第六章平面讲义连杆机构
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第六章平面连杆机构
精品jin
§6－1 平面四杆机构的基本型式及演化
应用实例： 内燃机、鹤式吊、火车轮、急回冲床、牛头刨床、 翻箱机、椭圆仪、机械手爪、开窗、车门、折叠伞、 折叠床、牙膏筒拔管机、单车等。 定义：由低副（转动、移动）连接组成的平面机构。 特征：有一作平面运动的构件，称为连杆。
特点： ①采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损
l3≤(l4 – l1)+ l2 → l1+ l3 ≤ l2 + l4
将以上三式两两相加的：
l2
C’
l2l3
l1≤ l2, l1≤ l3, AB为最短杆
l1≤ l4 B’ l1
A l1 l4 l4- l1
C”
l3
D
曲柄存在的条件：
1. 最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和 称为杆长条件。
2.连架杆或机架之一为最短杆。
平面四杆机构具有整转副→可能存在曲柄。
杆1为曲柄，作整周回转，必有两次与机架共线
则由△B’C’D可得：三角形任意两边之和大于第三边
l1+ l4 ≤ l2 + l3 则由△B”C”D可得：
l2≤(l4 – l1)+ l3 → l1+ l2 ≤ l3 + l4
最长杆与最短杆 的长度之和≤其 他两杆长度之和
曲柄摇杆机构 对心曲柄滑块机构
曲柄滑块机构
↓∞ 偏心曲柄滑块机构
s =l sin φ
φ
→∞
l
双滑块机构
正弦机构
(2)改变运动副的尺寸
(3)选不同的构件为机架
偏心轮机构
B
1
2 3
A
4C
曲柄滑块机构
B
1
2 3
A
4C
摆动导杆机构
导杆机构 转动导杆机构
应用实例:
6E
C
3
2
B 41
A 5
D
小型刨床
D
3
B2
形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。 ②改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。
③连杆曲线丰富。可满足不同要求。
缺点： ①构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低。 ②产生动载荷（惯性力），不适合高速。 ③设计复杂，难以实现精确的轨迹。
分类:
平面连杆机构 空间连杆机构
常以构件数命名： 四杆机构、多杆机构。 本章重点内容是介绍四杆机构。
一、平面四杆机构的基本型式:
基本型式－铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它
演变得到的。 名词解释：
连杆
曲柄—作整周定轴回转的构件； 曲柄 连杆—作平面运动的构件；
摇杆—作定轴摆动的构件；
连架杆—与机架相联的构件；
周转副—能作360 相对回转的运动副；
摇杆
摆转副—只能作有限角度摆动的运动副。 三种基本型式：
此时，铰链A为整转副。
若取BC为机架，则结论相同，可知铰链B也是整转副。
可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动
副都是整转副。
l2
C
B
A l1
l3
D
l4
当满足杆长条件时，说明存在整转副，当选择不同 的构件作为机架时，可得不同的机构。如：
曲柄摇杆、 双曲柄、 双摇杆机构。
6.1.2、急回运动和行程速比系数
摇杆的这种特性称为急回运动。用以下比值表示急回程度
K V 2 C1C 2
V1
C1C 2
t2 t1
t1 t2
180 180
所以可通过分析机构中是否存在θ 以及θ的大小来判断机构是否有急 回运动或运动的程度。
称K为行程速比系数。只要 θ ≠ 0 ， 就有 K>1
且θ越大，K值越大，急回性质越明显。 设计新机械时，往往先给定K值，于是: 180 K1
在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆
位于两个极限位置，简称极位。
此两处曲柄之间的夹角θ 称为极位夹角。
C2
θ 180°＋θωB
C C1
曲柄摇杆机构 3D
A
B1
DD
B2
当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置 摆到C2D。 所花时间为t1 , 平均速度为V1,那么有：
t1(18 0 )/V1C1C2 t1 C 1C2/1 ( 80)
B’
F’
C’
A’
E’
D’
G’
A
E
D
G
B
F
C
反平行四边形机构 --车门开闭机构
反向
（3）双摇杆机构 特征：两个摇杆 应用举例：铸造翻箱机构、风扇摇头机构
特例：等腰梯形机构－汽车转向机构
B’ C’
B
C
A
D
CC 电机
蜗轮 BBBA
D
A
AA D
EE
蜗蜗杆杆
C
B
风扇座
二、平面四杆机构的演化
(1) 改变构件的形状和运动尺寸
3
旋转式叶片泵
A 1B
4 D
2
C3
C
23
B 1
4D A
6E
惯性筛机构
特例：平行四边形机构 特征：两连架杆等长且平行，
