機械裝置應用研究

❶ 怎樣利用好生活中的簡單機械

1，壓水井的壓水手柄：

利用杠桿原理製成，支點距水井較近，而手柄較長，這樣力臂較長，可以省力。但是由杠桿原理可知，杠桿都是省但不省功的。

2，自行車：

自行車上有很多小的機械裝置，是生活中最典型的機械裝置
比如車閘，是利用杠桿原理製成的。
車蹬實際是一個曲柄機構。
前鏈輪和後鏈輪之間由鉸鏈連接，從機械原理學上講，是一個簡單的鏈傳動機構

3，鉗子，剪刀

也都是利用杠桿原理製成。實際上就是兩個小杠桿結合到一起，就是一個鉗子或剪刀了

4，扳手

仍然是杠桿原理

5，液壓小千斤頂
（不知道樓主見過沒有，就是街邊上很多司機車壞了，從後備廂里拿出來，把車頂起來修車的小東西，是司機常備的物品）

內部結構是一個簡單的液壓裝置。從原理上說也有應用杠桿原理。別看一個液壓千斤頂個頭很小，但支起一台小轎車很容易的

6，電動篩

這東西在農村用的比較多，糧食放在上面，打開電源，電動篩就自動搖擺，把不用的東西篩下來

其原理就是一個雙搖桿機構，在大的分類上屬於四連桿。
大地相當於一個桿，兩個搖擺支架是第二、第三個桿，篩子是第四個桿

你要學過機械原理就會知道，四連桿機構根據四個桿之間的長短關系，可以形成曲柄搖桿機構，雙搖桿機構，雙曲柄機構

電動篩就是人為製作形成的一個雙搖桿機構

7，小轎車的車門

具體結構那當然是很復雜了，但從原理上講，轎車車門其實就是一個簡單的四連桿機構

8，柱塞泵

不知道你見過沒有，就是和自行車的打氣筒差不多的，靠裡面的柱塞一進一出來抽水或抽油的，

其原理實際上是一個曲柄滑塊機構，柱塞相當於滑塊。

曲柄滑塊機構實際上是屬於曲柄搖桿機構的變種，而前面也說了，曲柄搖桿機構在大的分類上又屬於四連桿機構

9 電梯

電梯的內部具體結構其實很復雜的，不是像一般人想像的那樣，就是一根鋼索吊著一個電梯廂。現在的電梯內部集合了各種自動控制裝置，各種感測器，當然最重要的還有安全保護裝置。

