铰链四杆机构类型的判定

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简述铰链四杆机构基本类型的判别方法铰链四杆机构是一种特殊的机械机构,由四个刚性杆件组成,能够实现平衡和运动控制。

由于其具有灵活性和可扩展性,广泛应用于航空航天、汽车、机器人等领域。

在铰链四杆机构中,四个杆件的运动状态可以通过以下方法进行判别:
1. 分离式运动状态:当四个杆件分离时,机构处于平衡状态。

例如,在平衡车中,车轮和车把之间的分离式运动状态可以实现平衡控制。

2. 合并式运动状态:当四个杆件合并时,机构处于不平衡状态。

例如,在汽车刹车系统中,当刹车片与刹车盘合并时,车辆处于静止状态,但乘客仍然可以通过手臂控制车辆的运动。

3. 旋转式运动状态:当四个杆件在旋转过程中合并或分离时,机构处于不平衡状态。

例如,在陀螺仪中,陀螺仪的旋转可以控制它的运动状态。

4. 摆动式运动状态:当四个杆件在摆动过程中合并或分离时,机构处于不平衡状态。

例如,在摆动器中,摆动器的摆动可以控制它的运动状态。

除了以上方法外,还可以通过观察机构的外观和特征来确定其运动状态。

例如,在平衡车中,如果车轮和车把之间的分离式运动状态可以清晰地看到,那么就可以确定机构处于平衡状态。

铰链四杆机构具有灵活性和可扩展性,广泛应用于航空航天、汽车、机器人等领域。

通过不同的运动状态判别方法,可以根据不同的应用场景选择不同的机构设计。

铰链四杆机构的类型判定教学要求教学目的：铰链四杆机构的类型判定教学重点：铰链四杆机构的类型判定教学难点：铰链四杆机构的类型判定授课方式：讲授课时：2学时引入新课：曲柄存在的条件：在铰链四杆机构中，能作整周回转的连架杆称为曲柄。

而曲柄是否存在。

则取决于机构中各杆的长度关系，即要使连架杆能作整周转动而成为曲柄，各杆长度必须满足一定的条件，这就是所谓的曲柄存在的条件。

可将铰链四杆机构曲柄存在的条件概括为：1．连架杆与机架中必有一个是最短杆；2．最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和。

教学过程：上述两条件必须同时满足，否则机构中无曲柄存在。

根据曲柄条件，还可作如下推论：（1）若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和，则可能有以下几种情况：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，为双摇杆机构。

(2)若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则不论以哪一杆为机架，均为双摇杆机构。

实例：例1：判断图示两个铰链四杆机构的类型解：对图(a)，有：∵ 30 + 70 > 40 + 55∴ 该机构为双摇杆机构。

对图(b)，有：∵20 + 80 < 40 + 70，且最短杆为连架杆，∴ 该机构为曲柄摇杆机构。

例2：若要求该机构为曲柄摇杆机构，问AB 杆尺寸应为多少？ 解：1.设AB 为最短杆 即 L AB +110≤60+70 L AB ≤20 2.设AB 为最长杆 即 L AB +60≤110+70 L AB ≤120 3.设AB 为中间杆 即 110+60≤L AB +70 100≤L AB所以AB 杆的取值范围为：0 < L AB ≤ 20，100≤L AB ≤120课堂练习：如图所示的铰链四杆机构ABCD 中，已知各杆的长度分别为：a=30，b=50，c=40，d=45。

铰链四杆机构的三种基本形式特点
铰链四杆机构的三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。

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。

1、曲柄摇杆机构的条件：连架杆之一为最短杆。

2、双曲柄机构的条件：机架为最长杆。

3、双摇杆机构的条件：连杆为最短杆。

铰链四杆机构中，按照连架杆与否可以搞整周旋转，可以将其分成三种基本形式，即
为曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。

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。

选取其中一个构件做为机架之後，轻易与机架链接的构件称作连架杆，不轻易与机架
相连接的构件称作连杆，能搞整周调头的构件被称作曲柄，就可以在某一角度范围内往复
转动的构件称作摇杆。

如果以旋转副相连接的两个构件可以搞整周相对旋转，则称作整转副，反之称作摆转副。

铰链四杆机构类型判断的方式
铰链四杆机构是一种常见的机械结构，用于转动或平移运动。

要判断铰链四杆机构的类型，可以从几个方面进行分析：
1. 运动副的类型，铰链四杆机构通常由铰链连接的四个杆件组成，通过观察各个连接处的运动副类型，可以判断机构的类型。

