第二章_铰链四杆机构

铰链四杆机构名词解释铰链四杆机构是一种具有高度的灵活性和耐久性的精密机构，它是运动学上重要的一种机构。

它能够实现精确的位置和姿态控制，并能够通过输出四自由度（X、Y、Z方向及旋转）精确地控制它的运动轨迹。

它的结构往往由四个杆件和大量的铰链组成，是一种可以极其灵活地实现不同的运动控制的机构，在应用中可以被用于数控机床、控制机器人、控制可编程机器等等。

结构上来说，铰链四杆机构由四个杆件和大量的铰链组成，其四杆件分别安装在铰链中，并加上关节连接在一起，这四杆件就构成了一个固定的体系。

其中铰链的数量可根据不同的应用而定，有些包括4-6条铰链、有些包括8-12条铰链，甚至有些可以包括16-18条铰链，其余件均按照铰链的设计和参数要求进行装配并安装好。

铰链四杆机构的主要优势就在于其灵活性高和耐久性强。

由于其采用了大量的连接杆件来构成，其运动轨迹非常灵活，且具有很好的耐久性。

此外，它的功率利用率也相对较高，可以产生大量的力，能够在较大的轨迹范围内进行良好的操作，因此也是一种理想的运动控制机构。

另外，由于铰链四杆机构的体积比较小，它可以被广泛用于多个用途，如它可以应用于机器人运动控制、家用和工业用电器、AV机器人控制、坐式控制机器人以及植物鉴定机等等。

同时，它可以应用于研发视觉系统、精密仪器和仪表控制，可以按照客户的要求定制，以满足不同环境下的应用要求。

此外，铰链四杆机构还具有优良的抗干扰能力，由于在其结构上采用了固定的夹紧结构，它可以有效地抵抗外界的干扰，以及在运动控制过程中出现的扰动，因此也比较适合应用于工业环境下的控制机构。

总的来说，铰链四杆机构是一种具有高度灵活性和耐久性的机构，它可以实现精确的位置控制，从而满足不同的应用需求。

它的结构简单易于安装，具有良好的抗干扰能力，能够在工业环境中发挥良好的性能。

第二章常用机构学习目标1.了解和掌握铰链四杆机构的组成、基本类型及其特点和应用2.了解和掌握凸轮机构的组成、特点、分类、应用及其从动件常用运动规律3.了解棘轮机构和槽轮机构的组成、分类、特点和应用无论是在生活中，还是在生产中，种各样的机构都在为人们的生活和作服务。

例如，门窗、天平秤、铲机、火车一、运动副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。

在工程上，人们把运动副按其运动范围分为空间运动副和平面运动副两大类。

在一般机器中，经常遇到的是平面运动副。

平面运动副根据组成运动副的两构件的接触形式不同，可分为低副和高副。

1.低副低副是指两构件之间作面接触的运动副（图2—1），包括转动副、移动副和螺旋副。

图 2—1高副 2.高副是指两构件之间作点或线接触的运动副（图 2—2）二、平面连杆机构平面连杆机构的各构件是用销轴、滑道（低副）等方式连接起来的，各构件间的相对运动均在同一平面或互相平行的平面内。

最简单的平面连杆机构是由4个杆件组成的，简称平面四杆机构，其结构简单，易于制造，工作可靠，因此应用非常广泛。

图2—3所示2 图 2—口港重物连摇构中的双为机铲土了保证铲斗平行移动，防止泥土流出，采用了平面连杆机构3—图 2—§21 铰链四杆机构所示；在日常生—63铰链（即转动副）的形式很多，机械设备中铰链的一般形式如图 2活中，门和家具上用的合叶（图—）也是铰链联接的具体应用。

44图 2—铰链四杆机构在生活、生产和工作中广泛用于动力的传递或者改变运动的形式，例如）的运动等都是利用铰链四杆—62公共汽车车门的开闭（图2—5）、汽车前窗刮雨器（图机构来完成工作任务的。

