第五章 平面连杆机构解析
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铰链四杆机构的组成与分类1
C、反平行双曲柄机构 D、不等长双曲柄机构
3、曲柄摇杆机构中，以曲柄为主动件，若摇杆长改变，则摇杆摆动的幅度将
Ａ、变大 Ｂ、变小 Ｃ、基本不变 Ｄ、不能确定
4、下例关于曲柄摇杆的机构的叙述正确的是
Ａ、只能以曲柄为主动件
Ｂ、摇杆不可以作主动件
Ｃ、主动件既可以作整圈旋转运动也可以作往复移动 Ｄ、以上都不对
C
2
B
3
1
A
4
D
（一)、曲柄摇杆机构 特点：两连架杆一个是曲柄（整周转）；一个是摇杆（摆动）
应用：
雷达
缝纫机
(二)、双曲柄机构
特点：两连架杆都是曲柄（整周转） 主动曲柄匀速转，从动曲柄变速转
平行双曲柄机构：对边平行且相等 特点：主、从动曲柄匀速且相等
反向平行双曲柄机构：对边相等但不平行
机构、 机构及 机
构三种基本类型。
5、对面杆件长度
的铰链四杆机构称为平行双曲柄机构，其又可
分为
双曲柄机构与
双曲柄机构。
【基础练习】
1、铰链四杆机构中各构件的连接是
A、刚性连接 B、转动副 C、移动副 D、螺旋副
2、下面将主动件的连续回转运动转变为从动件的往复摆动的是
A、曲柄摇杆机构 B、双曲柄机构 C、双摇杆机构 D、平行四边形
(三)、双摇杆机构 特点：两连架杆都是摇杆（摆动）
【考点填空】
1、平面连杆机构是由一些刚性构件用
和
相互连接而成，
故又称为
，它能实现一些较复杂的
运动。
2、当平面四杆机构中的运动副都是
时，此机构称为铰链四杆机构。
3、在铰链四杆机构中相对静止的构件称为
，不与机架直接相连的构件
机械原理平面连杆机构解析综合
P2 x
0.866 D12 0.5
0
0.5 1.634
0.866 1.366
0
1
0.5 0.866 A3.366
D13B10.8606
0.5 0
0.634
1
B2
B3
求(xC2 ,yC2)和(xC3 ,yC3)与(xC1 ,yC1)的关系
xC2
xC1
yC
2
D12
yC1
1 1
注意：共有2个未知量：xC1 、yC1 n=4（给定连杆4个位置）时可得一组确定解。
滑块的导路方向线与x轴的正向夹角为
tgδ y C2 y C1 xC2 xC1
例1 设计一曲柄滑块机构，要求能导引连杆平面通过以
下三个位置：P1(1.0,1.0); P2(2.0, 0); P3(3.0, 2.0), 12=30°
第五章 连杆机构的分析与综合
平面连杆机构运动设计的基本问题与方法
1、基本问题
尺度综合
平面连杆机构运动设计：在型综合的基础上，根据机构所
要完成的功能而提出的设计条件（运动条件，几何条件和传力 条件等），确定机构的运动学尺寸，画出机构运动简图。
1）实现已知运动规律问题 如实现刚体导引及函数生成功能， 或要求输出件具有急回特性等。
yQi
xQ1
sin θ1i
yQ1 cos θ1i
yOi
刚体位 移矩阵
xQi
xQ1
y Qi
D1i
y
Q1
1
1
(5—3)
cosθ1i sin θ1i D1i sin θ1i cos θ1i
0
0
x pi x p1 cos θ1i y p1 sin θ1i
机械原理第五章 连杆机构设计
4. 曲柄滑块机构存在曲柄的条件
根据曲柄摇杆机构的演化过程及曲柄摇杆机构曲柄存在的 条件，机架为无穷大+偏距e，则有： 偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件：
a
b
① a＋e≤b； ② a为最短杆。
若偏距=0，则得对心曲柄滑块机构有曲柄的条件：
① a≤b； ② a为最短杆。
例5-1 图示铰链四杆机构，lBC=50mm，lCD=35mm， lAD=30mm，AD为机架，若为曲柄摇杆机构， 试讨论lAB的取值范围。
机械原理 第五章 平面连杆机构及其设计
§5-1 平面连杆机构的应用及传动特点
§5-2 平面四杆机构的类型和应用
§5-3 平面四杆机构的一些共性问题 §5-4 平面四杆机构的设计
§5-1 平面连杆机构的应用及传动特点
应用举例 如：四足机器人（图片、动画）、内燃机中的曲柄滑块机构、 汽车刮水器、缝纫机踏板机构、仪表指示机构等。
锻压机肘杆机构
可变行程滑块机构
汽车空气泵
单侧曲线槽导杆机构
3）可用于远距离操纵、重载机构，如：自行车手闸机构，挖掘 机等。 4）连杆曲线丰富，可实现特定的轨迹要求，如：搅拌机构， 鹤式起重机等。
挖掘机
搅拌机构