例如，如果存在旋转副和铰链副，那么这个四杆机构就是旋转-转动铰链机构；如果存在滑动副和铰链副，那么这个四杆机构就是平移-转动铰链机构。

2. 杆件的排列方式，观察四个杆件的排列方式，可以帮助判断铰链四杆机构的类型。

如果四个杆件呈矩形排列，两对对角杆件平行，这是典型的平行四杆机构；如果四个杆件呈菱形排列，这是典型的菱形四杆机构。

3. 运动特性，观察铰链四杆机构的运动特性也可以帮助判断其类型。

通过对机构进行手动模拟或进行运动学分析，可以得出机构的运动规律，从而确定其类型。

综上所述，判断铰链四杆机构的类型需要结合运动副类型、杆件排列方式和运动特性进行综合分析，以得出准确的结论。

铰链四杆机构判断公式(一)铰链四杆机构判断公式1. 简介铰链四杆机构是一种常见的运动副类型，由四个刚性杆件通过铰链连接而成。

在设计和分析铰链四杆机构时，可以采用一些公式来判断其类型和性能。

2. 机构类型判断公式Grübler-Kutzbach准则Grübler-Kutzbach准则是判断铰链四杆机构自由度的经典方法之一。

根据准则，四杆机构的自由度（F）可以通过以下公式计算：F = 3(N-1) - 2J其中，N表示铰链的总数，J表示铰链的独立组数。

根据计算结果，可以判断机构的自由度及其类型，如单自由度、双自由度等。

函数组法函数组法是另一种常用的铰链四杆机构类型判断方法。

根据函数组法，可以通过以下公式计算得到函数组数（CG）：CG = 6 - F其中，F表示机构的自由度。

通过计算函数组数，可以判断机构的类型和特征。

3. 举例解释假设有一个铰链四杆机构，其中包含了6个铰链，通过观察机构图纸我们可以分析出4个独立的铰链组。

根据Grübler-Kutzbach准则的公式，可以计算得到该机构的自由度：F = 3(6-1) - 2(4) = 9 - 8 = 1根据计算结果可以得知，这个铰链四杆机构是单自由度的。

另一种方式是利用函数组法来判断机构类型。

根据函数组法的公式：CG = 6 - 1 = 5可以得到函数组数为5，符合单自由度的机构类型。

总结铰链四杆机构判断公式是在分析和设计铰链机构时非常有用的工具。

Grübler-Kutzbach准则和函数组法是常用的公式，通过这些公式可以快速判断机构的自由度和类型。

在实际工程中，合理使用这些公式能够提高机构设计的准确性和效率。

铰链四杆机构类型的判定1. 什么是铰链四杆机构？铰链四杆机构是一种常见的机械传动装置，由四个连杆通过铰链连接而成。

它主要用于将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动。

铰链四杆机构由以下几个部分组成：•固定基座：提供支撑和固定机构的作用。

•两个连接杆：连接在基座上，通过铰链与其他连杆相连。

•输入连杆：通过铰链与基座和输出连杆相连。

•输出连杆：通过铰链与输入连杆相连，完成运动转换。

2. 铰链四杆机构的分类根据铰链四杆机构的结构和特点，可以将其分为以下三种类型：（1）平面平行四杆机构平面平行四杆机构中，输入连杆和输出连杆均为平行，并且位于同一平面上。

