考点4 平面四杆机构《机械基础》山东省（春季高考）机械制造类 知识讲解

山东省（春季高考）机电技术类 机械基础 复习讲义 模块二 常用机构 2.1平面四杆机构 【考纲要求】 （1）了解平面运动副及分类。 （2）掌握铰链四杆机构的基本类型、特点及应用。 （3）掌握铰链四杆机构类型的判定。 【知识和技能要点】 知识点一 平面运动副及分类 1.定义 (1)运动副的定义：运动副是指直接接触的两构件间的可动连接。 (2)平面运动副的定义：两构件间的相对运动为平面运动时构成的运动副。 (3)低副机构：所有的运动副都为低副的机构称为低副机构。 (4)高副机构：只要有一个运动副不是低副的机构就称为高副机构。 2.平面运动副的两种类型(如表2-2-1所示) 表2 - 2 - 1 平面运动副的分类 类型 接触形式 特点 应用 低副 转动副 面接触 绕铰链轴作相对转动 轴和轴承，曲轴和连杆，连杆与活塞 移动副 两构件作相对移动 活塞与缸壁，滑块与导轨 螺旋副 转动和移动的复合运动 丝杠和螺母，螺旋千斤顶 高副 点或线接触 接触面积小，构件接触处易磨损，能传 递较复杂的运动 凸轮机构 齿轮机构 知识点二/ 铰链四杆机构的基本类型、特点及应用 1.铰链四杆机构的基本概念 指全部运动副都是转动副的平面四杆机构，如图2-2-1所示。 2-2-1铰链四杆机构 图 2 - 2 - 1 2.铰链四杆机构的组成 (1)机架——固定不动的构件叫作机架，如图2-2-1中杆4。 (2)连架杆——与机架相连的杆件，如图2-2-1中杆1和杆3。 (3)连杆——不与机架相连的杆件，如图2-2-1中杆2。 其中，相对于机架能作整周转动的连架杆称为曲柄；不能作整周转动的连架杆称为摇杆(只 能往复摆动)。 3.铰链四杆机构的三种基本形式(如表2-2-2) 表 2 - 2 - 2 铰链四杆机构的三种基本形式 基本形式 运动特点 应用 曲柄摇杆机构 曲柄为主动件 曲柄匀速转动转化为摇杆的变速摆动；有急回特性 汽车的前挡风玻璃的雨刮机构、剪板机、颚式破碎机、雷达俯仰角摆动装置、搅拌机、筛砂机、抽油机驱动机构 摇杆为主动件 摇杆匀速摆动转化为曲柄的变速转动；有死点位置 缝纫机的踏板机构 双曲柄机构 普通双曲柄机构 两曲柄长度不等，转速不相等，转向相同；主动曲柄匀速转动转化为从动曲柄的变速转动；有急回特性，无死点位置 插床六杆机构、惯性筛、旋转式水泵 平行双曲柄机构 两曲柄长度相等，转速相等，转向相同；主动曲柄匀速转动转化为从动曲柄的均速转动；无急回特性，有死点位置 多头铣、多头钻、摄影平台升降机、机动车主动轮联动装置、铲土机的铲斗 反向双曲柄机构 两曲柄长度相等，转速不相等，转向相反；主动曲柄匀速转动转化为从动曲柄的变速转动；既有急回特性，又有死点位置 椭圆齿轮机构、车门启闭机构 双摇杆机构 两连架杆均为摇杆，无急回特性，有死点位置 自卸翻斗装置、鹤式起重机、港口用起 重吊车、飞机起落架、电风扇的摇头机构、车辆前轮转向机构 知识点三曲柄摇杆机构的急回运动特性和死点位置 1.急回运动特性 急回特性是指从动件在返回行程中平均速度大于工作行程的平均速度的特性。急回特性 的程度，机构的急回特性可用K来表示，即 式中，v1、v₂为摇杆的平均往返速度。 上式表明，当机构有极位夹角θ时，机构有急回特性；极位夹角θ越大，急回特性越明显；极位夹角θ为0°时，机构往返所用的时间相同，无急回特性。 四杆机构的急回特性可以节省非工作时间，提高生产效率，如牛头刨床的退刀速度明显高于工作速度，就是这个道理。 2.死点位置 死点位置：若曲柄摇杆机构以摇杆为主动件，曲柄为从动件，当摇杆处于极限位置时，连杆与曲柄共线的位置，称为死点位置。死点位置常使机构从动件无法运动或出现运动不确定现象。 克服死点位置(让机构顺利通过死点位置)的办法： (1)利用从动曲柄本身的质量或附加 一 转动惯性大的飞轮，依靠其惯性作用来导向通过死点位置，如手扶拖拉机上加装的大飞轮； (2)采用多组机构错位排列，如两组车轮的错位排列装置； (3)增设辅助构件，如机车车轮联动装置。 工程上也利用死点位置满足特殊要求，如飞机起落架、折叠式家具、夹具等机构，利用死点位置获得可靠的工作状态。 知识点四铰链四杆机构类型的判定 1. 曲柄存在的条件 (1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。 (2)连架杆与机架中必有一杆是最短杆。 以上两个条件必须同时满足，否则该铰链四杆机构就不会存在曲柄。 