连杆机构和其设计
连杆机构的分析和设计
连杆机构的分析和设计连杆机构是一种常见的机械传动装置，具有结构简单、传动平稳等优点，被广泛应用于各个领域。
本文将对连杆机构的分析与设计进行详细介绍。
连杆机构由连杆和关节构成，其中关节是使连杆之间能够相对运动的连接部件。
连杆机构可分为四杆机构、双曲杆机构和单曲杆机构等多种类型。
其中，四杆机构最为常见，是由四根连杆组成的机构。
机构结构分析是指对机构的组成部件进行材料选择、尺寸设计等工作。
在选择材料时，需考虑连杆的抗拉强度、抗压强度等因素。
在尺寸设计中，需满足机构的强度要求，同时尽量减小机构的质量和体积。
此外，连杆机构还需考虑连杆的相互约束关系，以保证机构的稳定性。
运动分析是指对机构运动规律进行研究。
在分析连杆机构的运动规律时，首先需要确定机构中各个连杆的运动关系。
常用的分析方法包括位置分析和速度分析等。
位置分析是指通过几何方法，确定机构各杆件的位置关系，以及杆件随时间变化的位置。
速度分析是指通过运动学方法，确定机构各杆件的速度关系，以及杆件随时间变化的速度。
在连杆机构的设计中，除了满足基本的运动规律外，还需考虑一些实际问题。
比如，在机构设计中，需考虑连杆的制造精度、装配误差等因素，以保证机构的运动精度。
在机构的运动平稳性分析中，需考虑机构的平衡性，避免机构发生过大的振动和冲击。
此外，在连杆机构设计中，还需考虑力学中的静力学平衡条件，以确保机构中各部件受力平衡，避免发生失稳或破坏。
在连杆机构的设计中，还可以根据不同的需求进行优化设计。
比如，在满足机构基本要求的前提下，通过调整连杆的形状和尺寸等参数，以提高机构的运动性能。
此外，还可以通过使用特殊连杆形式，如曲柄滑块机构、摇杆机构等，实现特定的运动要求。
总之，连杆机构的分析与设计是一项复杂而重要的工作，需要综合考虑材料选择、尺寸设计、运动规律分析等多个因素。
通过合理的分析与设计，可以确保连杆机构的性能与稳定性，提高机构的使用寿命和效率，实现机构的优化设计。
平面连杆机构及其分析与设计
平面连杆机构及其分析与设计平面连杆机构是由连杆和连接点组成的机械结构，广泛应用于各种机械设备中。
它的功能是将输入的旋转运动转化为输出的直线运动或者将输入的直线运动转化为输出的旋转运动。
本文将对平面连杆机构的分析与设计进行介绍。
首先，对平面连杆机构进行分析。
平面连杆机构的主要组成部分是连杆和连接点。
连杆是连接点之间的刚性杆件，可以是直杆、曲杆或者具有其他特殊形状的杆件。
连接点是连杆的两个端点或者连杆与其他机构的连接点，可以是支点、铰链等。
平面连杆机构的运动可以分为三种基本类型：平动、转动和复动。
平动是指连杆的一端保持固定，另一端进行直线运动；转动是指连杆的一端保持固定，另一端进行旋转运动；复动是指连杆的一端进行直线运动，另一端同时进行旋转运动。
进行平面连杆机构的设计时，需要考虑以下几个要点。
首先，确定机构的类型和功能。
根据机构的动作要求和功能要求，选择适合的连杆类型和连接点类型。
其次，进行机构的运动分析。
根据机构的运动要求，确定连杆的长度和连接点的位置，使连杆能够实现所需的运动。
然后，进行机构的力学分析。
根据机构的受力情况，确定连杆的截面尺寸和材料，保证机构的刚度和强度。
最后，进行机构的优化设计。
考虑机构的性能要求和制造要求，对机构进行优化设计，提高机构的工作效率和使用寿命。
在平面连杆机构的设计中，还需要考虑机构的动力学问题。
机构的动力学分析包括静力学分析和动力学分析两个方面。
静力学分析是指在机构静止或静力平衡状态下，对机构受力和力矩进行分析。
动力学分析是指在机构进行运动时，对机构的加速度、速度和位移进行分析。
通过对机构的动力学分析，可以确定机构的惯性力和惯性矩，从而确定机构的动态特性和振动特性。
总之，平面连杆机构的分析与设计是一项复杂而重要的工作。
在进行分析与设计时，需要考虑机构的类型和功能，进行运动分析和力学分析，优化设计和动力学分析。