这种机构常用于需要保持物体水平移动的场合。

汽车后轮悬挂系统中的独立悬挂就是一种典型的平面平行四杆机构。

（2）空间平行四杆机构空间平行四杆机构与平面平行四杆机构相比，多了一个维度的自由度，可以在三维空间内进行运动。

输入连杆和输出连杆仍然是平行的，但它们不再位于同一平面上。

这种机构常用于需要进行复杂直线运动的场合。

（3）球面四杆机构球面四杆机构中，输入连杆和输出连杆不再是平行的，而是相交于一个固定点。

这种机构常用于需要将旋转运动转化为其他运动形式的场合。

汽车发动机中的曲轴连杆机构就是一种典型的球面四杆机构。

3. 铰链四杆机构类型的判定方法判定铰链四杆机构的类型可以通过以下步骤进行：（1）确定基座和铰链根据实际情况确定基座和铰链的位置。

基座通常是固定不动的，而铰链则连接各个连杆以实现运动传递。

（2）绘制连杆图根据已知信息，在纸上绘制出各个连杆的位置和长度。

可以使用CAD软件或者手工绘制。

（3）确定输入连杆和输出连杆根据机构的功能需求，确定哪根连杆是输入连杆，哪根连杆是输出连杆。

输入连杆通常与动力源相连，输出连杆则负责传递运动。

（4）判断平行关系通过观察绘制的连杆图，判断输入连杆和输出连杆是否平行。

如果它们平行且位于同一平面上，则为平面平行四杆机构；如果它们平行但不在同一平面上，则为空间平行四杆机构。

铰链四杆机构类型判别的简易方法摘要：无论是在生活中，还是在生产中，各种各样的机构都在为人们的生活和工作服务。

了解和熟悉各种常用机构的概念、应用特点、种类对生产的指导作用意义重大。

其中，铰链四杆机构是最常用的机构，且可演化成其他很多常用机构，因此学懂学好这部分知识内容对生产具有非常重大的指导作用。

但近年来职业学校招收的学生素质普遍下降，多是一些升学无望的学生，他们中间很大一部分学生学习态度不明确、学习能力有限、学习动力不足，因此，用浅显的语言讲清、讲透主要知识点，使学生听懂学会就显得至关重要，介绍了一种简单易懂的判别铰链四杆机构的方法。

关键词：铰链四杆机构；分类；方法；学生一、铰链四杆机构的概念平面连杆机构是由一些刚性构件用转动副或移动副相互连接而成，在同一平面或相互平行平面内运动的结构。

它能够实现某些较为复杂的平面运动，广泛用于传递动力和改变运动形式。

平面连杆机构中的移动副都是低副，因此平面连杆机构是低副机构。

最常用的平面连杆机构是具有四个构件（包括机架）的低副机构，称为平面四杆机构。

构件间以四个转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链连杆机构，简称铰链四杆机构。

铰链四杆机构是四杆机构的基本形式，也是其他多杆机构的基础，熟悉和掌握铰链四杆机构的相关知识对生产具有重大的指导作用。

二、铰链四杆机构的分类如上图所示，在铰链四杆机构中，固定不动的构件4称为机架，不与机架直接相连的构件2称为连杆，与机架相连的构件1、3称为连架杆。

在连架杆中，能绕转动副轴线作整周旋转的称为曲柄，不能绕转动副轴线作整周旋转的称为摇杆。

这样铰链四杆机构按两连架杆的运动形式不同，可分为曲柄摇杆结构、双曲柄结构和双摇杆机构三种基本类型。

三、铰链四杆机构类型的判别方法曲柄是能作整周旋转的连架杆，只有这种能作整周旋转的构件才能用电动机等连续转动的装置来带动，所以，能作整周旋转的构件在结构中具有重要地位，即曲柄是结构中的关键构件。

铰链四杆机构中是否存在曲柄，主要取决于机构中各杆的相对长度和机架的选择。

平面铰链四杆机构分类一、引言平面铰链四杆机构是一种常见的机械传动结构，由四个杆件通过铰链连接而成。

它具有简单、可靠、刚性好等优点，在机械领域有着广泛的应用。

本文将对平面铰链四杆机构进行分类和分析，以期更好地了解和应用这一机构。

二、分类平面铰链四杆机构可以根据其杆件的链接关系和机构的运动方式进行分类。

2.1 根据杆件链接关系分类•对称四杆机构：四个杆件两两对称连接，形成一个对称的结构。

常见的具有对称结构的平面铰链四杆机构有平行四杆机构和梯形四杆机构。

•非对称四杆机构：四个杆件之间没有对称关系，形成一个非对称的结构。

常见的非对称平面铰链四杆机构有双曲线四杆机构和椭圆四杆机构。

2.2 根据机构的运动方式分类•旋转运动四杆机构：机构中至少有一个连杆可以绕铰链进行旋转运动。

例如，摇杆机构和滑块机构都属于旋转运动四杆机构。

•平动运动四杆机构：杆件只能以平动的方式运动，不能绕铰链进行旋转运动。

典型的平动运动四杆机构有单滑块机构和双滑块机构。

三、对称四杆机构3.1 平行四杆机构四杆机构中的两个杆件平行于彼此，并且与另外两个杆件相互垂直。

平行四杆机构有两组平行链接的杆件，因此具有对称的结构。

其机构特点是：•杆件a和b平行，杆件c和d平行；•杆件a和d通过铰链连接，形成了机构的链接框架；•杆件b和c通过其他的铰链连接。

3.2 梯形四杆机构四杆机构中的两个杆件不平行，而是呈现出梯形的形状。

梯形四杆机构同样具有对称结构，其机构特点是：•杆件a和b不平行，杆件c和d不平行；•杆件a和d通过铰链连接，形成了机构的链接框架；•杆件b和c通过其他的铰链连接。

