四杆机构

四杆机构动画演示

四杆机构

四杆机构是一种由四个刚性构件通过低副连接组成的机械装置，其运动形式丰富多样，广泛应用于机械和仪表中。

1. 基本类型
   • 双曲柄机构：当两连架杆均为曲柄时，该机构称为双曲柄机构。这种机构的特点是两个曲柄可以连续旋转，且转动速度可能不恒定。
   • 曲柄摇杆机构：当一个连架杆为曲柄另一个为摇杆时，形成的是曲柄摇杆机构。此机构中，曲柄能完成整周回转，而摇杆则在一定角度内摆动。
   • 双摇杆机构：当两连架杆均为摇杆时，构成双摇杆机构。在这种机构中，两摇杆均不能完成整周回转，而是在某一角度范围内往复摆动。
2. 演化方法
   • 移动副的引入：通过将转动副演化为移动副，例如引入滑块等构件，可以从基本的铰链四杆机构演化出如曲柄滑块机构、正弦机构等多种衍生平面四杆机构。
   • 不同构件作为机架：选择不同的构件作为机架，可以形成如转动导杆机构、摆动导杆机构、移动导杆机构、曲柄摇块机构、正切机构等不同类型的四杆机构。
   • 构件形态的变化：改变构件的形状或大小，例如将转动副扩大尺寸演化成偏心轮机构，也是四杆机构演化的一种方式。
3. 应用领域
   • 工业应用：四杆机构在各种工业设备中扮演着重要角色，如用于港口起重机的双曲柄机构和用于飞机起落架的曲柄摇杆机构。
   • 汽车领域：在汽车领域中，四杆机构的双摇杆机构被广泛应用于车辆前轮转向系统中。
4. 设计问题
   • 实现精确轨迹：四杆机构的运动设计需要解决如何精确地引导构件通过一系列预定位置的问题。
   • 满足运动规律：设计时还需确保机构能满足特定的运动规律，如急回特性要求，以及主从动件之间的精确关系。