连杆作平动
B B’
C C’
A
D
实例：火车轮 摄影平台 播种机料斗机构
天平
C
B
C
B
A
D
AB = CD BC = AD
A BB
D C
耕地
料斗
平行四边形机构在共线位置出现运 动不确定。采用两组机构错开排列。
（1）曲柄摇杆机构
特征：曲柄＋摇杆
作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。
如雷达天线。
CC
2 33
3
B1 4ห้องสมุดไป่ตู้D
A
雷达天线俯仰机构 曲柄主动
（2）双曲柄机构 特征：两个曲柄
3
2
4
2
1
4
1 摇杆主动
缝纫机踏板机构
作用：将等速回转转变为等速或变速回转。
应用实例：如叶片泵、惯性筛等。
1
AB D C2
摇块机构
A1 B
42
A
4C
导杆机构
C3
A
44A
1 B
2
3C
直动滑杆机构 手摇唧筒
这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的 方法称为： 机构的倒置
例：选择双滑块机构中的不同构件 作为机架可得不同的机构
2 1
3 4
正弦机构
2
1 4
3
椭圆仪机构
§6－2
平面四杆机构的基本知识
6.2.1 、 平面四杆机构有曲柄的条件
C
C2
4 C1
1
A
牛头刨床
(3)选不同的构件为机架
B
1
2 3
A
4C
曲柄滑块机构
B
1
2 3
A
4C
摇块机构
B
1
2 3
A
4C
导杆机构
C3
4
2
B
A 1
应用实例
44
4AAAAAφ
111 11
CC 3334
22 B
自卸卡车举升机构
(3)选不同的构件为机架
B
1
2 3
A
4C
曲柄滑块机构
B
1
2 3
B
1
2 3
A
4C
K1
6.2.3、四杆机构的压力角、传动角和死点 压力角：
从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。 切向分力: F’= Fcosα=Fsinγ
法向分力: F”= Fcosγ γ↑→ F’↑→对传动有利。
当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C2D,置摆到
C1D，所花时间为t2 ,平均速度为V2 ,那么有：
t2(18 0)/
C2
C1
V2 C1C2 t2
C 1C 2/1 ( 8 0 )
A
B1
D
因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动的时间不一 样，平均速度也不等。
180°-θ
显然：t1 >t2 V2 > V1
精品jin
§6－1 平面四杆机构的基本型式及演化
应用实例： 内燃机、鹤式吊、火车轮、急回冲床、牛头刨床、 翻箱机、椭圆仪、机械手爪、开窗、车门、折叠伞、 折叠床、牙膏筒拔管机、单车等。 定义：由低副（转动、移动）连接组成的平面机构。 特征：有一作平面运动的构件，称为连杆。
特点： ①采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损
l3≤(l4 – l1)+ l2 → l1+ l3 ≤ l2 + l4
将以上三式两两相加的：
l2
C’
l2l3
l1≤ l2, l1≤ l3, AB为最短杆
l1≤ l4 B’ l1
A l1 l4 l4- l1
C”
l3
D
曲柄存在的条件：
1. 最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和 称为杆长条件。
2.连架杆或机架之一为最短杆。
平面四杆机构具有整转副→可能存在曲柄。
杆1为曲柄，作整周回转，必有两次与机架共线
则由△B’C’D可得：三角形任意两边之和大于第三边
l1+ l4 ≤ l2 + l3 则由△B”C”D可得：
l2≤(l4 – l1)+ l3 → l1+ l2 ≤ l3 + l4
最长杆与最短杆 的长度之和≤其 他两杆长度之和
曲柄摇杆机构 对心曲柄滑块机构
曲柄滑块机构
↓∞ 偏心曲柄滑块机构
s =l sin φ
φ
→∞
l
双滑块机构
正弦机构
(2)改变运动副的尺寸
(3)选不同的构件为机架
偏心轮机构
B
1
2 3
A
4C
曲柄滑块机构
B
1
2 3
A
4C
摆动导杆机构
导杆机构 转动导杆机构
应用实例:
6E
C
3
2
B 41
A 5
D
小型刨床
D
3
B2
形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。 ②改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。
③连杆曲线丰富。可满足不同要求。
缺点： ①构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低。 ②产生动载荷（惯性力），不适合高速。 ③设计复杂，难以实现精确的轨迹。
分类:
平面连杆机构 空间连杆机构
常以构件数命名： 四杆机构、多杆机构。 本章重点内容是介绍四杆机构。
一、平面四杆机构的基本型式:
基本型式－铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它
演变得到的。 名词解释：
连杆
曲柄—作整周定轴回转的构件； 曲柄 连杆—作平面运动的构件；
摇杆—作定轴摆动的构件；
连架杆—与机架相联的构件；
周转副—能作360 相对回转的运动副；
摇杆
摆转副—只能作有限角度摆动的运动副。 三种基本型式：
此时，铰链A为整转副。
若取BC为机架，则结论相同，可知铰链B也是整转副。
可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动
副都是整转副。
l2
C
B
A l1
l3
D
l4
当满足杆长条件时，说明存在整转副，当选择不同 的构件作为机架时，可得不同的机构。如：
曲柄摇杆、 双曲柄、 双摇杆机构。
6.1.2、急回运动和行程速比系数
摇杆的这种特性称为急回运动。用以下比值表示急回程度
K V 2 C1C 2
V1
C1C 2
t2 t1
t1 t2
180 180
所以可通过分析机构中是否存在θ 以及θ的大小来判断机构是否有急 回运动或运动的程度。
称K为行程速比系数。只要 θ ≠ 0 ， 就有 K>1
且θ越大，K值越大，急回性质越明显。 设计新机械时，往往先给定K值，于是: 180 K1
在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆
位于两个极限位置，简称极位。
此两处曲柄之间的夹角θ 称为极位夹角。
C2
θ 180°＋θωB
C C1
曲柄摇杆机构 3D
A
B1
DD
B2
当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置 摆到C2D。 所花时间为t1 , 平均速度为V1,那么有：
t1(18 0 )/V1C1C2 t1 C 1C2/1 ( 80)
B’
F’
C’
A’
E’
D’
G’
A
E
D
G
B
F
C
反平行四边形机构 --车门开闭机构
反向
（3）双摇杆机构 特征：两个摇杆 应用举例：铸造翻箱机构、风扇摇头机构
特例：等腰梯形机构－汽车转向机构
B’ C’
B
C
A
D
CC 电机
蜗轮 BBBA
D
A
AA D
EE
蜗蜗杆杆
C
B
风扇座
二、平面四杆机构的演化
(1) 改变构件的形状和运动尺寸
3
旋转式叶片泵
A 1B
4 D
2
C3
C
23
B 1
4D A
6E
惯性筛机构
特例：平行四边形机构 特征：两连架杆等长且平行，
连杆作平动
B B’
C C’
A
D
实例：火车轮 摄影平台 播种机料斗机构
天平
C
B
C
B
A
D
AB = CD BC = AD
A BB
D C
耕地
料斗
平行四边形机构在共线位置出现运 动不确定。采用两组机构错开排列。
（1）曲柄摇杆机构
特征：曲柄＋摇杆
作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。
如雷达天线。
CC
2 33
3
B1 4ห้องสมุดไป่ตู้D
A
雷达天线俯仰机构 曲柄主动
（2）双曲柄机构 特征：两个曲柄
3
2
4
2
1
4
1 摇杆主动
缝纫机踏板机构
作用：将等速回转转变为等速或变速回转。
应用实例：如叶片泵、惯性筛等。
1
AB D C2
摇块机构
A1 B
42
A
4C
导杆机构
C3
A
44A
1 B
2
3C
直动滑杆机构 手摇唧筒
这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的 方法称为： 机构的倒置
例：选择双滑块机构中的不同构件 作为机架可得不同的机构
2 1
3 4
正弦机构
2
1 4
3
椭圆仪机构
§6－2
平面四杆机构的基本知识
6.2.1 、 平面四杆机构有曲柄的条件
C
C2
4 C1
1
A
牛头刨床
(3)选不同的构件为机架
B
1
2 3
A
4C
曲柄滑块机构
B
1
2 3
A
4C
摇块机构
B
1
2 3
A
4C
导杆机构
C3
4
2
B
A 1
应用实例
44
4AAAAAφ
111 11
CC 3334
22 B
自卸卡车举升机构
(3)选不同的构件为机架
B
1
2 3
A
4C
曲柄滑块机构
B
1
2 3
B
1
2 3
A
4C
K1
6.2.3、四杆机构的压力角、传动角和死点 压力角：
从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。 切向分力: F’= Fcosα=Fsinγ
法向分力: F”= Fcosγ γ↑→ F’↑→对传动有利。
当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C2D,置摆到
C1D，所花时间为t2 ,平均速度为V2 ,那么有：
t2(18 0)/
C2
C1
V2 C1C2 t2
C 1C 2/1 ( 8 0 )
A
B1
D
因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动的时间不一 样，平均速度也不等。
180°-θ
显然：t1 >t2 V2 > V1