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3.1 铰链四杆机构的类型
三、基本形式及其应用
在铰链四杆机构中，按连架杆能否作整周转动，可将铰
链四杆机构分为：
双曲柄 机构
曲柄摇杆 机构
铰链四 杆机构
双摇杆 机构
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3.1 铰链四杆机构的类型
1、曲柄摇杆机构
（1）概念：铰链四杆机构的两个连架杆中，若一个是曲 柄，另一个是摇杆，则称为曲柄摇杆机构。
应用举例 ①惯性筛机构 ②平行双曲柄机构 ③反平行双曲柄机构
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3.1 铰链四杆机构的类型
惯性筛
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3.1 铰链四杆机构的类型
平行双曲柄机构（运动不确定性）
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3.1 铰链四杆机构的类型
图3-11 车门启闭机构（反向双曲柄机构） a)1、3—曲柄 2—连杆 4—机架 b)1、3—车门 2—连杆
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平面连杆机构
1 铰链四杆机构形式及应用 2 铰链四杆机构的特性 3 四杆机构的曲柄存在条件
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教学目标、重难点
Ø教学目标
u了解平面四杆机构的基本类型、应用。 u熟练掌握铰链四杆的类型的判断。 u理解平面四杆的工作特性。
Ø教学重点和难点
u铰链四杆机构类型的判断。 u平面四杆机构的基本特性。
应位置所夹的锐角。
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3.2 平面四杆机构的特性-急回特性
180º+
A
C2
B1
B2 180º-
C1
D
急回特性：当主动 件等速转动，作往复运 动的从动件在空回行程 的平均速度大于工作行
程平均速度的特性。
工作行程 (慢行程) 返回行程 (快行程) 结果比较
曲柄转角
1=180º 2=180º
2bc
0（ o 1或 8o） 0 时 co， s（ 1 或 1） －， 有最小值（或
m in可能发生在主动曲柄与机架两次共线（AB’，
AB’’）的位置之一处，0（ o即 或 180o）
处。
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3.2 平面四杆机构的特性-死点特性
(1)死点的概念
曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，当连杆与从动曲
3.1 铰链四杆机构的类型
汽车前轮转向机构
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3.2 平面四杆机构的特性-急回特性
一、相关名词
极限位置1
连杆与曲柄拉伸共线
C2
极限位置2 连杆与曲柄重叠共线
180º+
A
B1
B2 180º-
最大摆角：摇杆在两 个极限位置间的夹角
C1
D
极位夹角 —机构从动件处于两极限位置时，主动件在对
a d
１、曲柄存在条件 ① 最短杆与最长杆长之和小于或等于其余两杆长之和； ② 连架杆与机架中必有一杆为最短杆。
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3.４ 铰链四杆机构类型判别
2、铰链四杆机构基本类型的判别方法
（1）满足杆长和条件，即 lmaxlmi nll ➢ 若以最短构件相邻边为机架时，机构为曲柄摇杆机构； ➢ 若以最短构件为机架，则机构为双曲柄机构； ➢ 若以最短构件对边为机架，则机构为双摇杆机构。
中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，机构出现 最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置。
min
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3.2 平面四杆机构的特性-传动特性
（3）最小传动角确定 在△ABD和△BCD中，分别有
lB2Da2 d2 2adcos lB2Db2 c2 2bccos
联立求解得 co sb2c2a2d22ac do s
（2）不满足杆长和条件，则无论取哪个构件为机架均为双摇 杆机构。
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3.４ 铰链四杆机构类型判别
３、案例分析
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。试确定该机构分别以
AD、AB、CD和BC为机架时，属于何种机构？（板书）
（2）作用：回转运动与往复摆动转换。
应用举例 ①雷达天线俯仰机构 ②汽车雨刮机构 ③搅拌器中搅拌机构
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3.1 铰链四杆机构的类型
雷达天线俯仰机构 雨刮机构
搅拌机构
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3.1 铰链四杆机构的类型
2、双曲柄机构
（1）概念：具有两个曲柄的铰链四杆机构。 （2）作用：转动-转动，通常二转速不相等
3.1 铰链四杆机构的类型
平面铰链四杆机构：构件间均用用转动副相连的平面四 杆机构。如：脚踏式脱粒机
