《机械原理》第四章 平面连杆机构及其设计
机械原理 平面连杆机构及设计
机械原理平面连杆机构及设计平面连杆机构是机械原理中最经典也是最重要的一种机构类型之一。
这种机构由多个刚性杆件组成，每个杆件都能在平面内移动，它们通过连接点（铰链/球头）相互连接。
平面连杆机构在机械工程领域中有着广泛的应用，能够实现很多不同的机械运动和工作原理。
平面连杆机构中最重要的构件是连杆，也就是连接各个零件的关键杆件，如果连杆设计不合适可能导致机构性能的下降。
因此，平面连杆机构的设计要受到重视，需要考虑以下几个因素。
一、长度比例连杆不同长度比例的设置，对整个机构的运动特性和反应速度有着很大的影响。
在设计平面连杆机构时，需要根据机构所要完成的任务，选择恰当的连杆长度比例，保证机构的平衡性和可靠性，以及使机构的工作效率更高。
二、铰链/球头的位置铰链/球头是平面连杆机构中的关键组成部分。
在设计平面连杆机构时，需要合理选择铰链/球头的位置，以达到机构所要完成的特定任务。
如果铰链/球头设置不当，或者位置过分集中，会使机构不平衡或失效。
因此，设计者需要考虑连杆的长度、位置、形状和角度等因素。
三、材质选择平面连杆机构的设计材料非常重要，它将直接影响到机构的质量和强度。
不同材料的连接部分，对于平面连杆机构的工作效率和稳定性有着非凡的意义。
因此，在设计时，应本着安全、可靠、实用的原则，选用优质、耐用的材料，确保机构长期稳定、可靠的工作。
以汽车减震器为例，汽车减震器中使用的是多连杆机构原理，作为一种基于平面连杆机构的机构类型，它通过几个连杆的特定结构和布局，使得整个减震器能够更好地适应路况，缓解车辆的震动和冲击。
汽车减震器的设计考虑了多个因素，包括结构的稳定性和可靠性，杆件的材质和尺寸比例等。
总结来说，平面连杆机构是机械原理中非常重要的一种机构类型，广泛应用于机械和工程领域，需要经过仔细的设计和考虑，才能达到最好的运转效果。
设计者需要从多个维度进行考虑，包括长度比例、铰链/球头的位置、材质选择等等。
这些因素的合理应用，能够使平面连杆机构能够更好地适应不同的任务需求，达到最高的技术性能和质量水平。
机械原理平面连杆机构及设计
机械原理平面连杆机构及设计平面连杆机构是一种最为基本的机械结构，由于其结构简单、运动可靠等特点，被广泛应用于各种机械设备中。
本文将对平面连杆机构进行介绍，并探讨其设计原理。
平面连杆机构是由至少一个定点和至少三个连杆组成的机构。
定点为固定参考点，连杆是由铰链连接的刚性杆件。
连杆可以分为连杆和曲柄，连杆连接在定点上，曲柄则旋转。
平面连杆机构的运动由这些连杆的位置和相互连接方式决定。
平面连杆机构的设计原理基于以下几个方面：1.运动分析：在设计平面连杆机构之前，首先需要进行运动分析，确定所需的运动类型。
运动类型可以是旋转、平移、摆动、滑动等。
通过运动分析，可以确定连杆的长度和相互连接的方式。
2.运动性能：平面连杆机构的优点是运动可靠，但运动性能也是需要考虑的重要因素。
例如，设计中需要考虑速度、加速度、力和力矩等参数，以满足机构的运动要求。
3.静力学分析：平面连杆机构在工作过程中可能会受到外力的作用，因此需要进行静力学分析。
静力学分析可以确定机构的力矩和应力，从而确定设计的合理性。
4.运动合成：在进行平面连杆机构的设计过程中，需要进行连杆的运动合成。
运动合成是指通过选择适当的连杆长度和连接方式，实现所需的运动类型。
5.运动分解：运动分解是指将合成的运动分解为各个连杆的运动。
通过运动分解，可以确定每个连杆的运动规律，从而进行设计。
当以上原理得到了充分的了解和运用后，可以进行平面连杆机构的具体设计。
具体的设计包括以下几个步骤：1.确定所需的运动类型：根据机械设备的需求，确定所需的运动类型，例如旋转、平移、摆动等。
2.运动分析：对机构进行运动分析，确定连杆的位置和连接方式。
根据机构的运动要求和外力作用，确定连杆的长度。
3.动力学分析：进行动力学分析，确定机构运动时的力学参数，如速度、加速度、力和力矩等。
