→→从动件连续、不连续（转动、移动）某种函数关系引导点实现某种轨迹曲线导引从动件（连杆导引功能）→→→→→引导刚体实现平面或空间系列位置5）还可以实现增力、扩大行程、锁紧。

连杆机构的缺点：1）由于连杆机构运动副之间有间隙，且运动必须经过中间构件进行传递，因而当使用长运动链（构件数较多）时，易产生较大的误差积累，同时也使机械效率降低。

2）连杆机构所产生的惯性力难于平衡，因而会增加机构的动载荷，所以连杆机构不宜用于高速运动。

3）难以精确地满足很复杂地运动规律（受杆数限制）4）综合方法较难，过程繁复；平面四杆机构的应用广泛，而且常是多杆机构的基础，本章重点讨论平面四杆机构的有关基本知识和设计问题。

§8-2、平面四杆机构的基本类型和应用（利用多媒体中的图形演示说明）1．铰链四杆机构的基本类型1）、曲柄摇杆机构曲柄：与机架相联并且作整周转动的构件；摇杆：与机架相联并且作往复摆动的构件；（还可以举例：破碎机、自行车（人骑上之后）等）2）、双曲柄机构铰链四杆机构的两连架杆均能作整周转动的机构。

还可以补充：平行四边形机构的丁子尺、工作台灯机构；火车驱动机构、摄影平台、播种料斗机构、关门机构等。

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。

平面四杆机构的基本形式及其演变提问：请试举几个生活与工程中的四杆机构的实例基本类型：铰链四杆机构（均为转动副）一、铰链四杆机构的基本形式及应用1、组成：机架：固定不动的构件曲柄：相对机架可作整周旋转连架杆：与机架相连的构件摇杆：只能在某一角度内摆动连杆：不与机架相连的构件2、分类：曲柄摇杆机构特征：曲柄加摇杆功用：（1）将曲柄的转动转换为摇杆的摆动（曲柄为主动件）（2）将摇杆的摆动转换为曲柄的转动（摇杆为主动件）例：雷达天线、搅拌机、剪切机（1）；缝纫机踏板机构（2）双曲柄机构特征：两个曲柄功用：将等速转动变为不等速同向、等速同向或不等速反向等转动。

特例：A、平行四边形机构特征：两相对构件等长且平行，呈平行四边形；两曲柄同速同向运动，连杆做平动。

实例：摄影平台、火车轮、天平等注意：平行四边形机构在共线位置出现运动不确定，两曲柄有可能反向旋转，所以采用两组机构错开排列，如火车轮。

B、反平行四边形机构特征：两相对构件等长，但机架与连杆不平行；两曲柄做反向不等速转动。

实例：车门开闭机构例：惯性筛（变速）；旋转式叶片泵、平台升降机构（同向同速）；车门开关机构（等速反向）双摇杆机构特征：两个摇杆功用：将一种摆动转换为另一种摆动实例：造型翻箱、起重机变幅机构、飞机起落架、汽车转向机构*注意分析各类四杆机构的运动传递关系和各构件的动作二、铰链四杆机构的演化型式(1) 改变构件的形状和运动尺寸(2)改变运动副的尺寸偏心轮机构(3)选不同的构件为机架曲柄滑块机构导杆机构（摆动、转动）应用实例：压力机、内燃机应用实例：牛头刨床31 2B31 2B对心曲柄滑块机构双滑块机构正弦机构偏心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄摇块机构直动滑杆机构应用实例：货车自卸机构应用实例：手摇唧筒。

