四连杆机构原理动画(Four bar linkage)

四连杆机构原理动画(Four bar linkage)

四连杆机构

四连杆机构是一种由四个刚性构件通过低副（转动副或移动副）两两连接组成的平面或空间机构，其中最常见的是平面四杆机构。

1. 基本组成：
   • 四连杆机构通常由四个构件组成，包括两个连架杆、一个连杆和一个机架。这些构件通过铰链或其他低副连接在一起，形成一个封闭的链条系统。
   • 在平面四杆机构中，所有运动构件均在同一平面或相互平行的平面内运动。根据机构中构件数目的多少，可分为四杆机构、五杆机构、六杆机构等，其中四杆机构是最基本的形式。
2. 基本类型：
   • 根据连架杆是否可以做整周转动，铰链四杆机构可以分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
     • 曲柄摇杆机构：两连架杆中一个为曲柄另一个为摇杆。通常，曲柄为主动件且作等速转动，而摇杆为从动件作变速往复运动。
     • 双曲柄机构：具有两个曲柄。在双曲柄机构中，当主动曲柄连续等速转动时，从动曲柄一般也做不等速转动。如果两对边构件长度相等且平行，则成为平行四边形机构。
     • 双摇杆机构：两连架杆均为摇杆。这种机构没有急回特性，常用于摆动要求较高的场合。
3. 工作原理：
   • 四连杆机构的工作原理主要涉及到各连杆的运动规律和运动轨迹。以曲柄摇杆机构为例，当曲柄（主动件）作等速转动时，通过连杆使摇杆（从动件）作变速往复运动。整个机构的运动是通过输入转动的曲柄来实现的。
4. 特点：
   • 优点：四连杆机构结构简单、制造方便、易于获得较高的制造精度；低副面接触、耐磨损；承载能力大；能实现多种运动形式的转换和复杂的运动轨迹。
   • 缺点：由于低副中存在间隙，可能引起运动误差，因此设计时需要特别注意这一点；此外，四连杆机构在某些情况下可能存在死点位置，需要采取措施加以避免。
5. 应用领域：
   • 四连杆机构广泛应用于各种机械和仪表中，如内燃机、搅拌机、输送机、椭圆仪、机械手爪、牛头刨床、开窗器、车门、机器人、折叠伞等。在工业自动化、机器人技术、航天航空等领域也有广泛的应用前景。
6. 设计注意事项：
   • 在设计四连杆机构时，需要考虑构件的长度关系、急回特性、压力角等因素，以确保机构的正常工作和高效性能。同时，还需要注意避免死点位置的出现，并采取相应的措施加以解决。