2.铰链四杆机构类型的判定(如表2-2-3所示) 表2-2-3 铰链四杆机构类型的判定 条件 形成铰链四杆机构的类型 最短杆与最长杆长度之和≤其余两杆长度之和 以最短杆为连架杆 曲柄摇杆机构 以最短杆为机架 双曲柄机构 以最短杆为连杆 双摇杆机构 最短杆与最长杆长度之和 >其余两杆长度之和 无论以哪一杆为机架 双摇杆机构 知识点五含有一个移动副的四杆机构的类型和应用 如表2 - 2 - 4所示。 表2-2-4 含有一个移动副的四杆机构的类型和应用 演化形式 演化来源 演化方法 运动特点 应用实例 曲柄滑块机构 偏置式 曲柄摇杆 机构 将摇杆无 限加长 曲柄的整周回转运 动和滑块的往复直 线运动的相互转 换，其中主动件作匀速运动 曲柄作主动件时有急 回特性；滑块作主动 件时有死点位置 自动送料装置、往复 式气体压缩机、往复 式液体泵 对心式 滑块作主动件时有死 点位置 冲床、内燃机、压力 机、搓齿机 摇杆滑块 机构 曲柄滑块 机构 将曲柄滑块机 构中的滑块作 为机架 主动件的匀速转动或者摆动转化为从动件 的变速移动 手摇唧筒、双作用式 水泵 曲柄摇块 机构 曲柄滑块 机构 将曲柄滑块机 构中的连杆作 为机架 主动件的匀速转动或者摆动转化为从动滑 块的变速摆动，另一从动杆沿滑块移动的 同时并作摆动 汽车吊车等摆动式 气、液机构中 导杆机构 转动式 曲柄滑块 机构 将曲柄滑块机 构中的曲柄作 为机架 主动件的匀速转动转化为从动导杆的变速 转动，且滑块随之移动，有急回特性 插床、回转泵 摆动式 主动件的匀速转动转化为从动导杆的变速 摆动，且滑块随之移动，有急回特性 牛头刨床、插床 【练习题】 一、单项选择题 1.将曲柄摇杆机构中的摇杆改为机架，则机构变成( ) A.曲柄摇杆机构 B.反向双曲柄机构 C.平行双曲柄机构 D.双摇杆机构 2.若两构件组成低副，则其接触形式为( ) A.面接触 B.线接触 C.点接触 D.线或面接触 3.下列机构中的运动副，属于高副的是( ) A.火车车轮与铁轨之间的运动副 B.螺旋千斤顶螺杆与螺母之间的运动副 C.车床床鞍与导轨之间的运动副 D.摇臂转床立柱与摇臂之间的运动副 4.在曲柄滑块机构中，如果取滑块为机架，则可获得( ) A.转动导杆机构 B.摇杆滑块机构 C.曲柄摇块机构 D.摆动导杆机松 5.汽车前挡风玻璃的雨刮机构是( ) A.曲柄滑块机构 B.双曲柄机构 C.曲柄摇杆机构 D.双摇杆机构 6.下列是反向双曲柄机构应用的是( ) A.车门启闭装置 B.铲土机的铲斗 C.车辆前轮转向机构 D.剪刀机 7.某铰链四杆机构，AB=300mm,BC=400mm,CD=850mm,AD=800mm,AD为机架。若使机构存在死点位置，则主动件应为( ) A.AB杆 B.BC杆 C.CD杆 D.AD杆 8.下列生产设备运用了曲柄摇杆机构，其中存在死点的是( ) A.缝纫机踏板机构 B.碎石机 C.剪刀机 D.车辆前轮转向机构 9.在平行四边形机构中，主动曲柄匀速回转，从动曲柄转动为( ) A.加速运动 B.减速运动 C.匀速运动 D.周期性加速减速交替 10.将曲柄滑块机构中的滑块改为机架，其应用场合是( ) A.手摇唧筒 B.柴油机气缸机构 C.摄影平台升降机构 D.汽车吊车摆动式液动机构 11.如图所示的四杆机构，可应用于( ) A.抽油机驱动机构 B.电风扇摇头机构 C.碎石机碎石机构 D.车门启闭机构 12.下列能运用急回特性提高工作效率的机构是( ) A.牛头刨床横向进给机构 B.汽车前轮转向机构 C.机车主动轮联动装置 D.内燃机中的曲柄滑块机构 13.铰链四杆机构各杆长度分别为30mm、60mm、80mm、100mm,若以30mm的杆为机架，则该机构是( ) A.双摇杆机构 B.双曲柄机构 C.曲柄摇杆机构 D.导杆机构 14.如图所示，手摇唧筒采用的机构类型是( ) A.曲柄导杆机构 B.曲柄滑块机构 C.曲柄摇块机构 D.摇杆滑块机构 15.铰链四杆机构ABCD,已知AB=800mm,BC=1300mm,CD=1000mm,AD=1200mm。若机构具有急回特性，则主动杆是( ) A.CD杆 B.BC杆 C.AB杆 D.AD杆 16.消除“死点”位置的方法不正确的是( ) A.改换机构主动件 B.利用飞轮装置 C.采用多组机构错列 D.利用自重 17.曲柄滑块机构应用于( ) A.往复式液体泵 B.手摇唧筒 C.缝纫机踏板机构 D.牛头刨床进给机构 18.