汽车机械基础课件：平面四杆机构基本类型及特性

平面四杆机构基本类型及特征分析任务:

假设你在飞机设计研究所工作,现要求你制作一个简易的飞机起落架的模型。

材料准备:

冰棍杆、螺钉、矿泉水瓶盖、木板。

知识目标

了解掌握1.铰链四杆机构的组成2.铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构的类型判别方法平面连杆机构:由若干个构件通过铰链、滑道等方式连接，且所有的构件在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。平面四杆机构:由四个构件组成的最简单的平面连杆机构。它是平面连杆机构中最常见的形式，也是组成多杆机构的基础。

铰链四杆机构:有四个构件通过铰链连接而成的机构。一、知识准备

1、组成：

机架

（固定不动的杆）

连架杆（与机架相连的两根杆）

连杆

（连接两连架杆的杆）1.1研究背景二、铰链四杆机构

曲柄：能作整周回转的连架杆。

摇杆：不能作整周回转的连架杆。2、铰链四杆机构的三种基本类型：①曲柄摇杆机构

在铰链四杆机构中，若一连架杆为曲柄，另一连架杆为摇杆，称此机构为曲柄摇杆机构。②双曲柄机构铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄，称为双曲柄机构。

③双摇杆机构铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆，称为双摇杆机构。格拉霍夫定理（杆长之和条件）：三、铰链四杆机构类型判别方法

例：根据曲柄存在条件，判断上图所示的铰链四杆机构的类型?答：a)40+110<70+90，最短杆AD为机架，则为双曲柄机构；b)120+45<100+70，最短杆AB为连架杆，则为曲柄摇杆机构；

c)50+100>60+70，无论如何都是双摇杆机构；d)50+100<90+70,最短杆BC为连杆，则为双摇杆机构。课堂练习铰链四杆机构有曲柄的条件

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（杆长条件）；2、最短杆是连架杆或机架。四、铰链四杆机构的演化

通过改变铰链四杆机构的某些构件的形状、相对长度，或选择不同的构件作为机架，

常用的演化形式可分为以下三种基本形式：曲柄滑块机构偏心轮机构导杆机构1.曲柄滑块机构：（1）形成过程：扩大转动副，使转动副变成移动副，如下图所示：四、铰链四杆机构的演化（2）运动特点：在曲柄滑块机构中，曲柄一般用作主动件，通过这个机构将曲柄的回转运动变为滑块的直线往复运动。（3）应用示例：内燃机2、偏心轮机构：（1）形成过程：在曲柄滑块机构的基础上形成偏心轮机构。（2）特点：与曲柄滑块机构相比，偏心轮机构强度好。3、导杆机构：（1）形成过程：在曲柄滑块机构中，以不同的构件为机架，就会演化为不同的导杆机构。（2）运动特点：既能摆动，又能滑动，滑块又能在其上滑动，有急回特性。

摆动导杆机构:牛头刨床（3）应用示例：

当以滑块3为机架时，可演化成移动导杆机构，图示手摇唧筒机构就是实例。五、铰链四杆机构的基本特征1、急回特性：当曲柄匀速转动时，摇杆来回摆动的速度不同，即摇杆摆动过来的速度慢，摆动回去的速度快。2、急回特性与急回速比系数曲柄摇杆机构，曲柄等速回转时，摇杆往复摆动的平均速度不同，这种特性称为急回特性。2、急回特性与急回速比系数速比系数K：摇杆空行程速度与工作行程速度之比。

极位夹角

：摇杆在两极限位置时，曲柄在两相应位置所夹锐角，称为极位夹角。四杆机构有无急回特性，就取决于机构运动中有无极位夹角。机构的极位夹角θ越大，K就越大，则机构的急回特性越显著。

1.1研究背景2、压力角

和传动角

（1）压力角

：从动件CD上C点所受作用力F的方向与该点绝对速度方向νC之间所夹的锐角,称为压力角。压力角越小，传动效率越高。（2）传动角：压力角的余角。

＝90-

，

越小，

越大，传动效率越高。3、死点位置死点：在平面连杆机构中，若以摇杆为主动件，当摇杆在两极限位置时，连杆与曲柄处于同一直线，此时摇杆经连杆所施加的力必然通过曲柄的回转中心，使其不能获得转矩，机构处于静止状态，不论驱动力多大，都不能使机构起动。

3、死点位置死点位置使机构的从动件出现卡死或运动不确定现象。（1）有弊，克服方法：利用机构本身以及飞轮的惯性作用，可在从动件上安装转动惯量大的飞轮。例如缝纫机踏板机构（大带轮）。方法：利用多杆机构组合，错位排列，渡过死点位置。例如多缸内燃机。（2）有利，利用实例：飞机起落架机构、夹具夹紧机构习题一、填空题1.在铰链四杆机构中，当最短构件和最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和时，只能获得

机构。2.机构中传动角γ和压力角α之和等于

。3.图为铰链四杆机构，设杆a最短，杆b最长。试用式子表明它构成曲柄摇杆机构的条件：（1）

。（2）以

为机架，则

为曲柄。

双摇杆90°

a+b≤c+db或da习题二、判断题1.曲柄和连杆都是连架杆。（）2.平面四杆机构都有曲柄。（）3.铰链四杆机构的曲柄存在条件是：连架杆或机架中必有一个是最短杆；最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和。

（）4.极位角越大，机构的急回特性越明显。（）5.在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。（）6.铰链四杆机构中,传动角越小,机构的传力性能越好。（）××√√××习题

三、选择题1.在曲柄摇杆机构中，只有当

为主动件时，才会出现“死点”位置。

A.连杆

B.机架C.摇杆D.曲柄2.绞链四杆机构的最短杆与最长杆的长度之和，大于其余两杆的长度之和时，机构

。

A.有曲柄存在B.不存在曲柄C.有时有曲柄，有时没曲柄D.以上均不对

四、简答题1.机构在死点位置会产生什么现象?缝纫机的踏板机构有死点位置吗?它是如何通过死点位置的?答：发生自锁。机构无