通过合理的分析与设计，可以使机构具有较好的工作性能和使用寿命，满足各种工程应用的要求。
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。
连杆机构及其设计知识点
连杆机构及其设计知识点连杆机构作为一种常见的机械传动装置，在工程设计中起到了重要的作用。
它由多个连杆和连接件组成，能够将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动。
本文将介绍连杆机构的定义、分类、工作原理以及设计中需要注意的知识点。
一、连杆机构的定义连杆机构是由多个连杆和连接件组成的机械传动装置。
它通过连接不同的连杆，使其在特定的轨迹上进行运动，并实现不同的机械功能。
二、连杆机构的分类根据连杆的数量和类型，连杆机构可以分为四种基本类型：曲柄滑块机构、摇杆机构、滑块机构和翼型机构。
1. 曲柄滑块机构曲柄滑块机构由曲柄、连杆和滑块三部分组成。
曲柄通过旋转产生连杆的运动，滑块在连杆的控制下做往复直线运动。
曲柄滑块机构广泛应用于发动机、压力机、锻压机等设备中。
2. 摇杆机构摇杆机构由摇杆和连接件组成。
摇杆以一端固定，另一端通过连接件完成与其他部件的连接。
摇杆机构可将旋转运动转换为另一种旋转运动或直线运动。
摇杆机构常见于挖掘机、摇摆门等设备中。
3. 滑块机构滑块机构由滑块和连杆组成，滑块在连杆的控制下沿直线轨迹运动。
滑块机构广泛应用于自动化机械、冲床等领域。
4. 翼型机构翼型机构是由翼型件和其他连杆组成的机构，它可以实现翼型件的曲面运动。
翼型机构常见于飞机的机翼结构设计中。
三、连杆机构的工作原理连杆机构的工作原理是基于连杆间的运动转换关系。
通过调整连杆的长度、夹角和固定点的位置，可以实现不同形式的运动转换。
工程设计中，需要根据实际需求选择合适的机构类型和参数。
四、连杆机构设计的知识点在进行连杆机构的设计时，需要注意以下几点：1. 连杆长度的选择：连杆的长度决定了机构的运动幅度和速度。
通过合理选择连杆的长度，可以满足设计要求。
2. 连杆夹角的确定：连杆夹角决定了机构传动比和输出运动的特性。
在设计过程中，需要根据具体场景选择合适的夹角。
3. 连杆的材料选择：连杆的材料应具有足够的强度和刚度，以满足机构运动的要求。
连杆机构的动力学分析与优化设计
连杆机构的动力学分析与优化设计连杆机构是一种常见的机械传动装置，它由若干个连杆组成，通过铰链连接在一起。
连杆机构广泛应用于各个领域，如发动机、泵浦、机床等，对于实现复杂运动和力学传递起到重要的作用。
本文将对连杆机构的动力学分析与优化设计进行探讨。
一、连杆机构的动力学分析连杆机构的动力学分析是研究其运动规律和受力分布的过程。
在动力学分析中，我们可以通过构建连杆机构的运动学方程和受力方程来描述其运动和受力情况。
1. 运动学方程运动学方程描述了连杆机构中各个连杆的位置和速度之间的关系。
通过连杆机构的几何形状和运动特点，我们可以推导出各个连杆的位置和速度方程。
运动学方程的求解可以帮助我们了解连杆机构的运动规律和运动参数。
2. 受力方程受力方程描述了连杆机构中各个连杆受力的情况。
通过对各个铰链点的受力平衡条件的分析，我们可以得到连杆机构中各个连杆的受力方程。
受力方程的求解可以帮助我们了解连杆机构中各个连杆的力学特性，为优化设计提供基础。
二、连杆机构的优化设计连杆机构的优化设计旨在提高其性能和效率。
在连杆机构的优化设计中，我们可以从以下几个方面进行改进。
1. 结构优化连杆机构的结构优化包括选取合适的连杆尺寸和形状，以及确定连杆的连接方式。
通过对连杆机构结构的优化设计，可以减小其重量和体积，提高其刚度和强度，从而提高整个机构的性能。
2. 运动特性优化连杆机构的运动特性优化包括提高其运动平稳性和运动精度。
在优化设计过程中，可以通过调整连杆的长度比例和位置布局，以及选用合适的铰链点来改善连杆机构的运动特性。