铰链四杆机构中，不与机架相连的构件称为( ) A.曲柄 B.连杆 C.连架杆 D.摇杆 19.下列关于曲柄摇杆机构的说法，正确的是( ) A.不能用于连续工作的摆动装置 B.连杆作整周回转，摇杆作往复摆动 C.只能将连续转动变成往复摆动 D.可将往复摆动变成连续转动 20.双摇杆机构是指两连架杆都能作( )的铰链四杆机构 A.整周转动 B.往复摆动 C.固定不动 D.不确定 21.在有曲柄存在的条件下，若取最短边的邻边为机架，则形成 A.曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构 C.双摇杆机构 D.曲柄滑块机构 22.内燃机的曲轴连杆机构是一个 A.曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构 C.双摇杆机构 D.曲柄滑块机构 23.曲柄摇杆机构中曲柄的长度 A.最长 B.最短 C.大于摇杆的长度 D.大于连杆的长度 24.机械设备常利用 的惯性来通过机构的“死点”位置 A.主动件 B.从动件 C.机架 D.连杆 25.铰链四杆机构中，固定不动的是 A.机架 B.曲柄 C.摇杆 D.连杆 26.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和时，取最短杆 为连杆时，构成 A.曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构 C.双摇杆机构 D.曲柄滑块机构 27.已知曲柄摇杆机构行程速度变化系数K=1.4,其极位夹角是 A.15° B.20° C.30° D.36° 28.下列连接应用了移动副的是 A.凸轮与从动杆的可动连接 B.轴与滑动轴承之间的可动连接 C.滑块与导轨的可动连接 D.螺杆与螺母的可动连接 29.下列机构应用了双曲柄机构的是 A.抽油机驱动机构 B.摄影平台升降机构 C.电风扇摇头机构 D.起重机变幅机构 30.曲柄转动导杆机构应用于 A.插床 B.牛头刨床 C.汽车式吊车 D.手摇唧筒 二、简答题 1.铰链四杆机构，如图所示。请完成下列问题。 (1)剪板机ABCD应用了哪种类型的铰链四杆机构? (2)剪板机EFGH机构的运动特点是什么? (3)判断机构IJKL与哪种剪板机类型相同?写出判断过程。 2.如图所示为某冲压机床的运动简图。请回答下列问题。 (1)写出ABC组成的机构名称。 (2)G、H的接触类型是什么? (3)杆EH的运动有什么特性?该特性具有什么实际意义? 3.如图所示为机车主动轮联动装置运动机构简图。请完成下列问题。 (1)该机构属于哪一种铰链四杆机构? (2)杆AB和杆CD的转速有何关系?杆BD作何运动? (3)杆EF的作用是什么? 4.如图所示为某冲压机部分结构示意图，请回答下列问题。 (a) (b) (1)滑块、连杆、曲轴组成哪一种平面四杆机构? (2)说明滑块与连杆间的活动连接是哪种运动副? 5.如图(a)所示为汽车吊车摆动式液压机构简图，是由图(b)所示的曲柄滑块机构演化而来看简图(a)回答下列问题。 (1)汽车吊车摆动式液压机构利用了哪一种四杆机构?它是将图(b)所示的曲柄滑块机构 中的哪一个杆件作为机架演化而来的? (2)曲柄滑块机构的滑块演化为吊车四杆机构中的哪一个构件?起重臂抬升时，液压缸缸 筒绕C点顺时针还是逆时针摆动? 【答案】 一、单项选择题 1.D 2.A 3.A 4.B 5.C 6.A 7.C 8.A 9.C 10.A 11.B 12.A 13.B 14.D 15.C 16.A 17.A 18.B 19.D 20.B 21.A 22.D 23.B 24.B 25.A 26.C 27.C 28.C 29.B 30.A 二、简述题 1.（1）曲柄摇杆机构 （2）主动摇杆的往复摆动转换为从动摇杆的往复摆动 （3）第一类ABCD相同，判断杆长和条件，最短杆加最长干小于等于其余两杆之和，30+100<90+60，满足杆长和条件存在曲柄，最短杆的邻边为机架为曲柄摇杆机构。 2. (1)曲柄滑块机构 (2)高副（齿轮副） (3)急回特性；缩短空回行程时间，提高生产效率。 3. (1)平行四边形机构 (2)转速相同；平动 (3)防止变成逆平行四边形 4. (1)曲柄滑块机构 (2)低副 5. (1)摇杆滑块机构；连杆 (2)机架；顺时针 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $