平面连杆机构——四连杆机构的类型

1 . (角)位移分析
写成复向量形式：
l1 l2 l4 l3
l1 cos 1 l2 cos 2 l3 cos 3 l4 0 l1 sin 1 l2 sin 2 l3 sin 3 0
A A2 B 2 C 2 ) 消去2后得： 3 2arctg ( B C
第四节
平面连杆机构的运动分析
l2 C
l3 3 D 4 l4 3 x
二、用解析法对平面连杆机构进行运动分析
（一）铰链四杆机构 已知：各杆长 l , l , l
求：
2 , 3 , 2 , 3 , 2 , 3 .
1
2
3
, l4及 ,
1
y 1 A
i 3
1
2 B l1 1 1
2
图 图 图 图
• 机构具有运动的连续性：当主动件连续运 动时，从动件也能连续地占据预定的各个 位置。 图
二、平面四杆机构的传力特性 1、压力角和传动角 图 压力角a：从动件所受的力与力作用点的速度方向 之间所夹的锐角。 传动角 g：压力角的余角。可以直接从图中量出。 a愈小， g 愈大，对传动愈有利。
g 设计时限制最小传动角： min 40 g min
最小传动角 g min的位置：
（一般） 50 （高速、重载）

（1）曲柄摇杆机构：曲柄与机架共线。
图
1）当主动件与机架重叠共线时
b 2 c 2 (d a) 2 g arccos 2bc
2）当主动件与机架拉直共线时：
b 2 c 2 (d a) 2 g 180 arccos 2bc
一、速度分析的瞬心法及其应用
1、速度瞬心的概念和类型

函 数 生 成 机 构
组 合 功 能 机 构
轨迹生成机构
刚体导引机构
刚体导引机构
搅拌机
冲床
B’’
F2
90-
Cγ
F
b
B
C’’
F1 δ
vc
γ
c
C’
a δmax
δmin
A
D
d
B’
O
γ
四、运动的连续性 连杆机构的运动连续性：指该机构在运动中能够连续实现给定的各个位置。
(B’) B
C1
C
C2
1
D
B3
A
B1
2 A
C’2
C’1
C’
连杆机构的运动不连续的问题：错位不连续；错序不连续。
C1 B2
C3 C2 D
§2-3平面四杆机构的设计 一、平面连杆机构的功能及应用 1、实现刚体给定位置的设计: 机构具有能引导刚体通过一系列给定位置的功能。刚体导引机构 。
二、平面四杆机构的设计方法
三、平面四杆机构的设计（几何法） 1、根据给定连杆上两铰链中心的位置设计四杆机构。
B1
B2
B3
A
C1
C2 C3
D
2、按给定行程速度变化系数设计四杆机构
C1
A
B2
A1 B1
90-
D
γ O
C2 θ=
180°（K-1） （K+1）
AC1=BC-AB AC2=BC+AB
AB=(AC2-AC1)/2 BC=(AC1+AC2)/2
三、平面四杆机构的演变
1）取不同构件为机架（机构的倒置） 2）转动副转化为移动副
3) 扩大转动副（教材P33自学）

械
设 转动导杆机构：
计 基
BC>AB
础 导杆可作360º回转
摆动导杆机构：
BC<AB 导杆在小于360º范围内摆动。
（牛头刨床的主传动机构）
平
面
4
连 杆 机 构
3 C
3 C
33 3 C
C3 C3
242 2 22 242
3C C3
C3
4224 B
4224
3C
4 2 21 22 2 4
C3 4
4
3 C
A CC
——双摇杆机构
最新课件
11
二、铰链四杆机构的演化
机
械
设
计 基
机构演化方法
础
平 改变杆件长度，用移动副取代回转副
面 连 杆
扩大回转副 变更机架等
机
构
连杆
2 连架杆 B
C 连架杆
3
1
A
4
D
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12
机 （1）改变杆件长度 —— 曲柄滑块机构
械
设 计
曲线导轨曲柄滑块机构
基
C
础
C
平
2
面
连
B
杆1
机
机
械
设
计
基
础
内容
平 面
• 平面四杆机构的基本类型
连 杆
• 平面四杆机构的演化
机 构
• 平面四杆机构的特点及设计
了解常用四杆机构的基本类型和应用。 对急回特性、传动角、压力角、死点位置等有明确概念。
最新课件
1
机 一、铰链四杆机构
械 设 计 基 础
平
面
连