脚踏式脱粒机
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3.1 铰链四杆机构的类型
二、铰链四杆机构组成
（1）机架：机构中固定不动的构件。 （2）连架杆：与机架连接的构架。
曲柄：若能绕机架作整周转动的连架杆则称为曲柄。 摇杆：只能绕着机架在一定范围内摆动的连架杆。 （3）连杆：不直接与机架相连的构件。
案例导入
案例分析：如图所示为缝纫机踏板机构，为其机构运动 简图和结构示意图。缝纫机传动路线为:操作者踩踏踏板使 摇杆1（原动件）往复摆动→连杆2驱→曲柄3（从动件）→ 带动带轮使机头主轴连续转动。
缝纫机踏板机构
问题：（1）各构件的长度如何才能保证实现相关的运动？ （2）该机构在工作时，出现卡死现象如何处理？
1>2
曲柄转速 所需时间
t1
相等
t2 t1>t2
摇杆摆角
相等
摇杆平均角速度
m1 t1 m2 t2 m1<m2
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3.2 平面四杆机构的特性-急回特性
常用行程速度变化系数K来衡量急回运动的相对程度。
C2
180º+
A
B1
B2 180º-
C1
D
K1180
K1
K m m 1 2 //tt1 2 1 8 01 8 0 1 1 8 8 0 0
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总结
１、四杆机构基本类型判断及应用
➢三种基本类型应用
➢曲柄存在条件
➢四杆机构基本类型判断
2、铰链四杆机构三种特性
➢急回 ➢传动特性 ➢死点特性
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3.1 铰链四杆机构的类型
3、双摇杆机构
（1）概念：铰链四杆机构的两个连架杆若都是摇杆。 （2）作用：将一种摆动转换为另一种摆动。
应用举例 ①飞机起落架 ②港口起重机变幅机构 ③反前轮转向机构
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3.1 铰链四杆机构的类型
飞机起落架
起重机变幅机构
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讨论：①θ>0º→KBiblioteka 1→有急回特性，θ↑→ K↑ →急
回特
性越显著。②θ=0º→K=1，无急回特性。
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3.2 平面四杆机构的特性-传动特性
1、压力角
从动件上的作用力F与该点速度vc所夹锐角α称为机构
的压力角。
F 的两个分力：
Fn Fsin—有害分力
Ft Fcos—有效分力
柄共线时，机构的传动角γ＝0°，此时主动件CD 通过连杆 作用于从动曲柄AB上的力恰好通过其回转中心，所以出现了 不能使构件AB转动的顶死现象，机构的这种位置称为死点位
置或死点。
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3.2 平面四杆机构的特性-死点特性
(2)死点位置的利弊
利：在工程中也常常应用死点位置实现工作要求。如快 速夹具、折叠椅机构、飞机起落架等。
压力角越小，有效分力越大。
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3.2 平面四杆机构的特性-传动特性
2、传动角
（1）定义：压力角α的余角即α+γ=90º称为传动角。 讨论:①α↑（γ↓）→ Fn↑→传力性能差。 ②α↓（γ↑）→ Fn↓→传力性能好。
（2）设计要求 传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构
夹具机构
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3.2 平面四杆机构的特性-死点特性
弊：机构有死点，从动件出现卡死或运动方向不确定 现象，对传动不利，如缝纫机的脚踏机构。
缝纫机的脚踏机构
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3.2 平面四杆机构的特性-死点特性
(3)克服死点的方法
（1）增大从动件的质量，利用惯性度过死点位置。 （2）在从动曲柄上施加外力或安装飞轮以增加惯性。 （3）采用相同的机构错位排列。
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3.４ 铰链四杆机构类型判别
案例分析
如图所示缝纫机踏板机构，已知AB=4cm、AD =11cm、 BC =16cm，若BC为机构的最长构件，请问缝纫机踏板机构 中CD、构件应满足什么条件，缝纫机踏板机构才能为曲柄摇 杆机构？
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课堂练习
想一想 练一练 请判断图所示各机构属于何类铰链四杆机构？
缝纫机的脚踏机构
火车车轮联动装置
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3.3 铰链四杆机构曲柄存在条件
在B1C1中D 在B2C中2D
ad bc ①
b (d a) c c (d a) b
整理得 a b c d ②
acdb ③
将式①、②、③中的三个不等 式两两相加，化简后得④
a a
b c
④
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平面连杆机构特点
一、平面连杆机构特点
定义: 全由低副（转动副、移动副）构成的平面机构 特点：面接触，承载能力强，耐磨损；