4.运动合成与分解：根据所需的运动类型，进行运动合成和分解，确定连杆的运动规律。
5.结构设计：根据上述分析和计算结果，进行结构设计。
机械原理课程教案—平面连杆机构及其分析与设计
机械原理课程教案一平面连杆机构及其分析与设计一、教学目标及基本要求1掌握平面连杆机构的基本类型，掌握其演化方法。
2,掌握平面连杆机构的运动特性，包括具有整转副和存在曲柄的条件、急回运动、机构的行程、极限位置、运动的连续性等；3.掌握平面连杆机构运动分析的方法，学会将复杂的平面连杆机构的运动分析问题转换为可用计算机解决的问题。
4.掌握连杆机构的传力特性，包括压力角和传动角、死点位置、机械增益等；正确理解自锁的概念，掌握确定自锁条件的方法。
5,了解平面连杆机构设计的基本问题，掌握根据具体设计条件及实际需要，选择合适的机构型式；学会按2~3个刚体位置设计刚体导引机构、按2~3个连架杆对应位置设计函数生成机构及按K值设计四杆机构；对机构分析与设计的现代解析法有清楚的了解。
二、教学内容及学时分配第一节概述（2学时）第二节平面连杆机构的基本特性及运动分析（4.5学时）第三节平面连杆机构的运动学尺寸设计（3.5学时）三、教学内容的重点和难点重点：1.平面四杆机构的基本型式及其演化方法。
2.平面连杆机构的运动特性，包括存在整转副的条件、从动件的急回运动及运动的连续性；平面连杆机构的传力特性，包括压力角、传动角、死点位置、机械增益。
3.平面连杆机构运动分析的瞬心法、相对运动图解法和杆组法。
4.按给定2~3个位置设计刚体导引机构，按给定的2~3个对应位置设计函数生成机构，按K值设计四杆机构。
难点：1.平面连杆机构运动分析的相对运动图解法求机构的加速度。
2.按给定连架杆的2~3个对应位置设计函数生成机构。
四、教学内容的深化与拓宽平面连杆机构的优化设计。
五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。
在教学中应注意要求学生对基本概念的掌握，如整转副、摆转副、连杆、连架杆、曲柄、摇杆、滑块、低副运动的可逆性、压力角、传动角、极位夹角、行程速度变化系数、死点、自锁、速度影像、加速度影像、装配模式等；基本理论和方法的应用，如影像法在机构的速度分析和加速度分析中的应用、连杆机构设计的刚化一反转法等。
机械原理 平面四连杆机构设计共81页文档
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
机械原理第4章
LAB居中，则 LAD +LBC＞LCD + LAB ∴ LAB＜70mm
LAB最大，则 LAB+ LAD＞LCD + LBC ∴ LAB＞130mm 结果为50mm＜LAB＜70mm 或130mm＜LAB≤LBC+LCD +LAD=250mm。
第4章 平面连杆机构及其设计
(Chapter 4 Planar linkages and design of linkages)
B A
M F C
E
D
基本内容
1.连杆机构的基本概念 1)铰链四杆机构的基本形式、应用及演化； 2)平面四杆机构的特性。 2.平面连杆机构的设计
学习重点
1)连杆机构的特性； 2)图解法设计平面四杆机构。
CD
2
对心曲柄 滑块机构
偏心曲柄 滑块机构
(2)双滑块机构
当LBC→∞时， →直线。
B 1 1
2
A A 4
2
B 3
C 4
C
3
1
2
B
3
C
4
A
双滑块机构种类：
2 1 4 3
B 2
1
A 4
3 C
2.扩大转动副
B
1 A 1 4 4 B A
2
C
2
C3
3
将B点转动副扩大
3.取不同构件为机架
A
1 2 3 4
C
B A B
2 B 4 1
A
C
2
3
C
C
4
机械原理_平面连杆机构4
杆曲线方程。
铰链四杆机构连杆上的一点最多只能精确 地通过规定轨迹上选定的９个点。解析法设 计轨迹生成机构时，需用数值方法联立求解 ９个非线性方程，计算量大，但设计结果较 精确。
参阅：