但是從機械原理上說，電梯其實就是一個蝸輪蝸桿機構。在大的分類上講，蝸輪蝸桿機構屬於齒輪機構的一種

❷ 機械動力學的理論及應用

1.分子機械動力學的研究：作為納米科技的一個分支，分子機械和分子器件的研究工作受到普遍關注。如何針對納機電系統(NEMS)器件建立科學適用的力學模型，成為解決納米尺度動力學問題的瓶頸。分子機械是極其重要的一類NEMS器件．分為天然的與人工的兩類。人工分子機械是通過對原子的人為操縱，合成、製造出具有能量轉化機制或運動傳遞機制的納米級的生物機械裝置。由於分子機械具有高效節能、環保無噪、原料易得、承載能力大、速度高等特點，加之具有納米尺度，故在國防、航天、航空、醫學、電子等領域具有十分重要的應用前景，因而受到各發達國家的高度重視。已經成功研製出多種分子機械，如分子馬達、分子齒輪、分子軸承等。但在分子機械實現其工程化與規模化的過程中， 由於理論研究水平的制約，使分子機械的研究工作受到了進一步得制約。 分子機械動力學研究的關鍵是建立科學合理的力學模型。分子機械動力學採用的力學模型有兩類，第一類是建立在量子力學、分子力學以及波函數理論基礎上的離散原子作用模型。在該模型中，依據分子機械的初始構象，將分子機械繫統離散為大量相互作用的原子，每個原子擁有質量，所處的位置用幾何點表示。通過引入鍵長伸縮能，鍵角彎曲能，鍵的二面角扭轉能，以及非鍵作用能等，形成機械的勢能面，使系統總勢能最小的構象即為分子機械的穩定構象。採用分子力學和分子動力學等方法，對分子機械的動態構象與運動規律進行計算。從理論上講，該模型可以獲得分子機械每個時刻精確的動力學性能，但計算T作量十分龐大，特別是當原子數目較大時，其計算工作量是無法承受的。第二類模型為連續介質力學模型。該模型將分子機械視為桁架結構，原子為桁架的節點，化學鍵為連接節點的桿件，然後採用結構力學中的有限元方法進行動力學分析。該模型雖然克服了第一類模型計算量龐大的缺陷，但無法描述各原子中電子的運動狀態，故沒有考慮分子機械的光、電驅動效應和量子力學特性．所以在此模型上難以對分子機械實施運動控制研究。有學者提出將量子力學中的波函數、結構力學中的能量函數以及機構學中的運動副等理論結合，建立分子機械動力學分析的體鉸群模型。在該模型中，將分子機械中的驅動光子、電子、離子等直接作用的原子以及直接構成運動副的原子稱為體，聯接體的力場稱為鉸，具有確切構象的體鉸組合稱為群。將群視為相對運動與形變運動相結合的桿件．用群間相對位置的變化反應分子的機械運動，而群的形變運動反映分子構象的變化，藉助坐標凝聚對群進行低維描述。該模型的核心思想來自於一般力學中的子結構理論和模態綜合技術。
2.往復機械的動力學分析及減振的研究：機械產生振動的原因，大致分為兩種，一種是機械本身工作時力和力矩的不平衡引起的振動，另一種是由於外力或力矩作用於機架上而引起機械的振動。下面只研究機械本身由於力和力矩的不平衡而引起的振動問題。往復機械包含有大質量的活塞、聯桿等組成的曲柄-活塞機構，這些大質量構件在高速周期性運動時產生的不平衡力和氣缸內的燃氣壓力或蒸氣壓力的周期性變化構成了機器本身和基礎的振動。這樣產生的振動通過機架傳給基礎。此振動只要採用適當的方法克服不平衡力這一因素，便可減小振動。然而由曲柄軸的轉動力矩使機架產生的反力而引起的振動將是最難解決的問題。 通過一系列的動力學分析，將產生新的減小振動的思路，即想法將往復機械工作時產生的慣性力和力矩的不平衡性，盡量在發動機內部加以平衡解決，使其不傳給機架。以往解決平衡的辦法是在曲柄軸中心線另一側加上適當配重即可平衡，對多缸發動機雖然也可按同樣辦法來處理，但比較麻煩，且發動機結構笨大。由曲柄-活塞動力學分析可知，若作用於往復機械的力之總和等於零(靜平衡條件)和上述作用力對任意點的力矩之總和等於零(動平衡條件)，則作用於往復機械的力和力矩就完全平衡。從理論分析上是可行的，在實際應用上也是可以實現的，即對於多缸發動機的平衡，只要合理安排曲柄角位置和適當選擇曲柄、連桿、活 塞構件的質量，則可完全滿足關於轉動質量的兩個平衡條件，因而可達到減小整機振動的目的。
3.機械繫統的碰撞振動與控制的研究：機械繫統內部或邊界間隙引起的碰撞振動是機械動力學的研究熱點之一。該領域研究成果有：
