铰链四杆机构的三种基本类型判别流程
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铰链四杆机构的三种基本类型判别流程解析
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。
高邮市菱塘民族职业中学备课纸（首页）
课 题 铰链四杆机构 课型 新授
授课日期 授课时数 总课时数 教具使用 课件
教 学
目 标 掌握铰链四杆机构的基本类型以及平面四杆机构曲柄存在的条件。
教学重点
和 难 点 重点：1、铰链四杆机构的基本类型；2、平面四杆机构曲柄存在的条件。
难点：四杆机构类型的判别
学 情
分 析 通过教学，学生能掌握铰链四杆机构中曲柄存在条件以及四杆机构类型的判别
板
书
设
计 一、 四杆机构的组成
二、铰链四杆机构的类型
三、曲柄存在的条件
教 学
后 记 高邮市菱塘民族职业中学备课纸（续页）
第
1 页
课前提问:1、运动副的分类
2、自由度的概念
新授：
一．四杆机构的组成
铰链四杆机构是由转动副联结起来封闭系统。
其中被固定的杆4被称为机架
不直接与机架相连的杆2称之为连杆
与机架相连的杆1和 杆3称之为连架
凡是能作整周回转的连架杆称之为曲柄，只能在小于360°的范围内作往复摆动的连架杆称之为摇杆。
二．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
若铰链四杆机构中的两个连架杆，一个是曲柄而另一个是摇杆，则该机构称为曲柄摇杆机构。
用来调整雷达天线俯仰角度的曲柄摇杆机构。
汽车前窗的刮雨器。当主动曲柄AB回转时，从动摇杆作往复摆动，利用摇杆的延长部分实现刮雨动作。
2 ) 双曲柄机构
如果铰链四杆机构中的两个连架杆都能作360°整周回转，则这种机构称为双曲柄机构。
在双曲柄机构中，若两个曲柄的长度相等，机架与连架杆的长度相等（这种双曲柄机构称为平行双曲柄机构。
蒸汽机车轮联动机构，是平行双曲柄机构的应用实例。平行双曲柄机构在双曲柄和机架共线时，可能由
铰链四杆机构
1）四根杆子的名称及特点
机架——固定不动
连杆——机架的对边杆
曲柄——能整周转
摇杆——不能整周转
2）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
3）曲柄存在的条件：
a）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和；
b）连架杆或机架中必有一是最短杆。
注意：
1.上述两条件同时满足必有曲柄存在； 2.满足其中一条件可能有曲柄存在；
3.如有一条件不满足，肯定没有曲柄存在。
推论1：
最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和
（1）连架杆最短——曲柄摇杆机构；
（2）机架最短 ——双曲柄机构；
（3）连杆最短——双摇杆机构。
推论2：
最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和。
此条件不满足曲柄存在的条件，所以无论何杆最短均只能得到双摇杆机构。
曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆，一为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。通常曲柄１为原动件，并作匀速转动；而摇杆３为从动件，作变速往复摆动。
1）曲柄摇杆机构的主要特性： a）急回运动
曲柄摇杆机构中，曲柄AB在转动一周中，在B1、B2两次与连杆BC共线，相应铰链中心 A与C之间的距离AC1和AC2分别为最短和最长，摇杆CD的位置C1D和C2D分别为其左右极限位置。摇杆在两极限位置间的夹角ψ，称为摇杆的摆角。
当曲柄由位置 AB1 顺时针转到位置AB2 时，曲柄转角ψ1＝180°＋θ，这时摇杆由左极限位置C1D 摆到位置右极限位置C2D，摆杆角度为ψ；而当曲柄顺时针再转过角度ψ2＝180°－θ时，摇杆由位置C2D摆回至位置C1D，其摆角仍然是ψ 。虽然摇杆来回摆动的摆角相同，但对应的曲柄转角不等(ψ1 > ψ2)；当曲柄匀速转动时，对应的时间也不等（t 1> t 2）。
令摇杆自ClD摆至C2D为工作行程，这时铰链Ｃ的平均速度是 v1=C1C2 ／tl 。摇杆自C2D摆回至C1D是其空回行程，这时Ｃ点的平均速度是v2=C1C2 ／t2，显然v1 < v2 ，它表明摇杆具有急回运动的特性。牛头刨床、往复式输送机等机械就利用这种急回特性来缩短非生产时间，提高生产率。 急回运动特性可用行程速度变化系数（也称行程速比系数）K 表示。