“机械原理”（邹慧君等主编）中“§3-6轨迹机 构的设计” “机械原理（第六版）”（孙桓等主编）中“§84平面四杆机构的设计” “机械原理教程”（申永胜主编）中“2.5.5轨迹生 成机构的设计” “机械设计——机器和机构设计”（诺顿著）中 “第5章 连杆机构综合的解析法”。
连杆曲线图谱，便于设计者查阅。
J.A. Hrones和G.L. Nelson (H & N)的四杆机
构连杆曲线图谱包括约7000条连杆曲
线。
书中摘取的一页
4、轨迹生成机构的设计——实验法 简介 例4-15
连杆轨迹输出——轨迹生成机构的
设计简介（自学P103-104）
4-6 平面多杆机构 (linkages of more than four bars)简介
工程设计中，常采用简便、实用的图解
法或实验法（如借助连杆曲线图谱）设计轨
迹生成机构。 图解法参阅“机械原理（第六版）”（孙桓 等主编）中“3.3按预定的轨迹设计四杆机构”。
3、连杆曲线图谱(the atlas of fourbar coupler curves)
为方便轨迹生成机构的设计和分析， 研究人员将不同相对尺寸的四杆机构、连 杆上不同点的连杆曲线编撰汇集，生成
第4章 平面连杆 机构
第4章 平面连杆机构
4-1 平面连杆机构的特点和应用 4-2 平面连杆机构的类型和演化 4-3 平面连杆机构运动特性分析 4-4 平面连杆机构传力特性分析 4-5 平面连杆机构运动设计 4-6 平面多杆机构简介
机械原理 平面连杆机构及设计课件
连杆机构的力设计
力学模型建立Leabharlann 强度与刚度校核传动效率优化
连杆机构的优化设计
目标函数确定
约束条件设置
优化算法应用
设计结果验证
04
平面连杆机构的案例分析与实践
典型连杆机构的设计案例解析
案例一：曲柄摇杆机构设计
• 该案例详细解析了曲柄摇杆机构的工作原理和设计方法，通过改变曲柄长度和摇杆角度实 现不同的运动轨迹。
机械原理 平面连杆机构 及设计课 件
• 引言 • 平面连杆机构基础知识 • 平面连杆机构的设计原理与方法 • 平面连杆机构的案例分析与实践 • 先进设计方法与工具介绍 • 课程总结与前景展望
01
引言
机构设计的重要性
功能性
安全性 经济性
平面连杆机构的应用领域
01
交通运输
02
农业机械
03
工程机械
04
轻工机械
课程目标与学习内容概述
01
02
03
04
05
06
02
平面连杆机构基础知识
平面连杆机构的定义和分类
定义
分类
根据连杆和铰链的连接方式及运动特 征，平面连杆机构可分为四类，即曲 柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机 构和移动导杆机构。
机构运动的基本原理
01
02
传动原理
运动学原理
03 动力学原理
• 曲柄摇杆机构是一种常见的连杆机构，广泛应用于往复运动和旋转运动之间的转换。通过 调整曲柄长度和摇杆角度，可以精确控制输出运动的轨迹和特性。设计时需要考虑到机构 的传动性能、刚度和耐磨性等因素。
典型连杆机构的设计案例解析
01 02 03
机构设计实践：简单连杆机构设计
机械原理四连杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
一、 曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆， 一个为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链 四杆机构称为曲柄摇杆机构。
图4-2所示为调整雷达天线俯仰角的 曲柄摇杆机构。曲柄1缓慢地匀速转动， 通过连杆2使摇杆3在一定的角度范围内 摇动，从而调整天线俯仰角的大小。
图4-2 雷达天线俯仰角调整机构
由上述分析可知：
最短杆和最长杆长度之和小于或等于其 余两杆长度之和是铰链四杆机构存在曲 柄的必要条件。
满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、 两个曲柄或没有曲柄，还需根据取何杆 为机架来判断。