(1)碰撞振動的間斷和連續分析，包括穩定性分析、奇異性問題、擦邊誘發分叉、非線性模態等研究； (2)碰撞振動控制，特別是不連續系統的控制方法和控制混沌碰撞振動；
(3)碰撞振動分析的數值方法；
(4)碰撞振動實驗研究。 在穩態運行環境下，機械繫統內部或邊界上的間隙通常使系統產生碰撞振動， 即零部件間或零部件與邊界間的往復碰撞。這會造成有害的動應力、表面磨損和高頻雜訊，嚴重影響產品的質量。在當代高技術的機電系統中，碰撞振動有時會成為影響系統性能的主要因素。
例如：
(1)在由機器人完成的柔順插入裝配中，為避免軸、孔對中誤差而引起卡阻，需要同時控制操作器的位置和它與環境間的作用力。這類柔順操作器的關鍵部分由彈性元件、應變測量模塊及力反饋電路組成，通過控制彈性元件的變形， 產生對負載變化非常敏感的控制力。操作器研製的難點之一是，傳動誤差擾動經過間隙環節後成為極復雜的運動，對高靈敏度操作器的動力學特性產生影響。
(2)大型航天器中許多大柔性結構(如空間站的天線、太陽能電池帆板)需要在太空軌道裝配或自動展開，為此，在關節(或套筒)中留有一定間隙。雖然這些間隙與結構尺寸相比很小，但因關節數目很多而使整個結構呈明顯的松動，其振動特性變得非常復雜。另外，這類結構往往還受主動控制， 間隙顯著增加了控制的難度。 因此，深入研究間隙引起的碰撞振動，才能在高技術機電系統的設計階段把握其動力學特性，避免後繼階段的大挫折。由於碰撞振動系統是復雜的非線性動力學系統，對它的研究既有理論難度又有重要工程實際意義，得到普遍關注。
4.流體動力學在流體機械領域中的應用：空氣、水、油等易於流動的物質被統稱為流體。在力的作用下，流體的流動可引起能量的傳遞、轉換和物質的傳送。利用流體進行力的傳遞、進行功和能的轉換的機械，被稱為流體機械。流體力學就是一門研究流體流動規律，以及流體與固體相互作用的一門學科，研究的范圍涉及到風扇的設計，發動機內氣體的流動以及車輛外形的減阻設計，水利機械的工作原理，輸油管道的鋪設，供水系統的設計，乃至航海、航空和航天等領域內動力系統和外形的設計等。計算流體動力學（CFD），就是建立在經典流體動力學與數值計算方法基礎之上的一門新型學科。CFD 應用計算流體力學理論與方法，利用具有超強數值運算能力的計算機，編制計算機運行程序，數值求解滿足不同種類流體的流動和傳熱規律的質量守恆、動量守恆和能量守恆三大守恆規律，及附加的各種模型方程所組成的非線性偏微分方程組，得到確定邊界條件下的數值解。CFD 兼有理論性和實踐性的雙重特點，為現代科學中許多復雜流動與傳熱問題提供了有效的解決方法。
5.轉子動力學理論與機械故障診斷技術：以風力發電機組、水力發電機組等大型能源裝備、航天器、航空發動機、汽車等機械繫統為研究對象，進行轉子動力學、機械故障診斷、振動主動控制等方面的研究。對帶有旋轉機械中常見的動靜件碰摩、部件松動、轉軸裂紋等故障的轉子系統的非線性動力學行為進行理論與實驗研究，發展了轉子軸承系統非線性動力學理論。開展了動靜件碰摩、轉軸裂紋等旋轉機械常見故障的診斷與定位，非線性系統在線辨識技術、神經網路、專家系統、小波分析等方法的研究，在國際上較早地和較系統、全面地分析了旋轉機械常見故障的動力學機理，所開發的水輪發電機組和汽輪發電機組狀態監測和故障診斷系統已安裝在大量的機組上，為電力行業的安全生產做出了貢獻。
6.航天器動力學及智能結構技術：為了解決對含間隙展開與分離機構的全局(解鎖－展開－鎖定)動力學預測模擬的難題，引入單邊約束和變拓撲結構理論，研究了含間隙展開機構多體動力學建模方法，基於ADAMS軟體平台編制了衛星-火箭分離動力學模擬模擬系統和太陽電池陣動力學模擬模擬系統，該項技術已用於星箭解鎖分離、戰略導彈級間段分離、大型整流罩解鎖－拋離、空間站伸展機構展開-鎖定等的全局預測模擬模擬。探索研究了智能材料結構機構設計理論與方法，主要解決智能元件和典型智能機構設計與分析問題。設計了一種具有感知和驅動功能的壓電主動桿；研究了典型智能材料元件（壓電雙晶片、SMA差動彈簧驅動器、主動桿等）的機電耦合特性；研製了3種智能材料元件驅動的組合式機構：壓電驅動的微動機器人、SMA驅動的柔性手爪和壓電雙晶片驅動的步進轉動機構；進行了採用智能材料實現飛行器的變構型研究。

❸ 液壓傳動技術在工程機械中的應用

1、概述

行走驅動系統是工程機械的重要組成部分。與工作系統相比，行走驅動系統不僅需要傳輸更大的功率，要求器件具有更高的效率和更長的壽命，還希望在變速調速、差速、改變輸出軸旋轉方向及反向傳輸動力等方面具有良好的能力。於是，採用何種傳動方式，如何更好地滿足各種工程機械行走驅動的需要，一直是工程機械行業所要面對的課題。尤其是近年來，隨著我國交通、能源等基礎設施建設進程的快速發展，建築施工和資源開發規模不斷擴大，工程機械在市場需求大大增強的同時，更面臨著作業環境更為苛刻、工況條件更為復雜等所帶來的挑戰，也進一步推動著對其行走驅動系統的深入研究。

這里試圖從技術構成及性能特徵等角度對液壓傳動技術在工程機械行走驅動系統的發展及其規律進行探討。

2、基於單一技術的傳動方式

工程機械行走系統最初主要採用機械傳動和液力機械傳動(全液壓挖掘機除外)方式。現在，液壓和電力傳動的傳動方式也出現在工程機械行走驅動裝置中，充分表明了科學技術發展對這一領域的巨大推動作用。

2.1機械傳動

純機械傳動的發動機平均負荷系數低，因此一般只能進行有級變速，並且布局方式受到限制。但由於其具有在穩態傳動效率高和製造成本低方面的優勢，在調速范圍比較小的通用客貨汽車和對經濟性要求苛刻、作業速度恆定的農用拖拉機領域迄今仍然占據著霸主地位。

2.2液力傳動

液力傳動用變矩器取代了機械傳動中的離合器，具有分段無級調速能力。它的突出優點是具有接近於雙曲線的輸出扭矩-轉速特性，配合後置的動力換擋式機械變速器能夠自動匹配負荷並防止動力傳動裝置過載。變矩器的功率密度很大而負荷應力卻較低，大批生產成本也不高等特點使它得以廣泛應用於大中型鏟土運土機械、起重運輸機械領域和汽車、坦克等高速車輛中。但其特性匹配及布局方式受限制，變矩范圍較小，動力制動能力差，不適合用於要求速度穩定的場合。

2.3液壓傳動

與機械傳動相比。液壓傳動更容易實現其運動參數(流量)和動力參數(壓力)的控制，而液壓傳動較之液力傳動具有良好的低速負荷特性。由於具有傳遞效率高，可進行恆功率輸出控制，功率利用充分，系統結構簡單，輸出轉速無級調速，可正、反向運轉，速度剛性大，動作實現容易等突出優點，液壓傳動在工程機械中得到了廣泛的應用。幾乎所有工程機械裝備都能見到液壓技術的蹤跡，其中不少已成為主要的傳動和控制方式。極限負荷調節閉式迴路，發動機轉速控制的恆壓，恆功率組合調節的變數系統開發，給液壓傳動應用於工程機械行走系提供了廣闊的發展前景。

與純機械和液力傳動相比，液壓傳動的主要優點是其調節的便捷性和布局的靈活性，可根據工程機械的形態和工況的需要，把發動機、驅動輪、工作機構等各部件分別布置在合理的部位，發動機在任一調度轉速下工作，傳動系統都能發揮出較大的牽引力，而且傳動系統在很寬的輸出轉速范圍內仍能保持較高的效率，並能方便地獲得各種優化的動力傳動特性，以適應各種作業的負荷狀態。

在車速較高的行走機械中所採用的帶閉式油路的行走液壓驅動裝置能無級調速，使車輛柔和起步、迅速變速和無沖擊地變換行駛方向。對在作業中需要頻繁起動和變速、經常穿梭行駛的車輛來說這一性能十分寶貴。但與開式迴路相比，閉式迴路的設計、安裝調試以及維護都有較高的難度和技術要求。
藉助電子技術與液壓技術的結合，可以很方便地實現對液壓系統的各種調節和控制。而計算機控制的引入和各類感測元件的應用，更極大地擴展了液壓元件的工作范圍。通過感測器監測工程車輛各種狀態參數，經過計算機運算輸出控制目標指令，使車輛在整個工作范圍內實現自動化控制，機器的燃料經濟性、動力性、作業生產率均達到最佳值。因此，採用液壓傳動可使工程機械易於實現智能化、節能化和環保化，而這已成為當前和未來工程機械的發展趨勢。

2.4電力傳動

電力傳動是由內燃機驅動發電機，產生電能使電動機驅動車輛行走部分運動，通過電子調節系統調節電動機軸的轉速和轉向，具有凋速范圍廣，輸人元件(發電機)、輸出元件(電動機)、及控制裝置可分置安裝等優點。電力傳動最早用於柴油機電動船舶和內燃機車領域，後又推廣到大噸位礦用載重汽車和某些大型工程機械上，近年來又出現了柴油機電力傳動的叉車和牽引車等中小型起重運輸車輛。但基於技術和經濟性等方面的一些原因，適用於行走機械的功率電元件還遠沒有像固定設備用的那樣普及，電力傳動對於大多數行走機械還僅是「未來的技術」。