公共汽车车门上安装了铰链四杆机构，通过杆件的联动，使两侧车门实现同时开启、同时关闭的运动。

5 图2—当有雨水或雾气聚集在汽车前挡玻璃上挡住驾驶员的视线时，开启汽车前窗刮雨器，雨刮在电动机的带动下就会左右摆动刮去雨水或雾气。

雨刮为什么能将电动机的旋转运动转变为来回的摆动？这也是铰链四杆机构的作用。

铰链四杆机构1. 简介铰链四杆机构是一种常见的机械结构，由几个相互连接的四杆构成。

每个四杆通过铰链连接，形成一个闭合的链条。

铰链四杆机构具有多种应用领域，例如机械手臂、汽车悬挂系统和门窗等。

2. 构成元素铰链四杆机构由以下四个元素组成：2.1 铰链（Hinge）铰链是两个连接件通过一个固定的铰销相连的装置，可以实现两个连接件的旋转运动。

在铰链四杆机构中，多个铰链被用于连接四个杆件。

2.2 杆件（Link）杆件是构成铰链四杆机构的基本元素，通常是刚性材料制成的长条形物体。

每个杆件通过铰链连接到其他杆件，使整个机构能够进行运动。

2.3 驱动机构（Drive Mechanism）驱动机构是铰链四杆机构的动力来源，对机构进行驱动和控制。

常见的驱动机构包括电机、液压缸和气动马达等。

2.4 限位机构（Limiting Device）限位机构用于限制铰链四杆机构的运动范围，防止杆件超出可接受的运动范围。

常见的限位机构包括限位销和限位块等。

3. 工作原理铰链四杆机构的工作原理基于约束和运动连杆理论。

每个杆件都通过铰链与其他杆件连接，其中一个杆件作为固定支架，其他三个杆件可以进行旋转运动。

当驱动机构施加力或扭矩到其中一个杆件时，整个机构就会发生运动。

铰链四杆机构的运动可分为三个基本类型：3.1 平动平动是指铰链四杆机构中，连接杆件的铰链在运动时，机构表现为整体沿着一条直线移动。

这种运动适用于平移和夹紧操作。

3.2 翻转翻转是指铰链四杆机构中，连接杆件的铰链在运动时，机构表现为从一种位置翻转到另一种位置。

这种运动适用于平衡杆和力传递等操作。

3.3 旋转旋转是指铰链四杆机构中，连接杆件的铰链在运动时，机构表现为整体绕固定点旋转。

这种运动适用于电机驱动机构和夹具操作等。

4. 应用领域铰链四杆机构具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：4.1 机械手臂铰链四杆机构可以用于构建机械手臂，实现复杂的运动和操作。

机械手臂广泛应用于工业生产线上，能够完成精密和重复的任务。

第二章 平面连杆机构案例导入：通过雷达天线、汽车雨刮器、搅拌机等实际应用的机构分析引入四杆机构的概念，介绍四杆机构的组成、基本形式和工作特性。

第一节 铰链四杆机构一、铰链四杆机构的组成和基本形式1.铰链四杆机构的组成如图1-14所示，铰链四杆机构是由转动副将各构件的头尾联接起的封闭四杆系统，并使其中一个构件固定而组成。

被固定件4称为机架，与机架直接铰接的两个构件1和3称为连架杆，不直接与机架铰接的构件2称为连杆。

连架杆如果能作整圈运动就称为曲柄，否则就称为摇杆。

2.铰链四杆机构的类型铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式的不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。

(1)曲柄摇杆机构。

在铰链四杆机构中，如果有一个连架杆做循环的整周运动而另一连架杆作摇动，则该机构称为曲柄摇杆机构。

如图2-1所示曲柄摇杆机构，是雷达天线调整机构的原理图，机构由构件AB 、BC 、固连有天线的CD 及机架DA 组成，构件AB 可作整圈的转动，成曲柄；天线3作为机构的另一连架杆可作一定范围的摆动，成摇杆；随着曲柄的缓缓转动，天线仰角得到改变。

如图2-2所示汽车刮雨器，随着电动机带着曲柄AB 转动，刮雨胶与摇杆CD 一起摆动，完成刮雨功能。

如图2-3所示搅拌器，随电动机带曲柄AB 转动，搅拌爪与连杆一起作往复的摆动，爪端点E 作轨迹为椭圆的运动，实现搅拌功能。

(2)双曲柄机构。

在铰链四杆机构中，两个连架杆均能做整周的运动，则该机构称为双曲柄机构。

如图2-4所示惯性筛的 图2-1 雷达天线调整机构 图2-2 汽车雨刮器图2-3 搅拌机工作机构原理，是双曲柄机构的应用实例。

由于从动曲柄3与主动曲柄1的长度不同，故当主动曲柄1匀速回转一周时，从动曲柄3作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子6作加速往复运动，提高了工作性能。