四、非对称四杆机构4.1 双曲线四杆机构四杆机构中的杆件连接形成一个双曲线的形状，因此称为双曲线四杆机构。

其机构特点是：•杆件a和b彼此相交，杆件c和d彼此相交；•杆件a和d通过铰链连接，形成了机构的链接框架；•杆件b和c通过其他的铰链连接。

4.2 椭圆四杆机构四杆机构中的杆件连接形成一个椭圆的形状，因此称为椭圆四杆机构。

判断铰链四杆机构类型的几点原则铰链四杆机构是一种常见的机构类型，其结构具有简单、可靠等
特点，并被广泛应用于各种机械装置中。

要判断铰链四杆机构类型，
需要遵循以下几点原则。

1.根据铰链位置判断：铰链四杆机构是由铰链、连杆、定杆和推
杆等组成的，其中铰链是连接连杆和定杆的关键部件。

铰链位置的不同，可以判断铰链四杆机构的类型。

例如，在铰链位于连杆端部的情
况下，机构为简单的铰链四杆机构；而如果铰链位于定杆或推杆的中
间部位，则属于具有平移振动的铰链四杆机构。

2.根据连杆数量判断：铰链四杆机构的连杆数量有时也可以作为
判断的依据。

如果连杆的数量为2，那么铰链四杆机构为最简单的形式，称为单铰链四杆机构；而如果连杆数量为3，则构成三连杆铰链四杆机构。

3.根据相对运动类型判断：铰链四杆机构的运动类型可以分为转
动运动和平移运动两种类型。

如果机构的输出部件是以转动方式运动，则为旋转式铰链四杆机构；而如果输出部件的运动方式是平移，则属
于平移式铰链四杆机构。

总之，铰链四杆机构的类型可根据铰链位置、连杆数量和相对运
动类型等多种因素来判断。

这些原则不仅有助于对铰链四杆机构结构
的了解，也对于机械工程师在设计与选择铰链四杆机构时具有一定的
指导意义。

如何判断铰链四杆机构的类型教学方案设计本次课使用的外语单词类型type曲柄Crank长度Length铰链四杆机构Four bar linkage mechanism 双曲柄机构Double crank mechanism双摇杆机构Double rocker mechanism曲柄摇杆机构Crank and rocker mechanism单元教学进度步骤教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分钟）复习回顾1）铰链四杆机构的三种基本类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构，双摇杆机构。

2）铰链四杆机构各杆件的位置。

通过提问复习铰链四杆机构的三种基本类型。

铰链四杆机构各杆件的位置。

思考、在引导文上填写，回答提问。

1’1问题导入根据图片、动画和实物模型来判别铰链四杆机构的类型。

提问：如果没有运动仿真动画，也没有实物或模型可供观察，如何判断铰链四杆机构的类型？通过提问调动学生学习兴趣。

判断汽车前窗刮雨器和剪板机中铰链四杆机构的类型。

2’2分组模拟分组将自制的铰链四杆机构装配好，合作进行运动仿真填写关于杆长和类型的表格。

组织各组进行铰链四杆机构选择不同机架时，运动类型的演示。

分成将自制的铰链四杆机构用螺栓装配好，分别以不同杆件作为机架，进行运动仿真模拟，判断铰链四杆机构的类型并做好记录。

5’杆长条件Lmin +Lmax < L′+L〞类型长度（mm）70 180 200 250杆件位置机架连架杆连杆连架杆双曲柄机构连架杆机架连架杆连杆曲柄摇杆机构连杆连架杆机架连架杆双摇杆机构连架杆连杆连架杆机架曲柄摇杆机构杆长条件Lmin+Lmax＝L′+L〞类型长度（mm）70 140 180 250杆件位置机架连架杆连杆连架杆双曲柄机构连架杆机架连架杆连杆曲柄摇杆机构连杆连架杆机架连架杆双摇杆机构连架杆连杆连架杆机架曲柄摇杆机构杆长条件Lmin+Lmax >L′+L〞类型长度（mm）70 190 270 140杆件位置机架连架杆连杆连架杆双摇杆机构连架杆机架连架杆连杆双摇杆机构连杆连架杆机架连架杆双摇杆机构连架杆连杆连架杆机架双摇杆机构师生根据各组填写的表格数据，共同进行总结推理，得出曲柄存在的条件。