二、铰链四杆机构的演化
1．曲柄滑块机构
如图4-15a所示 的曲柄摇杆机构中， 摇杆3上C点的轨迹是以D为圆心，杆3的 长度L3为半径的圆弧mm。如将转动副D 扩大，使其半径等于L3，并在机架上按C 点的近似轨迹mm作成一弧形槽，摇杆3 作成与弧形槽相配的弧形块，如图4-14b 所示。
图4-6 利用死点夹紧工件的夹具
二、双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称
为双曲柄机构。
图4-7 插床双曲柄机构
双曲柄机构中，用得最多的是平行 双曲柄机构，或称平行四边形机构，它 的连杆与机架的长度相等，且两曲柄的 转向相同、长度也相等。由于这种机构 两曲柄的角速度始终保持相等。且连杆 始终作平动，故应用较广。
急回特性可用行程速比系数K表示，即
K
v2 v1
C1C2 / t2 C1C2 / t1
t1 t2
1 2
180 180
整理后，可得极位夹角的计算公式：
180 K 1
K 1
2．压力角和传动角
在生产实际中往往要求连杆机构不仅 能实现预期的运动规律，而且希望运转轻 便、效率高。图4-5所示的曲柄摇杆机构， 如不计各杆质量和运动副中的摩擦，则连 杆BC为二力杆，它作用于从动摇杆3上的 力P是沿BC方向的。作用在从动件上的驱 动力P 与该力作用点绝对速度vc之间所夹
机械原理教学课件平面连杆机构及其设计
优化构件材料
选择轻质、高强度的材料 ，减少构件的重量，降低 能耗，提高机构效率。
优化运动轨迹
通过优化连杆机构的运动 轨迹，使机构在运动过程 中尽可能减少无效的能量 损失，提高机构效率。
减小机构尺寸
紧凑化设计
通过优化构件尺寸、减小运动副 间隙等方式，使机构在满足功能 需求的前提下尽可能减小尺寸。
轻量化设计
优化机构尺寸参数
根据运动分析结果，对机构尺寸参数进行优化，以提高机构的运动 性能。
校核机构强度和刚度
对机构进行强度和刚度校核，以确保机构在承受载荷时能够保持稳 定性和可靠性。
PART 04
平面连杆机构的优化与改 进
REPORTING
提高机构效率
优化运动副
通过减小摩擦、选择合适 的润滑剂等方式，降低运 动副的摩擦阻力，从而提 高机构效率。
PART 03
平面连杆机构的设计
REPORTING
确定机构尺寸
确定连杆长度
确定连杆位置
根据机构运动要求，计算出连杆的长 度，确保机构能够实现预期的运动轨 迹。
根据机构运动要求，确定连杆在平面 内的位置，以实现预期的运动轨迹。
选择合适的转动副半径
转动副半径的大小会影响机构的运动 性能，应根据实际需求选择合适的半 径值。
发展
随着科技的进步和工程实际需求的变化，平面连杆机构的设 计和制造技术也在不断发展和完善。现代的平面连杆机构已 经广泛应用在自动化生产线、机器人、航空航天等领域，其 设计和制造精度也得到了极大的提高。
PART 02
平面连杆机构的工作原理
REPORTING
曲柄摇杆机构
总结词
曲柄摇杆机构是平面连杆机构中 最基本的一种形式，由曲柄、连 杆和摇杆组成。
机械设计制造及其自动化：第四章平面连杆机构4-6
连杆
连架杆 曲柄
连架杆 摇杆
机架
机架杆 连架杆： 曲柄：相对机架可360o转动的连架杆；
摇杆：相对机架作摆动的连架杆；
连杆：
根据两个连架杆能否成为曲柄，铰链四杆机构可分为三种 基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
曲柄摇杆机构特点是：既能将曲柄的整周转动变
换为摇杆的往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换 为曲柄的连续回转运动。 例如：搅拌机、缝纫机等。
第五节 平面四杆机构的基本特性 一、铰链四杆机构有曲柄的条件
二、压力角与传动角 三、急回运动和行程速比系数
四、死点
一、平面四杆机构有曲柄的条件
C B a1 A b 2 3 c d 4 D B1 b a A C1 B2 d 4 c D A a B2 d 4 C2 b c D