运动特性优化可以使连杆机构实现更加精确和稳定的运动。
3. 动力优化连杆机构的动力优化包括提高其传动效率和降低能耗。
在优化设计过程中，可以选用合适的传动形式和传动参数，以及减小传动过程中的能量损失来改善连杆机构的动力性能。
动力优化可以提高连杆机构的整体效率，并减少对能源的消耗。
三、连杆机构的应用领域连杆机构广泛应用于各个领域，如发动机、泵浦、机床等。
连杆机构和凸轮机构分析和设计
连杆机构和凸轮机构分析和设计1.连杆机构连杆机构是若干刚性构件用低副连接而成的机构，故又称为低副机构。
连杆机构分为平面连杆机构和空间连杆机构两大类，本文主要讨论平面连杆机构，而平面连杆机构中结构最简单、应用最广泛的是四杆机构。
1.1平面四杆机构的基本类型全部运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是四杆机构的最基本型式。
在此机构中，固定不动的构件AD称为机架；与机架相连接的杆件AB、CD称为连架杆，其中能作整周回转运动的连架杆（AB）称为曲柄，只能在一定范围内作往复摆动的连架杆（CD）称为摇杆；机构中作平面运动的构件BC称为连杆。
铰链四杆机构根据其两连架杆的不同运动情况，又可分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
1.2平面四杆机构有曲柄的条件铰链四杆机构有曲柄的条件为：1）最短杆和最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和；2）最短杆连架杆或机架。
当最短杆为连架杆时，该铰链四杆机构成为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，成为双曲柄机构；当最短杆不为连架杆或机架（即最短杆为连杆）时，铰链四杆机构中无曲柄，此时称为双摇杆机构。
1.3压力角和传动角1）压力角铰链四杆机构中，如果不考虑构件的惯性力和铰链中的摩檫力，则原动件AB通过连杆BC作用到从动件CD上的力F将沿BC方向，该力的作用线与受力点C的绝对速度v c所夹的锐角δ称为压力角。
为使机构传动灵活，效率高，要求F t越大越好，即要求压力角δ越小越好。
2）传动角压力角的余角称为传动角，由上面分析可知，传动角θ愈大（压力角δ愈小）对传动愈有利。
所以，为了保证所设计的机构具有良好的传动性能，通常应使最小传动角θmin大于等于40°，在传递力矩较大的情况下，应使θmin大于等于50°。
（当传动角θ=0°时机构所处的位置为死点位置，也就是从动件与连杆共线的位置。
）2.凸轮机构及其设计凸轮机构是含有凸轮的一种高副机构。
凸轮是一个具有曲面轮廓的构件，一般多为原动件（有时为机架）；当凸轮为原动件时，通常作等速连续转动或移动，而从动件则按预期输出特性要求作连续或间歇的往复摆动、移动或平面复杂运动。
连杆机构及设计
连杆机构的稳定性分析
01
连杆机构的稳定性是指在一定条件下，机构能够保持其平衡状 态的能力。
02
稳定性分析是连杆机构设计中的重要环节，可以通过静态分析
和动态分析进行评估。
连杆机构的稳定性受到多种因素的影响，如驱动力、阻力和机
03
构参数等。
05 连杆机构的实例分析
实例一：汽车发动机的连杆机构分析
连杆机构组成
连杆机构的传力分析
连杆机构的传力路径
01
分析连杆机构中力的传递路径和方式，了解其传力特性和效率。
连杆机构的传力性能
02
通过计算和分析连杆机构的传力性能，了解其传力效果和优化
方向。
连杆机构的传力损失
03
研究连杆机构在传力过程中的能量损失和效率问题，提出优化
措施。
03 连杆机构的设计
连杆机构的设计原则
工作原理
通过连杆机构的运动，将主轴的旋转运动转化为工作台的往复直线 运动或旋转运动，完成工件的切削、磨削、铣削等加工过程。
特点
传动精度高，刚性好，能够承受较大的切削力和转矩。
06 总结与展望
总结
01
02
03
04
连杆机构在机械工程中具有广 泛应用，如内燃机、压缩机、
印刷机等。
连杆机构设计需要综合考虑运 动学、动力学、强度和刚度等
，力求实现经济效益最大化。
连杆机构的设计流程
1. 明确设计要求
根据实际需求，明确连杆机构的设计任务和目标，包括运 动轨迹、传动效率、可靠性等方面的要求。
2. 选择合适的连杆机构类型
根据设计要求，选择合适的连杆机构类型，如曲柄摇杆机 构、双曲柄机构、双摇杆机构等。
3. 设计连杆机构
平面连杆机构及其设计
铰链四杆机构的演变— 变换机架
6. 定块机构
A 4
1
2 3
B
C
铰链四杆机构的演变— 变换机架
7. 摇块机构
B 1 A B 1 A
2 4 2 3
3 C
应用实例
A A 1 11 4 φ 4 A 1 4 A A 1 B 2 2 34 3 CC 3
4 C 摇块机构
自卸卡车举升机构
应用实例
自 卸 车
§8-3 平面四杆机构的基本知识
平面连杆机构的类型很多，一般的多杆机构可以看成 是由几个四杆机构所组成。平面四杆机构不仅应用广泛， 而且是多杆机构的基础。
§ 8-2
平面四杆机构的类型和应用
概念
由四个构件通过低副联接而成的平面连杆机构，称为四杆机构。 如果所有低副均为转动副，这种四杆机构就称为铰链四杆机构。
平面四杆机构的基本型式
即要求连杆能占据一系列预定位置 （又称刚体导引问题）。 小型电炉炉门的开闭机构
（2）满足预定的运动规律的要求 流量指示机构 牛头刨床机构 即满足两连架杆预定的对应位置要求 （又称实现函数的问题)；
满足给定行程速比系数K的要求等。
平面四杆机构的设计(2/6)
（3）满足预定的轨迹要求 即要求在机构的运动过程中，连杆上某些点的轨迹能满足预 定的轨迹要求。 例8-16 鹤式起重机 例8-17 搅拌机构
连杆机构的设计方法有：图解法、解析法和实验法。
平面四杆机构的设计(3/6)
1. 用作图法设计四杆机构 1.1 图解设计的基本原理 图解设计问题——作图求解各铰链中心的位置问题。
Ei
B
i
Fi
Ci
A
各铰链间的运动关系： 固定铰链 A、D ： 圆心 活动铰链 B、C ： 圆或圆弧
平面连杆机构和其设计
(三). 按两连架杆预定旳相应位置设计四杆机构
➢机构旳倒置原理
1. 已知两连架杆旳三位置来设计 2. 已知两连架杆旳四位置来设计 (点位归并法)
§8-5 多杆机构
1.多杆机构旳功用 （1）取得有利旳传动角 （2）取得较大旳机械利益 （3）变化从动件旳运动特征 （4）实现从动件带停歇旳运动 （5）扩大机构从动件旳行程 （6）使机构从动件旳行程可调 （7）实现特定要求下平面导引
连杆机构及其传动特点)
3. 平面连杆机构设计旳基本问题 选型：拟定连杆机构旳构造构成：构件数目，运动副类型、数目。 运动尺寸设计： 拟定机构运动简图旳参数：
转动副中心之间旳距离；移动副位置尺寸 (1).实现构件给定位置 (2).实现已知运动规律 (3).实现已知运动轨迹
4. 设计措施： (1).图解法 (2).解析法 (3).图谱法 (4).试验法
流量指示机构
牛头刨床机构
2. 满足预定旳连杆位置要求
即要求连杆能占据一系列预定位置（又称刚体导引问题）。
小型电炉炉门旳开闭机构
3. 实现给定旳运动轨迹 即要求在机构旳运动过程中，连杆上某些点旳轨迹能满足预定旳 轨迹要求。 鹤式起重机 搅拌机构
连杆机构旳设计措施：图解法、解析法、图谱法和试验法。
平面四杆机构旳设计
2
C
B
3
1
4
A
D
Crank-rocker
双曲柄机构
平行四边形机构 逆平行四边形机构
2
C
B
3
1 4
A
D
Crank-rocker
2
C
平面连杆机构的特点及设计
C
C2
C
C1
b
B
c
A
D
B
a
1 A
q
B2
d
D
B1
2
从动杆往复运动的平均速度不等的现象称为机构的 急回特性.
极位夹角q0
对应从动杆的两个极.cn限中国位最大置的,资料主库下动载件两相应位置所夹锐角.
行程速比系数
K=
V快 V慢
= V回
V工
= C2C1 / t回 C1C2 / t工
=
180º+ q
=
1 180º- q
•
人不能把金钱带入坟墓，但金钱却可 以把人 带入坟 墓。。1 7:21:23 17:21:2 317:21 Wednes day, March 23, 2022
•
没有激流就称不上勇进，没有山峰则 谈不上 攀登。 。22.3.2 322.3.2 317:21: 2317:2 1:23Ma rch 23, 2022
③
R
S
q
正弦机构
双转块机构
正弦机构
双移块机构
S
q 正切机构
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§3 平面四杆机构的基本知识
一、运动特性
1.平面四杆机构有曲柄的条件
（以曲柄摇杆机构为例） 设 AB 为曲柄, 且 a<d .
由 △BCD :
b+c>f 、 b+f >c 、 c+f >b 以 fmax = a + d ， fmin = d - a 代入并整理得：
=
b2
c2
- 2b c cosd
b
cosd = b2 c 2 2 a d cos - a 2 - d 2
平面连杆机构的运动分析和设计实用教案
P， Q： 其余两杆的长度
Grashof机构(jīgòu) ： 满足条件 Lmin + Lmax ≤ P ＋Q的机构(jīgòu)。
第15页/共57页
第十六页，共57页。
平面(píngmiàn)四杆机构存在曲柄的条 件
Lmin + Lmax ≤ P ＋Q 最短杆为机架或连架杆
动画链接(liàn jiē)
第23页/共57页
第二十四页，共57页。
讨论：机构(jīgòu)的初始装配状态与
可行域
在 机构的运动过程中是不会发生变化的原因
第24页/共57页
第二十五页，共57页。
急回运动
当曲柄等速回转的情况下，通常 (tōngcháng)把从动件往复运动速度快慢 不同的运动称为急回运动。
a21x1 a22 x2 ...... a2n xn b2
...........
an1x1 an2 x2 ...... ann xn bn
x , x ,..... x 其中
为 待求变量。
12
n
方 程组可以简写为
（ 5---5´）
Ax b
则 方程组的解为
（5---6）
x A1b
第38页/共57页
c (d a) b
acd b
两 两相加
动画演示
ac ab ad
最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和
a最短
第14页/共57页
第十五页，共57页。
补充：Grashof曲柄存在(cúnzài)条
件
Lmin + Lmax ≤ P ＋Q 则最短杆两端的转动(zhuàn dòng)副均为周转副；其余转 动(zhuàn dòng)副为摆转副。
《机械原理》第三章平面连杆机构及其设计
•
铰链四杆机构可以分为两大类：
1、不满足杆长条件时，不管取那个构件为机架，所组成 的机构都是双摇杆机构。
2、满足杆长条件时，最短构件相对于与它组成转动副的 构件可以作相对整周转动。
•站在连杆上观察：从位置1到位置2，
•E2 •F1 •B2 •C1
•F2 •C2
•A •D
•∠ABC增大， ∠BCD减小，即A点饶B点顺时针转动，D点饶C点顺时针转动 。
•(avi)
•连杆运动1
•(avi)
• •连杆运动2
•E1 •B1
•A
•F1 •E2 •C1
•B2
•(avi) •F2•C2
•D •A•′1
•
2.含一个移动副四杆运动链中转动副为整转副的 充分必要条件（曲柄滑块有曲柄的条件）
•a •b
•e
b-a>e b>a+e
•当 e=0时 b>a
•
•二、行程速度变化系数
1. 机构极位（极限位置） ：曲柄回转一周，与连杆两 次共线，此时摇杆分别处于 两个位置，称为机构极位。
2. 极位夹角：机构在两个 极位时，原动件所处两个位 置之间所夹的角θ称为极位 夹角。
•取最短杆 相邻的构件
为机架得曲 柄摇杆机构
•最短杆为 机架得双 曲柄机构
•取最短杆 对边为机架 得双摇杆机 构
•
特殊情况： 如果铰链四杆机构中两个构件长度相等且均为最短杆 1、若另两个构件长度不相等，则不存在整转副。 2、若另两个构件长度也相等， （1）当两最短构件相邻时，有三个整转副。 （2）当两最短构件相对时，有四个整转副。 例1' 课后3-3
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第8章连杆机构及其设计研究内容：1. 连杆机构及其类型与应用2. 平面四杆机构的基本特性3. 平面四杆机构的设计——图解法和解析法4. 平面多杆机构和空间连杆机构简介第1讲连杆机构及其类型与应用8.1.1 连杆机构及其传动特点8.1.2 平面四杆机构的类型8.1.3 平面四杆机构的应用连杆机构的应用实例：四足行走机，雨伞，假肢例铰链四杆机构曲柄滑块机构摆动导杆机构连杆机构的共同特点：⏹均有连杆：机构的原动件和从动件的运动都需要经过连杆来传动——连杆机构⏹均为低副 : 机构中的运动副一般均为低副——低副机构⏹构件杆状：机构中的构件多呈现杆的形状——杆。
用杆数命名，分四杆机构、六杆机构等连杆机构的传动特点优点： 缺点： ⏹ 运动链长，累积误差大，效率低；⏹ 惯性力难以平衡，动载荷大，不宜用于高速运动；⏹ 一般只能近似满足运动规律要求。
⏹ 运动副一般为低副；⏹ 构件多呈现杆的形状；⏹ 可实现多种运动变换和运动规律；⏹ 连杆曲线形状丰富，可满足各种轨迹要求。
⏹双摇杆机构 ： 等腰梯形机构1. 基本形式连架杆： 曲柄 摇杆转动副： 周转副 摆转副铰链四杆机构 ⏹曲柄摇杆机构⏹双曲柄机构 ： 平行四边形机构，逆平行四边形机构2. 演化形式演化方法：1）改变构件的形状及运动尺寸2）运动副的改变尺寸3）选用不同的构件为机架——机构的倒置4）运动副元素的逆换曲柄摇杆机构的应用：双曲柄机构的应用：⏹连杆直线轨迹运动；连杆姿态大变姿运动 ⏹等腰梯形机构：两摇杆同向摆动转向运动⏹一般双曲柄机构：连续匀速转动变换变速连续转动⏹平行四边形机构：两曲柄同速同向转动；连杆平动运动；连杆同圆轨迹运动 ⏹逆平行四边形机构：两曲柄反向相对运动；双摇杆机构的应用： ⏹连续转动变换往复摆动运动⏹往复摆动运动变换连续转动⏹ 连杆曲线实现运动轨迹要求第2讲平面四杆机构的基本特性（一）8.2.1 铰链四杆机构的周转特性8.2.2 铰链四杆机构的急回特性8.2.3 铰链四杆机构的轨迹特性8.2.4 铰链四杆机构的运动连续1. 铰链四杆机构有曲柄的条件（1）周转副的条件⏹最短杆长度＋最长杆长度≤其余两杆长度之和——杆长条件；⏹组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。
（2）铰链四杆机构有曲柄的条件⏹各杆长度应满足杆长条件；⏹最短杆为连架杆或机架。
2. 铰连四杆机构的杆长条件与类型（1）各杆长度满足杆长条件不等式的机构类型（2）各杆长度满足杆长条件等式的机构类型（3）各杆长度不满足杆长条件的机构类型急回运动——主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于摆出的平均速度的运动特性K =v 2v 1 = 180°+θ180°+θ结论：当机构存在极位夹角θ 时，机构便具有急回运动特性；且θ 角越大，K值越大，机构的急回性质也越显著。
1. 铰链四杆机构的急回运动（1）急回运动及行程速度变化系数K⏹慢进快回运动⏹快进慢回运动⏹无急回运动2. 四杆机构的急回运动在工程的应用（2）双曲柄机构的行程速度变化系数K =ωm ωo = （360°−φ1）α1（180°−α1）φ11. 曲柄摇杆机构的连杆曲线特性⏹连杆曲线的形状特性及应用⏹连杆曲线的尖点及交叉点特性及其应用⏹连杆曲线的对称特性及其应用2. 双摇杆机构的连杆曲线特性⏹封闭与非封闭连杆曲线⏹近似直线的连杆曲线8.2.3 铰链四杆机构的运动连续特性连杆机构的运动连续性——连杆机构在运动过程中能否连续实现给定的各个位置的特性（1）错位不连续——连杆机构设计时，出现要求从动件在两个不连通的可行域内连续运动的情况（2）错序不连续——连杆机构设计时，出现连杆不能按给定的顺序连续运动的情况结论：在设计四杆机构时，必须检查所设计机构是否满足运动连续性要求——检查是否存在错位、错序不连续问题，并考虑能否补救或其他方案。
第3讲平面四杆机构的基本特性（二）8.3.1 铰链四杆机构的传力特性8.3.2 演化形式四杆机构的基本特性1. 传动角及压力角压力角α ——不计摩擦及构件的重力和惯性力时，机构主动件作用于从动件上的力与其作用点的速度方向所夹的锐角。
传动角γ——连杆与从动件之间所夹的锐角，且γ ＝90°−α ≤90°。
1）传动角用来衡量机构的传力性能的优劣，应使γmin ≥ 40 ～50°。
2）最小传动交的确定：曲柄摇杆机构的γmin出现在主动件曲柄与机架共线的两位置之一。
2. 死点及其应用死点——机构的传动角γ＝0°时，主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使从动件转动的“顶死”现象的位置。
克服死点的方法: 借助于惯性闯过死点；采用相同机构错位排列。
8.3.2 演化形式四杆机构的基本特性由于演化形式四杆机构可以看作是由铰链四杆机构演化而来，所以由铰链四杆机构得出的基本特性的结论可以方便地应用到其他演化形式的四杆机上。
例偏置曲柄滑块机构第4讲平面四杆机构的设计——图解法8.4.1 连杆机构设计的基本问题8.4.2 平面四杆机构的图解设计8.4.1 连杆机构设计的基本问题根据给定的要求选定机构的型式，确定各构件的尺寸，同时还要满足结构条件、动力条件和运动连续条件等。
（1）满足预定的连杆位置要求要求连杆能占据一系列预定位置——刚体导引问题。
（2）满足预定的运动规律的要求满足两连架杆预定的对应位置要求——实现函数的问题。
满足给定行程速比系数K 的要求。
（3）满足预定的轨迹要求要求在机构的运动过程中连杆上某些点的轨迹能满足预定的轨迹要求。
8.4.1 连杆机构设计的基本问题图解法和解析法连杆机构设计的方法：图解法：直观、简单、快捷，对于要求机构满足的位置数目不多于三个时，设计也是十分方便的，其设计精度也能满足工作要求，并能为解析法精确求解和优化设计提供初始值，故具有很大的工程实用性。
1. 图解设计的基本思想对于四杆机构来说，当其铰链中心位置确定后，各杆的长度也就确定了。
用作图法设计四杆机构，就是利用各铰链之间相对运动的几何关系，通过作图确定各铰链的位置，从而定出各杆的长度。
四杆机构的图解设计的实质——用作图法确定各铰链中心的位置的问题：固定铰链：A、D活动铰链：B 、C2. 按连杆预定的位置设计四杆机构（1）已知活动铰链B、C 的位置，求固定铰链A、D 的位置——求作圆心法（2）已知固定铰链A、D的位置，求活动铰链B、C的位置——先作机构倒置，再用求作圆心法确定求解条件：当N=3时，有唯一解；当N=2时，有无穷解，此时可根据其他条件来选定一个解，工程应用多；当N=4时，可能有无穷解；当N=5时，可能有解或无解。