简述铰链四杆机构三种基本类型的判别方法1. 铰链四杆机构的三种基本类型铰链四杆机构是一种广泛应用的机构。

为了方便设计与应用，它被分为三种基本类型：平面连杆机构、空间连杆机构和球面连杆机构。

对于不同类型的铰链四杆机构，在判别时采用不同的方法。

1.1 平面连杆机构的判别方法平面连杆机构是最简单的类型，由四个杆件和三个旋转副组成。

其特点是所有杆件都位于同一平面内，因此判别较为简单。

可以通过以下方法进行判别：- 所有连续杆件组成的角度之和为360度，即满足若干杆件成为一闭合回路。

- 通过数学建模计算四个杆件的面积，如果其面积之和等于零，即满足平面关系。

1.2 空间连杆机构的判别方法空间连杆机构是杆件不在同一平面内的机构，也是常见的一种类型。

对于这类机构，需要采用更为复杂的判别方法，主要包括：- 通过数学建模计算机构的封闭度，如果该机构能形成一个封闭图形，则符合空间关系。

- 分别记录机构中的两个旋转副和一个平移副，计算它们的自由度之和是否等于机构的总自由度，如果相等即满足空间关系。

1.3 球面连杆机构的判别方法球面连杆机构是约束杆件在球面上移动的机构，广泛应用于机械手臂和车辆转向系统等领域。

其判别方法包括：- 对于以任意一个固定点为球心，有且只有一个旋转副的机构，即满足球面约束条件。

- 通过计算机构中三个杆件所在的球面的面积来判断是否符合球面条件。

2. 结语铰链四杆机构是一类重要的机构类型，在机械设计和工程实践中得到广泛应用。

不同类型的铰链四杆机构具有不同的特点和应用条件，判别方法也不尽相同。

对于机构设计人员来说，掌握这些判别方法是必要的技能之一，能够在设计和调试过程中起到重要的指导作用。

铰链四杆机构类型的判定一、引言铰链四杆机构是一种常见的机械传动装置，由四个杆件和若干个铰链连接而成。

它具有结构简单、运动自由度少等特点，被广泛应用于机械工程领域。

本文将深入探讨铰链四杆机构的类型判定方法。

二、铰链四杆机构的基本概念铰链四杆机构由四个杆件和若干个铰链连接而成。

其中，铰链是指两个杆件通过一个固定转动中心连接。

根据杆件之间的连接方式和运动特点，铰链四杆机构可以分为以下几种类型。

三、类型一：平面四杆机构平面四杆机构是指四个杆件都在同一个平面内运动的机构。

它的特点是运动自由度为1，即只能实现平面内的直线运动或旋转运动。

1. 平面四杆机构的判定条件•杆件数量：平面四杆机构由四个杆件构成。

•铰链数量：平面四杆机构至少有四个铰链连接杆件。

•运动自由度：平面四杆机构的运动自由度为1，即只能实现平面内的直线运动或旋转运动。

2. 平面四杆机构的实例•摇杆机构：由一对相互平行的摇杆和两个铰链连接构成。

常用于发动机的气门传动系统。

四、类型二：空间四杆机构空间四杆机构是指四个杆件不在同一个平面内运动的机构。

它的特点是运动自由度为3，即可以实现空间内的任意运动。

1. 空间四杆机构的判定条件•杆件数量：空间四杆机构由四个杆件构成。

•铰链数量：空间四杆机构至少有四个铰链连接杆件。

•运动自由度：空间四杆机构的运动自由度为3，即可以实现空间内的任意运动。

2. 空间四杆机构的实例•机械手臂：由多个杆件和铰链连接构成，用于工业生产线上的物料搬运和装配操作。

五、类型三：平面与空间结合的四杆机构平面与空间结合的四杆机构是指四个杆件中有部分在同一个平面内运动，有部分在不同平面内运动的机构。

1. 平面与空间结合的四杆机构的判定条件•杆件数量：平面与空间结合的四杆机构由四个杆件构成。

•铰链数量：平面与空间结合的四杆机构至少有四个铰链连接杆件。

•运动自由度：平面与空间结合的四杆机构的运动自由度为介于1和3之间，可以实现平面内的直线运动或旋转运动，同时还可以实现空间内的部分运动。