3、發展中的復合傳動技術

從前面的分析可以看出，應用於工程機械行走驅動系統中的基於單一技術的傳動方式構成簡單、傳動可靠，適用於某些特定的場合和領域。而在大多數的實際應用中，這些傳動技術往往不是孤立存在的，彼此之間都存在著相互的滲透和結合，如液力、液壓和電力的傳動裝置中都或多或少的包含有機械傳動環節，而新型的機械和液力傳動裝置中也設置了電氣和液壓控制系統。換句話說，採用有針對性的復合集成的方式，可以充分發揮各種傳動方式各自的優勢，揚長避短，從而獲得最佳的綜合效益。值得注意的是，兼有調節與布局靈活性及高功率密度的液壓傳動裝置在其中充當著重要角色。

3.1液壓與機械和液力傳動的復合

(1)串聯方式

串聯方式是最為簡單和常見的復合方式，是在液壓馬達或液壓變速器的輸出端和驅動橋之間設置機械式變速器以擴大調速的高效區，實現分段的無級變速。目前已廣泛用於裝載機、聯合收獲機和某些特種車輛上。對其的發展是將可在行進間變換傳動比的動力換擋行星變速器直接安裝在驅動輪內，實現了大變速比的輪邊液壓驅動，因而取消了驅動橋，更便於布局。

(2)並聯方式

即為通常所稱的「液壓機械功率分流傳動」，可理解為一種將液壓與機械裝置「並聯」分別傳輸功率流的傳動系統，也就是是利用多自由度的行星差速器把發動機輸出的功率分成液壓的和機械的兩股「功率流」，藉助液壓功率流的可控性，使這兩股功率流在重新匯合時可無級調節總的輸出轉速。這種方式將液壓傳動的無級調速性能好和機械傳動的穩態效率高這兩方面的優點結合起來，得到一個既有無級變速性能，又有較高效率和較寬高效區的變速裝置。

按其結構，這種復合式傳動裝置可分為兩類:第一類為利用行星齒輪差速器分流的外分流式，其中常見的分流傳動機構又可分為輸入分流式和輸出分流式兩種基本形式;第二類為利用液壓泵或馬達轉子與外殼間的差速運動分流的內分流式。

日本小松公司開發的這種復合方式的液壓傳動變速器，已經應用在裝載機、推土機等工程機械上。德國Fendt拖拉機生產的採用Vario型無級變速器裝備的農用拖拉機，到2003年總銷量超過了30000台。

由此可以看出，這種新型的傳動裝置已日益成為大中功率液力傳動和動力換檔變速器的有力競爭者。

(3)分時方式

對於作業速度和非作業狀態下轉移空駛速度相差懸殊的專用車輛，採用傳統機械變速器用於高速行駛、附加液壓傳動裝置用於低速作業的方式能很好地滿足這兩種工況的矛盾要求。機械——液壓分時驅動的方式在此類車輛上的應用已很普遍，這一技術也已被應用於飛機除冰車和田間移栽機等需要「爬行速度」的車輛和機具上。

(4)分位方式

把液壓馬達直接安裝在車輪內的「輪邊液壓驅動裝置」是一種輔助液壓驅動裝置，可以解決工程機械需要提高牽引性能，但又無法採用全輪驅動方式，難以布置傳統的機械傳動裝置的問題。液壓傳動的無級調速性能使以不同方式傳動的驅動輪之間能協調同步，這在某種意義上也可視為一種功率分流傳動:動力機的功率被分配到幾組驅動輪上，經地面耦合後產生推動車輛運動的牽引力。目前，許多工程機械製造廠商將這一技術用於具有部分自走驅動能力的，諸如自走式平地機和鏟運機這樣的工程機械上。

3.2液壓與電力傳動的復合

由於現代技術的發展，電子技術在信號處理的能力和速度方面佔有很大的優勢，而液壓與電力傳動在各自功率元件的特性方面各有所長。因此，除了現在已普遍存在的「電子神經+液壓肌肉」這種模式外，兩者在功率流的復合傳輸方面也有許多成功的實例，如:由變頻或直流調速電機和高效、低脈動的定量液壓泵構成的可變流量液壓油源，用集成安裝的電動泵-液壓缸或低速大扭矩液壓馬達構成的電動液壓執行單元，以及混合動力工業車輛的驅動系統等。 < 本文由中國測控