若仅能在小于360范围内摆动则称为摇杆如杆3或摆杆对应的转动副d称为摆动副在运动简图中用双向圆弧箭头表曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构的应用双曲柄机构双曲柄机构及其应用天平中的平行四边形机构反平行四边形机构及其应用双摇杆机构双摇杆机构及其在鹤式起重机中的应用
铰链四杆机构的类型及应用
在平面四杆机构中，如果全部运动副都是转动副，则称 为铰链四杆机构，如图所示的曲柄摇杆机构则为铰链四杆机 构的一种形式。图中杆4固定不动，称为机架，杆2称为连杆。 杆1 和杆3分别用转动副与连杆2和机架4相连接，称为连架 杆。连架杆中能作360°转动的(如杆1)称为曲柄，对应的转 动副A称为整转副,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(如杆3)或摆杆，对 应的转动副D称为摆动副, 在运动简图中用双向圆弧箭头表 示。
曲柄摇杆机构 曲柄摇杆机构的应用
双曲柄机平行四边形机构及其应用
双摇杆机构 双摇杆机构及其在鹤式起重机中的应用

图3－16b
图3－19
图3－20
• 若选用曲柄滑块机构中滑块3作机架（图316c），即演化成移动导杆机构（或称定块 机构）。 • 它应用于手摇卿筒（图3—21）和双作用式 水泵等机械中。
图3—21
图3-16c
（3）变化双移动副机构的机架
• 在图3-15和图3-22a所示的具有两个移动副的四杆机 构中，是选择滑块4作为机架的，称之为正弦机构， 这种机构在印刷机械、纺织机械、机床中均得到广 泛地应用，例如机床变速箱操纵机构、缝纫机中针 杆机构（图3—22d）；
铰链四杆机构可分为以下三种类型
1、曲柄摇杆机构
• 铰链四杆机构的两连架杆中一个能作整 周转动，另一个只能作往复摆动的机构。
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。

• 在双曲柄机构中，若相对两杆平行相 等，称为平行双曲柄机构（图3－9）。 这种机构的特点是其两曲柄能以相同 的角速度同时转动，而连杆作平行移 动。图3－10a所示机车车轮联动机构 和图3－10b所示的摄影平台升降机构 均为其应用实例。
图3-15
图3—22
• 若选取构件1为机架（图3－22b）， 则演化成双转块机构，它常应用 作两距离很小的平行轴的联轴器， 图3-22e所示的十字滑块联轴节为 其应用实例；
图3－22b
图3-22e
• 当选取构件3为机架（图3－22c）时， 演化成双滑块机构，常应用它作椭圆 仪（图3—22f）。
图3－22
图 3－11
3、双摇杆机构
双摇杆机构:铰链四杆机构中的两连架杆均不能作 整周转动的机构。

如 图 3 － 12 所 示 鹤 式 起 重 机 的 双 摇 杆 机 构 ABCD，它可使悬挂重物作近似水平直线移动， 避免不必要的升降而消耗能量。在双摇杆机构 中，若两摇杆的长度相等称等腰梯形机构，如 图3—13中的汽车前轮转向机构。

A 1B
A 1
4 B
4
2
2
3
3C
C
三.含两个移动副的四杆机构
B
2
1
C3
A
4
曲柄滑块机构（对心）
B2 1
3 A
C 4
BC杆长增至
2
1 B
3 A
S
双滑块机构
C
slAB si n
4
双滑块机构应用
缝纫机针杆机构
椭圆仪机构
双转块机构
十字滑块联轴器
四.具有偏心轮的四杆机构
曲柄摇杆机构
偏心盘机构是转动 副扩大的等效形式
利用机构错位排列法来克服死点位置。
2）死点位置在机构中的作用
钻床工件夹紧机构
飞机起落架机构
谢谢观赏！
2020/11/5
47
C
A
l1 B
l2 l4
B
C
l3
即
D
由AC得D,
l3(l2 l1 ) l4
l1l4l2l3
l1l3l2l4 l1 l2 l3 l4
将上式两两相加可得：
l1 l 2
l1
l3
l1
是四杆中最短的杆
l1 l 4
铰链四杆机构有曲柄的条件
杆长条件：最短杆和最长杆长度之和小于或等
于其它两杆长度之和。 最短杆是连架杆或机架。
特点：
有急回特性。
3.压力角和传动角
B
1
1 A
2
4
C
3 D
F 从动件CD受的力F 作用线与该点的绝对
VC 速度Vc 所夹锐角， 称为此位置的压力角。
连杆与摇杆之间所 夹的锐角为传动角。