平面四杆机构的三种基本类型判断标准(一)平面四杆机构的三种基本类型判断标准引言平面四杆机构是一种常见的机械结构，广泛应用于机械工程领域。

它由四个连杆组成，能够实现不同的运动，并具有一定的机械优势。

本文将介绍平面四杆机构的三种基本类型判断标准，帮助读者更好地理解和应用这一机械结构。

1. 条件1：连杆数目平面四杆机构的第一个判断条件是连杆数目。

根据连杆数量的不同，平面四杆机构可以分为以下三种基本类型：•4杆1驱动：由一个驱动连杆和三个被动连杆组成，驱动连杆通过轴承或摩擦连接到驱动装置上。

这种类型的机构常用于基本的传动和夹持功能。

•3杆1驱动：由一个驱动连杆和两个被动连杆组成，驱动连杆通过轴承或摩擦连接到驱动装置上。

这种类型的机构在工程领域应用广泛，能够实现特定的运动轨迹和力学优势。

•2杆2驱动：由两个驱动连杆和两个被动连杆组成，每个驱动连杆都通过轴承或摩擦连接到驱动装置上。

这种类型的机构可实现复杂的运动，例如平移和旋转的组合。

2. 条件2：连杆长度比较平面四杆机构的第二个判断条件是连杆长度的比较。

通过比较不同连杆的长度，可以判断机构是否为平面四杆机构。

这里有两种情况：•互为相反数：连杆的长度之比为-1。

若连杆的长度满足这个条件，则可以判断该机构为平面四杆机构。

•乘积为1：连杆的长度之比为1。

若连杆的长度满足这个条件，则可以判断该机构为平面四杆机构。

3. 条件3：杆件连接方式平面四杆机构的第三个判断条件是杆件连接方式。

根据连杆连接方式的不同，可以判断机构是否为平面四杆机构。

这里有两种情况：•直接连接：连杆之间直接连接，形成闭合的杆件结构。

这种连接方式常见于平面四杆机构中。

•间接连接：连杆之间通过其他杆件或连接件连接。

如果连杆之间具有间接连接的情况，则不能判断该机构为平面四杆机构。

结论在判断平面四杆机构的类型时，我们可以从连杆数目、连杆长度比较和杆件连接方式三个方面入手。

通过对这三个判断标准的分析，可以准确判断出平面四杆机构的类型。

项目二 任务一 平面四杆机构的基本类型1.1 预备知识点 平面四杆机构的概念平面连杆机构是指该机构上各构件均在同一平面或平行平面内运动的机构。

这种机构结构简单，易于加工，能近似完成各种给定的运动或轨迹，而且各构件为面接触，压力强度和磨损较小，使用寿命较长，因此它被广泛应用在各行各业的工程机械中，在轮机工程中也应用很多，如活塞式空气压缩机和柴油机的曲柄连杆机构、液压舵机和回转式油泵中的导杆机构、示功器中的直接导路机构等。

1.2 知识点 平面四杆机构的基本类型◆运动副的概念及分类1、运动副：使两构件直接接触而又能产生一定相对运动的可动联接。

低副 转动副2、运动副类型 (面接触)（平面运动副） 移动副高副：滑动、滚动或其组合运动(点、线接触)◆平面四杆机构的基本形式（低副都是转动副的称为铰链四杆机构）铰链四杆机构，全部低副都是转动副的平面四杆机构，如图2-1-2所示。

杆AD 固定不动，称为机架（frame ）；杆AB 、CD 连着机架，称为连架杆；杆BC 连着两连架杆、与机架相对，称为连杆（connecting rod ）。

如果连架杆能作360°转动的称为曲柄（crank ），对应的转动副称为回转副，在运动简图中用单向圆弧箭头表示；若仅能在小于360°范围内摆动，则称为摇杆（rocking bar ）或摆杆，对应的转动副称为摆动副，在运动简图中用双向圆弧箭头表示。

按连架杆中是否有曲柄存在，可将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。

判断曲柄存在条件有两个，即：条件一：四杆机构中最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其它二杆长度之和；条件二：机架或连架杆中必有一个为最短杆。

铰链四杆机构基本类型的判别：（1）在满足曲柄存在条件一的情况下：图2-1-2 铰链四杆机构若以最短杆的邻边为机架——曲柄摇杆机构若以最短杆本身为机架——双曲柄机构若以最短杆对边为机架——双摇杆机构（2）在不满足曲柄存在条件一的情况下，则无论以何杆为机架，都是双摇杆机构。