❹ 工業機械手臂主要應用哪些領域呢

機械手臂是機械人技術領域中得到最廣泛實際應用的自動化機械裝置，在工業製造、醫學治療、娛樂服務、軍事、半導體製造以及太空探索等領域都能見到它的身影。盡管它們的形態各有不同，但它們都有一個共同的特點，就是能夠接受指令，精確地定位到三維（或二維）空間上的某一點進行作業

❺ 收集的幾種連桿機構：機器人行走背後的機械原理（一）

機器人概念已經紅紅火火好多年了，目前確實有不少公司已經研製出了性能非常優越的機器人產品，我們比較熟悉的可能就是之前波士頓動力的「大狗」和會空翻的機器人了，還有國產宇樹科技的機器狗等，這些機器人動作那麼敏捷，背後到底隱藏了什麼高科技呢，控制技術太過復雜，一般不太容易了解，不過其中的機械原理倒是相對比較簡單，大部分都是一些連桿機構。

連桿機構（Linkage Mechanism）

又稱低副機構，是機械的組成部分中的一類，指由若干（兩個以上）有確定相對運動的構件用低副（轉動副或移動副）聯接組成的機構。低副是面接觸，耐磨損；加上轉動副和移動副的接觸表面是圓柱面和平面，製造簡便，易於獲得較高的製造精度。

由若干剛性構件用低副聯接而成的機構稱為連桿機構，其特徵是有一作平面運動的構件，稱為連桿，連桿機構又稱為低副機構。其廣泛應用於內燃機、攪拌機、輸送機、橢圓儀、機械手爪、牛頭刨床、開窗、車門、機器人、折疊傘等。

主要特徵

連桿機構構件運動形式多樣，如可實現轉動、擺動、移動和平面或空間復雜運動，從而可用於實現已知運動規律和已知軌跡。

優點：

（1）採用低副：面接觸、承載大、便於潤滑、不易磨損，形狀簡單、易加工、容易獲得較高的製造精度。

（2）改變桿的相對長度，從動件運動規律不同。

（3）兩構件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，它不像凸輪機構有時需利用彈簧等力封閉來保持接觸。

（4）連桿曲線豐富，可滿足不同要求。

缺點：

（1）構件和運動副多，累積誤差大、運動精度低、效率低。

（2）產生動載荷（慣性力），且不易平衡，不適合高速。

（3）設計復雜，難以實現精確的軌跡。

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下面我們就看看一般都有什麼連桿機構適於用於行走（或者移動）的。

平面四桿機構是由四個剛性構件用低副鏈接組成的，各個運動構件均在同一平面內運動的機構。機構類型有曲柄搖桿機構、鉸鏈四桿機構、雙搖桿機構等。

1、曲柄搖桿機構（Crank rocker mechanism ）

曲柄搖桿機構是指具有一個曲柄和一個搖桿的鉸鏈四桿機構。通常，曲柄為主動件且等速轉動，而搖桿為從動件作變速往返擺動，連桿作平面復合運動。曲柄搖桿機構中也有用搖桿作為主動構件，搖桿的往復擺動轉換成曲柄的轉動。曲柄搖桿機構是四桿機構最基本的形式 。主要應用有：牛頭刨床進給機構、雷達調整機構、縫紉機腳踏機構、復擺式顎式破碎機、鋼材輸送機等。

2、雙曲柄機構（Double crank mechanism ）

具有兩個曲柄的鉸鏈四桿機構稱為雙曲柄機構。其特點是當主動曲柄連續等速轉動時，從動曲柄一般做不等速轉動。在雙曲柄機構中，如果兩對邊構件長度相等且平行，則成為平行四邊形機構。這種機構的傳動特點是主動曲柄和從動曲柄均以相同的角速度轉動，而連桿做平動。