导杆机构
6E
C
3
2
B 41
A 5
D
转动导杆刨床
点击播放动画
D
3 B2 C
C2
4 C1
1
A
摆动导杆机构牛头刨床
点击播放动画
导杆机构
B
1
2 3
A
4C
曲柄滑块机构
（固定AC构件）
B
1
2 3
A
4C
摇块机构
应用实例
（固定BC构件）
44 4AAAφAAφ11111
CC 3334
22 B
自卸卡车的翻斗机构
导杆机构
（2）连架杆或机架中必有一杆为最短 杆。
平面四杆机构类型的判别
判断铰链四杆机构是何种机构的方法:
1、先判断机构是否满足杆长条件，如不 满足，则该机构是双摇杆机构；
2、如满足杆长条件，要看何杆为机架。
最短杆为机架，机构是双曲柄机构； 最短杆的邻杆为机架，机构是曲柄摇杆机
构；
最短杆的对杆为机架，机构是双摇杆机构。
2)LAB值在哪些范围内可 得到双曲柄机构？
3)LAB值在哪些范围内可 得到双摇杆机构？
实例分析
解：
1）曲柄摇杆机构 取LBC最长，LAB最短， LBC+LAB≤LCD+LAD， LAB≤LCD+LAD –LBC =35+30-50=15 得：0＜LAB≤15
2）双曲柄机构
①取LBC最长，LAD最短， LBC+LAD≤LCD+LAB， LAB≥LBC+LAD-LCD =50+30-35=45
滑块四杆机构
点击播放 图4-31 对心曲柄滑块机构

械 设
设计类型
计 基
1.实现连杆给定位置
础
2.实现预定运动规律
平
例如:从动件的急回运动特性
面 连
3.实现预定运动轨迹
杆 机
方法：解析法、作图法、实验法
构
1. 实现连杆给定位置机构
机 械
如实现预定的连杆位置要求
设 计
机构能引导刚体一般为连杆通过一系列给定位置
基
础
平 面 连 杆 机 构
例：飞机起落架机构: • 要求实现机轮放下和收
杆 机
–最短杆是连架杆之一——曲柄摇杆机构
构
–最短杆是机架
——双曲柄机构
–最短杆是连杆
——双摇杆机构
当Lmax+Lmin>L其余两杆长度之和时
——双摇杆机构
二、铰链四杆机构的演化
机
械
设
计 基
机构演化方法
础
平 改变杆件长度;用移动副取代回转副
面 连 杆
扩大回转副 变更机架等
机
构
连架杆 B
连杆 2
2
计 基
• 举例：搅拌器机构
础
1
3
4
•
雷达天线机构
平
面
连
杆
机
构
用途：改变运动形式 回转——遥感摆动 摇杆摆动——回转
机 2 双曲柄机构
械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构
• 结构特点：二连架杆均为曲柄 • 举例：振动筛机构 变速
特殊双曲柄机构：
机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构
起两个位置 铸造翻砂机构: • 要求实现两个翻转位置
设计
机 械
已知活动铰点B、C中心位置;求固定铰链A、D中

这些机构生活有哪些作用
机械手臂：在机械手臂中，通 常会使用双摇杆机构来驱动手 臂的伸缩和旋转，以实现机械
手臂的各种动作
汽车门窗：在汽车中，门窗的 开合机构通常会使用曲柄摇杆 机构或双曲柄机构来实现，以 提供稳定且平滑的开合体验
儿童玩具：许多儿童玩具中也 会使用到平面四杆机构，例如 玩具车、玩具飞机等，以实现
平面四杆机构在各种生活和工业应用中有着广泛的作用。由于其结构简单，易于制造 和调节，因此被广泛应用于实现各种运动规律和运动轨迹。以下是几种常见的应用
摄影机或摄像机：在摄影机或摄像机的镜头伸缩装置中，通常会使用双曲柄机构或双 摇杆机构来驱动镜头的伸缩，以实现精确控制和稳定的拍摄效果
打印机和复印机：在打印机和复印机的打印头或扫描头部分，可能会使用到曲柄摇杆 机构或双曲柄机构来驱动打印头或扫描头的移动，以实现高精度的打印和复印效果
有哪些地方用到的原理
总的来说，平面四杆 机构是一种非常有用 的机械元件，它的原 理被广泛应用于各种 不同的机械系统和设 备中
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THANKS
20xx
平面四杆机构
汇报人：xxx
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1
平面四杆机构分类那些机构

2
这些机构生活有哪些作用
3
有哪些地方用到的原理
1 平面四杆机构分类那 些机构
平面四杆机构分类那些机构
平面四杆机构是一种常 见的机械机构，它由四 个刚性杆组成，且所有
杆件在同一直线上
根据杆件的不同组合和 运动特征，平面四杆机 构可以分为以下几类
01
曲柄摇杆机构： 曲柄为主动件， 摇杆为从动件， 曲柄的转动转化 为摇杆的摆动
平面四杆机构分类那些机构
02
双曲柄机构：两 个曲柄协同转动， 其中一个是主动 件，另一个是从 动件