（若1和4能绕A整周相对转动，则存在两个特殊位置） a+d≤b+c b<c+d-a即a+b≤c+d c<b+d-a即a+c≤b+d (1) (2) (3)
2、行程速度变化系数
从动件快行程平均速度 1 K 从动件慢行程平均速度
1 180 1 2 2 2 180
1 t1 , 2 t 2
从动件慢行程
快回程
∴ 180
t1 1 180 K t2 2 180 t1 t2
二 ）按给定连杆位置设计平面四杆机构（图解法）
如图4.42所示，已知连杆的长 度以及它所处的三个位置 B1C1、B2C2、B3C3，设计 该铰链四杆机构。
分析：由于连杆上铰链点B （C）是在以A（D）为圆心 的圆弧上运动，由B（C）的 三个已给定位置就可以求出圆 心A（D）。即分别作B1、B2 和B2B3连线的垂直平分线， 其交点就是固定铰链中心A； 同理，求出铰链中心C。连接 AB1 C1D就是所求的铰链四 杆机构。
机械原理 平面连杆机构及设计课件
仿真分析
利用计算机仿真软件对机构进行模拟分析， 评估其性能。
实验测试
通过实际测试机构的性能，与理论分析进行 对比验证。
优化算法
采用遗传算法、粒子群算法等智能优化算法 ，对机构参数进行优化。
04
平面连杆机构的运 动分析
机构运动的基本方程
01
平面连杆机构的基本运动方程是 根据机构的运动学和动力学特性 建立的，它描述了机构中各构件 之间的相对运动关系。
刚度对机构性能的影响
刚度不足会导致机构运动失 真、振动等问题，影响其正 常工作。
06
平面连杆机构的实 例分析
曲柄摇杆机构的实例分析
曲柄摇杆机构是一种常见的平面连杆机构，它由曲柄、摇杆、连杆和机架组成。 曲柄旋转，通过连杆传递运动给摇杆，使摇杆在一定范围内摆动。
实例：缝纫机脚踏板机构。缝纫机脚踏板机构就是一个典型的曲柄摇杆机构的应 用。当脚踏板转动时，通过连杆将运动传递给摇杆，使机头上下摆动，完成缝纫 工作。
应力分析
通过计算机构各构件在工作状态下的应力分布，评估其强度是否 满足设计要求。
疲劳强度
考虑机构在循环载荷作用下的疲劳强度，预测其使用寿命。
可靠性分析
基于概率论和统计学方法，评估机构在各种工作条件下的可靠性。
机构的刚度分析
刚度定义
刚度表示机构抵抗变形的能 力。
刚度分析方法
通过有限元分析、实验测试 等方法，评估机构的刚度性 能。
双曲柄机构的实例分析
双曲柄机构由两个曲柄、连杆和机架组成。两个曲柄同时旋 转，通过连杆传递运动，使另一个曲柄产生相对的旋转运动 。
实例：飞机起落架机构。飞机起落架机构中的前轮转向机构 就是一个双曲柄机构的应用。当飞机滑行时，双曲柄机构使 前轮左右摆动，实现飞机的前轮转向。
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2. 急回特性和行程速比系数
判断下列机构是否具有急回特性：
双曲柄机构和对心曲柄滑块机构适 当组合后，也可能产生急回特性。
机械原理
小结：
第四章 平面连杆机构及其设计
2. 急回特性和行程速比系数
1）急回特性的作用：节省空回行程的时间，提高劳动生产 率。 2）急回特性具有方向性，当原动件的回转方向改变时，急 回的行程也跟着改变。 3）对于有急回运动要求的机械，先确定K，再求θ。
∆DB1C1 中 : a + d ≤ b + c ∆DB2C 2 中 : b ≤ (d-a ) + c
(a ) 即 a+b≤c+d 即 a+c ≤ b+d
c ≤ (d-a ) + b (a ) + (b )，得 a ≤ c (a ) + (c )，得 a ≤ b
(b ) + (c )，得 a ≤ d
手摇唧筒
固定滑块3成为唧筒外壳，导杆4的下端固结着汲水活塞，在 唧筒3的内部上下移动，实现汲水的目的。
机械原理
2 . 平面四杆机构的演化形式 ( ) 运动副元素的逆换 4
第四章 平面连杆机构及其设计
将移动副两元素的包容关系进行逆换，并不影响两构件 之间的相对运动，但却能演化成不同的机构。