雙曲柄機構類型分類

【1】不等長雙曲柄機構

說明：曲柄長度不等的雙曲柄機構。

結構特點：無死點位置，有急回特性。

應用實例：慣性篩

【2】平行雙曲柄機構

說明：連桿與機架的長度相等且兩曲柄長度相等、曲柄轉向相同的雙曲柄機構。

結構特點：有2個死點位置，無急回特性。

應用實例：天平

【3】反向雙曲柄機構

說明：連桿與機架的長度相等且兩曲柄長度相等、曲柄轉向相反的雙曲柄機構。

結構特點：無死點位置，無急回特性。

運動特點：以長邊為機架時，雙曲柄的回轉方向相反；以短邊為機架時，雙曲柄回轉方向相同，兩種情況下曲柄角速度均不等。

應用實例：汽車門啟閉系統

3、鉸鏈四桿機構（Hinge four-bar mechanism）

鉸鏈是一種連接兩個剛體，並允許它們之間能有相對轉動的機械裝置，比如門窗用的合頁，就是一種常見的鉸鏈。由鉸鏈連接的四連桿就叫鉸鏈四桿機構。所有運動副均為轉動副的四桿機構稱為鉸鏈四桿機構，它是平面四桿機構的基本形式，其他四桿機構都可以看成是在它的基礎上演化而來的。選定其中一個構件作為機架之後，直接與機架鏈接的構件稱為連架桿，不直接與機架連接的構件稱為連桿，能夠做整周回轉的構件被稱作曲柄，只能在某一角度范圍內往復擺動的構件稱為搖桿。如果以轉動副連接的兩個構件可以做整周相對轉動，則稱之為整轉副，反之稱之為擺轉副。

鉸鏈四桿機構可以通過以下方法演化成衍生平面四桿機構。

（1）轉動副演化成移動副。如引進滑塊等構件。以這種方式構成的平面四桿機構有曲柄滑塊機構、正弦機構等。

（2）選取不同構件作為機架。以這種方式構成的平面四桿機構有轉動導桿機構、擺動導桿機構、移動導桿機構、曲柄搖塊機構、正切機構等。

（3）變換構件的形態。

（4）擴大轉動副的尺寸，演化成偏心輪機構 。

4、雙搖桿機構（Double rocker mechanism）

雙搖桿機構就是兩連架桿均是搖桿的鉸鏈四桿機構，稱為雙搖桿機構。 機構中兩搖桿可以分別為主動件。當連桿與搖桿共線時，為機構的兩個極限位置。雙搖桿機構連桿上的轉動副都是周轉副，故連桿能相對於兩連架桿作整周回轉。

雙搖桿機構的兩連架桿都不能作整周轉動。三個活動構件均做變速運動，只是用於速度很低的傳動機構中 。雙搖桿機構在機械中的應用也很廣泛，手動沖孔機，就是雙搖桿機構的應用實例，比如說吧飛機起落架，鶴式起重機和汽車前輪轉向機構都是雙搖桿機構。

判別方法

1.最長桿長度+最短桿長度 ≤ 其他兩桿長度之和，連桿（機架的對桿）為最短桿時。

2. 如果最長桿長度+最短桿長度 >其他兩桿長度之和，此時不論以何桿為機架，均為雙搖桿機構。

5、連桿機構的理論應用

動力機的驅動軸一般整周轉動，因此機構中被驅動的主動件應是繞機架作整周轉動的曲柄在形成鉸鏈四桿機構的運動鏈中，a、b、c、d既代表各桿長度又是各桿的符號。當滿足最短桿和最長桿之和小於或等於其他兩桿長度之和時，若將最短桿的鄰桿固定其一，則最短桿即為曲柄。若鉸鏈四桿機構中最短桿與最長桿長度之和小於或等於其餘兩桿長度之和，則

a、 取最短桿的鄰桿為機架時，構成曲柄搖桿機構；

b、 取最短桿為機架時，構成雙曲柄機構；

c、 取最短桿為連桿時，構成雙搖桿機構；

若鉸鏈四桿機構中最短桿與最長桿長度之和大於其餘兩桿長度之和，則無曲柄存在，不論以哪一桿為機架，只能構成雙搖桿機構。

急回系數

在曲柄等速運動、從動件變速運動的連桿機構中，要求從動件能快速返回，以提高效率。即k稱為急回系數。曲柄存在條件參考圖 

壓力角

如圖中的曲柄搖桿機構，若不計運動副的摩擦力和構件的慣性力，則曲柄a通過連桿b作用於搖桿c上的力P，與其作用點B的速度vB之間的夾角α稱為搖桿的壓力角，壓力角越大，P在vB方向的有效分力就越小，傳動也越困難,壓力角的餘角γ稱為傳動角。在機構設計時應限制其最大壓力角或最小傳動角。

