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Viergelenk Schritt für Schritt
Vom leeren Blatt zum umlauffähigen Viergelenk mit Lagerkräften und Reibung – der ganze Ablauf in ASOMmini.
Wissen · Viergelenk
Viergelenk auslegen
Das Viergelenk ist das einfachste und häufigste Koppelgetriebe: vier Glieder, vier Drehgelenke. Es steckt in Scharnieren, Klappen, Sitzverstellungen und Scheibenwischern. Hier lesen Sie, welche Bauarten es gibt, worauf es bei der Auslegung ankommt und wie ASOM und ASOMmini Sie dabei unterstützen.
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Der Aufbau
Vier Glieder, vier Gelenke
Ein Viergelenk besteht aus dem Gestell, zwei im Gestell gelagerten Gliedern und der Koppel, die beide verbindet. Wird ein Glied angetrieben, ist die Bewegung aller anderen eindeutig bestimmt. Welche Bewegung entsteht, entscheiden allein die vier Längen.
Wofür ein Viergelenk eingesetzt wird- Ein Bauteil führen: Klappen, Hauben, Deckel und Türen, die beim Öffnen einem Hindernis ausweichen.
- Eine Drehung in eine Schwingbewegung umsetzen, etwa beim Scheibenwischer.
- Einen Punkt auf einer bestimmten Bahn führen, zum Beispiel annähernd geradeaus.
- Kräfte übersetzen: Kniehebel, Spanner und Verriegelungen.
Grundlagen
Die Längen bestimmen die Bauart
Je nachdem, welches Glied das kürzeste ist und wie sich die Längen zueinander verhalten, läuft ein Glied um oder schwingt nur. Die Grashof-Bedingung sagt, ob überhaupt ein Glied umlaufen kann.
Kurbelschwinge
Das Antriebsglied läuft um, das Abtriebsglied schwingt hin und her. Die häufigste Bauart, wenn ein Motor eine Schwingbewegung erzeugen soll. Zum Beispiel
Doppelkurbel
Das Gestell ist das kürzeste Glied: Antrieb und Abtrieb laufen beide um, der Abtrieb ungleichmäßig. Zum Beispiel
Doppelschwinge
Beide im Gestell gelagerten Glieder schwingen nur. Typisch für Scharniere und Klappen mit begrenztem Öffnungswinkel. Zum Beispiel
Türkis: das jeweils kürzeste Glied. Gepunktet: die Bahnen der Gelenke.
Worauf es außerdem ankommt
- Übertragungswinkel: Der Winkel zwischen Koppel und Abtriebsglied ist das übliche Maß für die Güte der Kraftübertragung. Sein kleinster Wert über den gesamten Bewegungsablauf sollte nicht unter etwa 40° liegen. Mehr
- Totlagen und Strecklagen: Liegen zwei Glieder in einer Linie, kann das Getriebe klemmen oder durchschlagen. In der Nähe solcher Lagen werden die Kräfte groß. Mehr
- Koppelkurve: Jeder Punkt der Koppel beschreibt eine eigene Bahn. Mit ihr lassen sich Geradführungen und Rasten annähern. Mehr
- Sonderfälle: Bei Parallelkurbel und gleichschenkligen Getrieben liegen zeitweise alle Glieder in einer Linie. Parallelkurbel, gleichschenklige Getriebe
Zum Ausprobieren
Ziehen Sie an einem Gelenk.
Verschieben Sie die Gelenkpunkte mit Maus oder Finger: Mit den Längen ändert sich die Bauart. Koppelkurve, Übertragungswinkel und Diagramm werden bei jeder Bewegung neu berechnet.