构件2 包容 构件3 导杆机构
4-2
平面四杆机构的类型和应用
1. 平面四杆机构的基本形式 2. 平面四杆机构的演化形式
机械原理
第四章 平面连杆机构及其设计
铰链四杆机构 1. 平面四杆机构的基本形式：
机架：固定不动的构件，如AD 杆 连杆：不直接与机架相连的构件，如BC杆 连架杆：直接与机架相连的构件，如AB、CD 杆 曲柄：能作整周转动的连架杆，如AB 杆 摇杆：不能作整周转动的连架杆，如CD 杆
汽车、拖拉机前轮转向机构
机械原理
2 . 平面四杆机构的演化形式
第四章 平面连杆机构及其设计
在工程实际中，还常常采用多种不同外形、构造和特性 的四杆机构。这些四杆机构都可以看作是由铰链四杆机构 通过各种方法演化而来，掌握这些演化形式，有利于对连 杆机构进行创新设计。 ( ) 改变构件的形状和运动尺寸 1 ( ) 改变运动副的尺寸 2 ( ) 选用不同的构件为机架 3 ( ) 运动副元素的逆换 4
第四章 平面连杆机构及其设计
2. 急回特性和行程速比系数
摇杆 时间
AB1 → AB2 C1 D → C 2 D (ψ ) (ϕ 1 = 180° + θ ) 空回行程 : AB2 → AB1 C 2 D → C1 D (ψ ) (ϕ 2 = 180° − θ )
t1 =
180° + θ
180° − θ
(含有四个转动副)
曲柄滑块机构
(含有一个移动副)
正弦机构
(含有两个移动副)
移动副可认为是回转中心在无穷远处的转动副演化而来。
机械原理
2 . 平面四杆机构的演化形式 ( ) 改变运动副的尺寸 2
B 1 A 2 3 C 4
第四章 平面连杆机构及其设计
B 处转动副 尺寸增大
A
B 1
2
3 C 4
对心曲柄滑块机构
机车车轮联动机构
机械原理
1 . 平面四杆机构的基本形式 ( ) 双曲柄机构 2
第四章 平面连杆机构及其设计
摄影平台升降机构
机械原理
1 . 平面四杆机构的基本形式 ( ) 双曲柄机构 2
第四章 平面连杆机构及其设计
在双曲柄机构中，若相对杆的长度分别相等，但不 平行，则称为反( 逆) 平行四边形机构。 当以长边为机架，两曲柄沿相反的方向转动。
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
机械原理
(3) 四杆机构无曲柄的条件
第四章 平面连杆机构及其设计
1. 平面四杆机构有曲柄的条件
1) 不满足杆长条件 2) 满足杆长条件，但最短杆为连杆
双摇杆机构
双摇杆机构
机械原理
第四章 平面连杆机构及其设计
1. 平面四杆机构有曲柄的条件
铰链四杆机构 lmin+lmax ≤ l余1+l余2 是 连架杆是最短杆 曲柄摇杆机构 机架是最短杆 双曲柄机构 连杆是最短杆 双摇杆机构 否
雷达天线俯仰机构
缝纫机踏板机构
机械原理
1 . 平面四杆机构的基本形式 ( ) 双曲柄机构 2
第四章 平面连杆机构及其设计
两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构。 特点：转动 ⇔ 转动，通常两曲柄转速不相等
惯性筛
机械原理
1 . 平面四杆机构的基本形式 (2 ) 双曲柄机构
第四章 平面连杆机构及其设计
在双曲柄机构中，若相对两杆平行且长度相等，称为平 行四边形机构。 平行四边形机构有两个显著特性：两曲柄以相同速度同 向转动；连杆作平动。
机械原理
2 .平面四杆机构的演化形式
第四章 平面连杆机构及其设计
导杆机构：回转导杆机构、摆动导杆机构 在导杆机构中，如果导杆仅能在某一角度范围内摆 动，则称为摆动导杆机构。
牛头刨床的导杆机构
机械原理
第四章 平面连杆机构及其设计
2 . 平面四杆机构的演化形式 曲柄摇块机构：应用于各种摆动式原动机和工作机中。
偏心轮机构
构件1 (圆盘)的回转中心A至几何中心B的偏心距， 等于曲柄的长度lAB，此圆盘称为偏心轮。 偏心轮机构的刚度和强度较好，可承受较大的力 和冲击载荷。
机械原理
2 . 平面四杆机构的演化形式