死點

在曲柄搖桿機構中，若以搖桿為主動件，則當曲柄和連桿處於一直線位置時，連桿傳給曲柄的力不能產生使曲柄回轉的力矩，以致機構不能起動，這個位置稱為死點。機構在起動時應避開死點位置，而在運動過程中則常利用慣性來過渡死點。

6、平面四桿機構一些案例

切比雪夫連桿機構其實是和霍肯連桿機構是屬於同一種形式的四連桿機構，其軌跡點都是在連桿兩端誰在的直線上。霍肯連桿機構的軌跡點是在兩端點連線的延伸線上，而切比雪夫連桿機構的軌跡點是在兩端點連線的中間。如下：

切比雪夫連桿機構的動態演示

1、切比雪夫（1821~1894）

俄文原名Пафну́тий Льво́вич Чебышёв，俄羅斯數學家、力學家。切比雪夫在概率論、數學分析等領域有重要貢獻。在力學方面，他主要從事這些數學問題的應用研究。他在一系列專論中對最佳近似函數進行了解析研究，並把成果用來研究機構理論。他首次解決了直動機構（將旋轉運動轉化成直線運動的機構）的理論計算方法，並由此創立了機構和機器的理論，提出了有關傳動機械的結構公式。他還發明了約40餘種機械,製造了有名的步行機（能精確模仿動物走路動作的機器）和計算器，切比雪夫關於機構的兩篇著作是發表在1854年的《平行四邊形機構的理論》和1869年的 《論平行四邊形》。

理論聯系實際是切比雪夫科學工作的一個鮮明特點。他自幼就對機械有濃厚的興趣，在大學時曾選修過機械工程課。就在第一次出訪西歐之前，他還擔任著彼得堡大學應用知識系(准工程系)的講師。這次出訪歸來不久，他就被選為科學院應用數學部主席，這個位置直到他去世後才由李雅普諾夫接任。應用函數逼近論的理論與演算法於機器設計，切比雪夫得到了許多有用的結果，它們包括直動機的理論、連續運動變為脈沖運動的理論、最簡平行四邊形法則、絞鏈杠桿體系成為機械的條件、三絞鏈四環節連桿的運動定理、離心控制器原理等等。他還親自設計與製造機器。據統計，他一生共設計了40餘種機器和80餘種這些機器的變種，其中有可以模仿動物行走的步行機，有可以自動變換船槳入水和出水角度的劃船機，有可以度量大圓弧曲率並實際繪出大圓弧的曲線規，還有壓力機、篩分機、選種機、自動椅和不同類型的手搖計算機。他的許多新發明曾在1878年的巴黎博覽會和1893年的芝加哥博覽會上展出，一些展品至今仍被保存在蘇聯科學院數學研究所、莫斯科歷史博物館和巴黎藝術學院里。

2、切比雪夫連桿機構經常被用於模擬機器人的行走

根據公式i=3n-2m

(n為活動構件數目，m為低副數目)

可得自由度i=1

3、切比雪夫連桿機構被廣泛運用在機器人步態模擬上，從動圖上也能看出，它的軌跡底部較為平穩，步態方式非常像四足動物，收腿動作有急回特性。根據下圖WORKING MODEL模擬分析可得，在X軸上，也能看出它的急回特點。

4、嵌入汽缸的切比雪夫直線機構的運動

動圖 

5、使用切比雪夫連桿機構的行走桌子

常見到有人遛狗溜貓，但你絕對沒見過人溜桌子的，拜荷蘭設計師Wouter Scheublin的腦洞所賜，荷蘭人民倒是有幸見到過這一奇葩景象，有人推著一張桌子在路上行走，而有著八條腿的桌子就運動著自己的腿，走的蹭蹭蹭的，場景怪異中帶著搞笑，讓人印象深刻。那麼桌子是怎麼行走的呢？其實並沒有用上什麼高科技，它只是通過精細的機械傳動機構動起來而已。設計師受到俄羅斯數學家切比雪夫的理論啟發，並將它應用到桌子中，所以這張160斤重的桌子輕輕推拉就能走，而且走的異常平穩，不比輪子差。

每條桌腿與桌板之間，都採用精細的木質結構打造。當用手推動桌子時，給力的一方會使桌腿不斷前進，通過力臂的搖擺和連接處木質結構，會把力傳遞到對面的桌腿使之向前移動，然後桌子就能滿街跑了。