例汽车车库门启闭四杆机构的设计3. 按两连架杆预定的对应角位移设计四杆机构（2）按给定三对对应角位移设计（3）按给定多对对应角位移设计（1 ) 按给定二对对应角位移设计 —— 求作活动铰链C i 的位置问题方法：先选取原动件AB 的长度及其位置AB 1，再用反转法原理确定活动铰链C i 。
方法：先用点位归并法和反转法原理将活动铰链B i 的4个点变换为3个点，再求作C i 。
方法：实验图解法。
4. 按预定的轨迹设计四杆机构（1 ) 按预定轨迹上的五个点位设计方法：用点位归并法和反转法原理先确定活动铰链B i的位置，再确定活动铰链C i的位置（2）按预定轨迹上的多个点位设计方法：寻找连杆曲线图谱中与预定轨迹形状相似曲线和尺寸比关系进行设计（3）按预定的轨迹形状设计方法：借助于实验方法进行图解设计，依次确定活动铰链B i和C i的各位置。
5. 按给定的急回要求设计四杆机构方法：利用机构在极位时存在的几何关系∠C1AC2 = θ先作图确定出固定铰链A 的位置，再利用给定的其他辅助条件确定出活动铰链B 的位置。
第5讲平面四杆机构的设计（二）8.5.1 解析法设计的基本思想8.5.2 平面四杆机构的解析设计8.5.1 解析法设计的基本思想在用解析法设计四杆机构时，首先需建立包含机构各尺度参数和运动变量在内的解析式，然后根据已知的运动变量求机构的尺度参数。
方法特点：可借助于计算器或计算机求解，计算精度高，适应于对三个或三个以上位置设计的求解，尤其是对机构进行优化设计和精度分析十分有利。
8.5.2 平面四杆机构的解析设计1. 按预定的连杆位置设计四杆机构2. 按预定的运动轨迹设计四杆机构3. 按预定的连架杆运动规律设计四杆机构（1）按预定的两连架杆对应位置设计（2）按期望函数设计（3）按给定的急回运动要求设计第6讲平面多杆机构和空间连杆机构简介8.6.1 平面多杆机构的功用8.6.2 平面多杆机构的分类8.6.3 空间多杆机构简介说明：多杆机构的尺度参数较多，可以满足更为复杂的或实现更加精确的运动规律要求和轨迹要求，但其设计也较困难。
5）实现从动件带停歇的运动 （单停歇运动，双停歇运动）6）扩大机构从动件的行程7）使机构的从动件的行程可调8）实现特定要求下的平面导引 1）可获得较小的运动所占空间 2）取得有利的传动角 3）获得较大的机械利益 4）改变从动件的运动特性平面多杆机构有如下功用：（1 ) 多杆机构的分类（2）六杆机构的类型2）斯蒂芬森（Stephenson ）型，有三种。
1）按杆数目分：五杆、六杆、八杆机构等2）按自由度分：单自由度、两自由度和三自由度多杆机构1）瓦特（Watt ）型，有两种。
瓦特型 斯蒂芬森型（3）六杆机构的应用（1）空间连杆机构概述空间连杆机构——具有空间运动的连杆机构组成特点：具有空间运动的连杆；运动副用有空间运动副。
机构命名：常以杆数命名, 也常以所用运动副命名。
机构特点：用较少数目的构件实现空间复杂运动，结构紧凑，运动多样性和灵活性好，在工程实践中的应用越来越多。
但其分析和综合均较为复杂。
（2）万向铰链机构1）单万向铰链机构机构组成：由末端各有一叉的主、从动轴和中间“十”字构件铰接而成。
机构特点：可变角传动机构，两轴的平均传动比为1；但瞬时角速度比却不恒等于1，而是随时间变化的。
机构的运动特性：当主动轴Ⅰ以ω等速回转时，从动轴Ⅱ的ω2变化范围：1ω1cosα ≤ω2≤ω1/cosα其变化幅度与两轴夹角α有关，一般α≤30°。
2）双万向铰链机构双万向铰链机构的主、从动轴的角速度恒等的条件：⏹轴1、3和中间轴2应位于同一平面内；⏹轴1、3的轴线与中间轴2 的轴线之间的夹角相等；⏹中间轴的两端的叉面应位于同一平面内。
（3）其它空间连杆机构简介1）微创外科手术机械手2）Stewart平台。