当两曲柄的长度相等且平行布置时，成了平行双曲柄机构，如图2-5a ）所示为正平行双曲柄机构，其特点是两曲柄转向相同和转速相等及连杆作平动，因而应用广泛。

铰链四杆机构的三种基本形式
铰链四杆机构可按有无曲柄、摇杆，分为以下三种基本型式。

1、曲柄摇杆机构
定义：在铰链四杆机构中，若两连架杆之一为曲柄，另一个是摇杆，此机构称为曲柄摇杆机构。

应用：在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，可将曲柄的连续回转运动转换成摇杆的往复摆动。

如雷达天线俯仰角调整机构。

当摇杆为主动件时，可将摇杆的往复摆动转换成曲柄的连续回转运动，如缝纫机踏板机构。

2、双曲柄机构
定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄时，此机构称为双曲柄机构。

在双曲机构中，如果两曲柄的长度不相等，主动曲柄等速回转一周，从动曲柄变速回转一周，如惯性筛。

如果两曲柄的长度相等，且连杆与机架的长度也相等，称为平行双曲柄机构。

这种机构运动的特点是两曲柄的角速度始终保持相等，在机器中应用也很广泛，如机车车轮联动机构。

3、双摇杆机构
定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆时，此机构称为双摇杆机构。

在双摇杆机构中，两摇杆可分别为主动件，当主动摇杆摆动时，通过连杆带动从动摇杆作摆动运动。

如码头起重机中的双摇杆机构，当CD摇杆摆动时，连杆BC上悬挂重物的点M近似水平直线移动。

判定方法：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。

满足杆长之和条件: ①最短杆为机架-----双曲柄机构; ②最短杆的相邻杆为机架----曲柄摇杆机构; ③最短杆的相对杆为机架-----双摇杆机构。

不满足杆长之和条件：无论以哪个杆作机架,均为双摇杆机构。

铰链四杆机构名词解释铰链四杆机构是汽车行业的一种技术，常被用来改进汽车的弹性性能。

其原理是利用四杆机构的自由度，来消除支撑系统在转向和行驶过程中的动摇。

四杆机构的机构构成十分复杂，其中包括四个主铰链、四个附铰链、八个杆件以及六个球节点。

主铰链由四条铰链构成，它们用来连接车轮与车架，一侧的四条铰链包含两个连接车轮的主铰链，另一侧的四条铰链则包含两个连接车架的主铰链。

每条铰链都有四个球节点，它们与活塞形成紧凑的机构。

附铰链由四条铰链构成，它们用来将车轮与车架相连，其中一侧包含两个连接车轮的附铰链，另一侧包含两个连接车架的附铰链。

它们由上、左、右、前、后各两条连接成一个总体，具有良好的弹性性能。

八个杆件是构成四杆机构的核心部分，包括车架上的顶部杆件、底部杆件、维护杆件以及前部杆件，以及车轮上的顶部杆件、底部杆件、维护杆件以及前部杆件。

它们的结构与主铰链和附铰链配合，构成四杆机构的动态支撑系统。

六个球节点是构成四杆机构的关键部分，每条铰链上都有两个球节点，它们与活塞形成紧凑的机构。

球节点的工作机制是：车轮和车架的运动过程中，一个球节点会被拉伸，另一个球节点则会受到压缩，从而有效地维持车轮和车架的运动状态。

四杆机构的主要作用是缓冲车轮的震动，它是由主铰链、附铰链、杆件以及球节点组成的紧凑机构，在转向和行驶过程中，可以有效地消除路面所带来的震动，使车辆行驶更加舒适。

此外，四杆机构还可以增强转向系统的整体强度，提高行车的安全性和平稳性，确保车辆的行驶的平稳可靠。

总之，铰链四杆机构是一种改善汽车行驶弹性性能的有效技术，由主铰链、附铰链、八个杆件以及六个球节点构成，其原理是利用四杆机构的自由度，来消除支撑系统在转向和行驶过程中的动摇，同时提高车辆行驶的平稳可靠性。