第四章 平面连杆机构及其设计
( ) 选用不同的构件作为机架（即机构的倒置） 3 若取曲柄摇杆机构中其它构件为机架。 1 取曲柄为机架 2 取连杆为机架 （-ω） （-ω） 1 2 3 取摇杆为机架 （-ω） 3 各构件之间的相对运动关系不会 因外加的公共运动而改变。 在曲柄摇杆机构中，不管取哪个 构件为机架，A、B都是周转副， C、 D都是摆转副。
铰链四杆机构
曲柄滑块机构
导杆机构
特点：原动件1的运动要经过一个不直接与机架相联 的中间构件2才能传动从动件3 。中间构件2称为连杆。这 些机构统称为连杆机构，也称低副机构。
机械原理 2. 传动特点：
第四章 平面连杆机构及其设计
面接触，能承受较大的载荷和冲击力 应用实例：冲床 运动副形状简单，易制造 构件运动形式具有多样性 举例：曲柄滑块机构 改变各构件的相对长度可使从动件得到不同的运动规律 实现多种多样的运动轨迹 动画演示 实现远距离传动或超纵 应用实例：自行车车闸
机械原理
第四章 平面连杆机构及其设计
2. 急回特性和行程速比系数
判断下列机构是否具有急回特性：
偏置曲柄滑块机构有急回特性
对心曲柄滑块机构无急回特性
机械原理
第四章 平面连杆机构及其设计
2. 急回特性和行程速比系数
判断下列机构是否具有急回特性：
导杆机构有急回特性
机械原理
第四章 平面连杆机构及其设计
机械原理 2. 传动特点：
第四章 平面连杆机构及其设计
冲床
机械原理 2. 传动特点：
第四章 平面连杆机构及其设计
曲柄滑块机构
机械原理 2. 传动特点：
第四章 平面连杆机构及其设计
实现多种运动轨迹
机械原理 2. 传动特点：
第四章 平面连杆机构及其设计
自行车车闸
机械原理
第四章 平面连杆机构及其设计
ω1
t2 =
ω1
C点平均速度 C1C 2 v1 = t1 C 2C1 v2 = t2
v 2 C 2C1 t 2 t1 180° + θ K= = = = v1 C1C 2 t1 t 2 180° − θ
θ = 0° K = 1 无急回特性 θ ≠ 0° K > 1 有急回特性
机构具有急回特性的条件： θ ≠0º
(1) 转动副A成为周转副的条件 要转动副A成为周转副，AB杆 应能占据在整周回转中的任何位置。 若要求AB杆相对于AD杆作整 周转动，AB杆应能通过AB1和AB2 这两个关键位置，即可以构成 ΔB1C1D和ΔB2C2D。
机械原理
(1) 转动副A成为周转副的条件
第四章 平面连杆机构及其设计
1. 平面四杆机构有曲柄的条件
车门启闭机构
机械原理
1 . 平面四杆机构的基本形式 ( ) 双摇杆机构 3
第四章 平面连杆机构及其设计
两连架杆都是摇杆的铰链四杆机构。 特点：往复摆动 ⇔ 往复摆动
翻箱机构
机械原理
1 . 平面四杆机构的基本形式 (3 ) 双摇杆机构
第四章 平面连杆机构及其设计
在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，形成等腰梯形机构。
(b) (c )
转动副A 成为周转副的条件: 1) 杆长条件: 最短杆长度+最长杆长度 ≤ 其余两杆长度之和 2) 组成周转副的两杆中必有一杆为最短杆
机械原理
(2) 四杆机构有曲柄的条件 1) 满足杆长条件 2) 最短杆为连架杆或机架
第四章 平面连杆机构及其设计
1. 平面四杆机构有曲柄的条件
最短杆为连架杆， 曲柄摇杆机构 最短杆为机架， 双曲柄机构
自卸汽车卸料机构
摇块3做成绕定轴C摆动的油缸，导杆4的一端固结活塞。油 缸下端进油，推动活塞4上移，从而推动与车斗固结的构件1， 使之绕点B转动，达到自动卸料的目的。该机构在建筑机械、 农业机械以及许多机床中得到了广泛的应用。
机械原理
2 . 平面四杆机构的演化形式
第四章 平面连杆机构及其设计
直动滑杆机构：应用于手压抽水机、抽油泵等。
α B 1 4 2 C 3
α B 1 3 4 2 C
连杆2 做成滑 块，使其沿圆弧 A α 导轨α 往复滑动
α
对心曲柄滑块机构
B 1 A 4