- Getriebe wählen, Antrieb von A₀ auf B₀ umschalten
- Die Bauart steht über den Werten, darunter die vier Gliedlängen
- Übertragungswinkel außerhalb von 40° bis 140° wird markiert
Ziehen Sie an A₀, B₀, A, B oder K
Getriebe
Antrieb
- Kurbelschwinge
- Antrieb
- in A₀, umlaufend
- Antriebswinkel φ
- 120°
- Übertragungswinkel μ
- –
- μ min … max
- –
- Gliedlängen in mm
- a 80 · b 250 · c 200 · d 270
Über die Bauart hinaus
Die Bewegung ist erst der Anfang
Ob ein Viergelenk in der Praxis taugt, entscheiden die Randbedingungen der Anwendung. Sie ändern sich im Projektverlauf häufig, und jede Änderung wirkt auf alles andere.
Was zusätzlich zählt
- Bauraum und Nachbarteile, mit denen kein Glied kollidieren darf.
- Kräfte und Drehmomente: Gewicht, Federn, Gasdruckfedern, Handkraft und Antrieb.
- Reibung in den Gelenken und Fertigungstoleranzen.
- Vorgegebene Lagen, die das geführte Bauteil exakt erreichen muss. Mehr zur Getriebesynthese
Mit ASOM und ASOMmini
Viergelenke im Konzeptentwurf auslegen
Sie verschieben einen Gelenkpunkt und sehen sofort den ganzen Bewegungsablauf samt Kräften und Drehmomenten.
In wenigen Klicks aufgebaut
In ASOMmini verbinden Sie Glieder und Gelenke zur Kette und sehen Spuren, Winkel und Diagramme in Echtzeit. Zu ASOMmini
Aus Vorgaben erzeugt
ASOM erzeugt das Viergelenk per Synthese aus vorgegebenen Punkten oder Lagen und hält die Vorgaben beim Optimieren fest. Zu ASOM
Kräfte von Anfang an
Handkräfte, Antriebskräfte und Gelenkkräfte mit Reibung stehen neben der Bewegung, in ASOM für alle Szenarien gleichzeitig.
Beispiele
Alle GrundlagenvideosViergelenke in ASOMmini
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1:17
Kurbelschwinge
Lernreihe Viergelenke, Teil 1: Eine Kurbel läuft ganz um, die Schwinge pendelt. Wann das so ist, sagen die Grashof-Bedingung und die Wahl des Gestells.
1:21
Doppelschwinge
Lernreihe Viergelenke, Teil 3: Ist die Grashof-Bedingung erfüllt und liegt das Gestell dem kürzesten Glied gegenüber, pendeln beide Schwingen, nur die Koppel läuft um.
Fragen und Antworten
Häufige Fragen zum Viergelenk
Was ist ein Viergelenk?
Ein ebenes Koppelgetriebe aus vier Gliedern, die über vier Drehgelenke verbunden sind. Ein Glied ist das Gestell; wird eines der übrigen angetrieben, ist die Bewegung der anderen eindeutig bestimmt.
Wann läuft ein Glied vollständig um?
Wenn die Grashof-Bedingung erfüllt ist: Das kürzeste und das längste Glied sind zusammen höchstens so lang wie die beiden anderen. Welches Glied dann umläuft, hängt davon ab, wo das kürzeste Glied sitzt.
Welcher Übertragungswinkel ist noch gut?
Als Richtwert gilt ein kleinster Übertragungswinkel von etwa 40°. Darunter steigen die Gelenkkräfte stark an, und das Getriebe läuft schwergängig.
Reicht ASOMmini für ein Viergelenk?
Für Aufbau, Bewegung, Kräfte und Drehmomente ja. Soll das Viergelenk aus vorgegebenen Punkten oder Lagen entstehen oder in vielen Szenarien geprüft werden, ist ASOM die richtige Wahl.
Kann ich eine vorhandene Zeichnung verwenden?
Ja. DXF-Zeichnungen lassen sich als Vorlage hinterlegen oder mit einem Glied verbinden, sodass sie sich mitbewegen.
Sie legen gerade ein Viergelenk aus?
Beschreiben Sie uns Ihre Anwendung. In der Online-Demo zeigen wir Ihnen ASOM oder ASOMmini an Ihrem Beispiel.