鹤式起重机
二、平面连杆机构的缺点 1）运动副中的间隙会造成较大累积误差，运动精度较低。 2）多杆机构设计复杂，效率低。 3）多数构件作变速运动，其惯性力难以平衡，不适用于高速。 多杆机构大都是四杆机构组合或扩展的结果。 六杆机构及六杆机构的实际应用 本章介绍四杆机构的分析和设计。
1）最短杆长度＋最长杆长度≤其余两杆长度之和；（杆长条件） 2）组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。 2. 铰链四杆机构存在曲柄的条件
1）各杆长度应满足杆长条件； 2）最短杆为连架杆或机架。
平面连杆机构教学课件
二级平面连杆机构
二级平面连杆机构包括曲柄滑块机构等，以及 它们的运动学分析。
三级平面连杆机构
三级平面连杆机构适用于冲压机、冲床和锻压 机等机械，拥有较为复杂的运动学规律。
四级平面连杆机
四级平面连杆机构适用于各种工业生产中，如 机械装配、物料搬运、等等。
平面连杆机构的合成和综合分析
1 平面连杆机构的合成
稳定性的前提下寻找最佳设计。
3
运动曲线分析
分析平面连杆机构的运动轨迹及其变 化规律，为控制机构作图、仿真分析 提供基础和保证。
平面连杆机构的动力学分析与工作空间 分析
动力学分析
动力学分析即对平面连杆机构的运动和力学特性 进行分析，包括机构加用于确定机械臂或手的可达范围， 进而确定其适用范围并对其进行应用设计。
平面连杆机构的运动模拟实例和应用 案例分析
运动模拟实例
机构仿真可以模拟机构的运动和特性，方便学者学习和掌握各种连杆机构的运动规律和性能 特点。
应用案例分析
应用案例分析是指将平面连杆机构应用于实际装配过程中，分析运动规律和参数变化，验证 其在实践中的可行性。
平面连杆机构的未来发展方向
1 智能平面连杆机构 2 新型传动机构
按照杆件数目和传动方式可分为4级，每个级别的杆件排列和传动方式都有不同，适用于不 同场景。
平面连杆机构的应用
平面连杆机构广泛应用于各种机械传动系统中，如汽车发动机、内燃机和局部机器人等。
平面连杆机构的运动学分析
平面连杆机构的运动分析
连杆机构的运动分析主要是通过绘制运动学图， 根据杆件之间的运动联系来说明机构的运动规 律。
平面连杆机构教学课件 PPT
欢迎来到平面连杆机构的教学课件。本课程将深入浅出地介绍平面连杆机构 的基础知识和应用，包括运动学、动力学、力学、杆长比等方面的内容。
第五章机构的组成及平面连杆机构
2
1
4
3
5
E
F
未去掉虚约束时
2 1
3
E 5
F 4
F3n2pLpH34260 ?
附加的构件5和其两端的转动副E、F提供的自由度
F3122 1 即引入了一个约束，但这个约束对机构的运动不起实际 约束作用，为虚约束。去掉虚约束后
F3n2pLpH33241
⑶ 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合
B2
E
C
第五章 机构的组成及平面连杆
机构
平面机构运动简图 自由度 铰链四杆机构的基本形式 平面连杆机构曲面存在的条件 急回特性 死点 平面连杆机构的设计 三心定理及应用 平面机构的组成原理及结构分析
组成机构的所有构件都在一个或几个相 互平行平面中运动的机构称平面机构，否 则称空间机构。工程中常见的机构一般都 是平面机构。
31
2
4
1 2
3
1
2 3
两个转动副
4
两个转动副
两个转动副
平面机构自由度计算（4）
构件2、3、4在铰链 C处构成复合铰链， 组成两个同轴回转副 而不是一个回转副， 所以，总的回转副数 是PL=7，而不是PL=6，
F 35 27 0 1
（2） 局部自由度
定义：
不影响整个机构运动的局部独立运动。 对整个机构其他构件运动无关的自由度。
D4 E
B3
1
2
5 F
6
7 G
8 K 9
A C
H
I
局部自由度
D4 E
B3
1
2
5 F
6
7 G
A C
H
I
复合铰链
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
平面连杆机构的运动分析
1
位置分析
通过几何和三角学的方法，确定各个连
速度分析
2
杆和转轴的位置。
计算各个部件的速度，了解机构的运动
特性。
3
加速度分析
研究连杆的加速度，对机械系统的稳定 性和性能影响重大。
平面连杆机构的设计原则
力学平衡Biblioteka 确保各个连杆和转轴保持力学平衡，避免不必 要的应力。
优化尺寸
选择合适的尺寸和比例，以提高系统的性能和 耐久性。
机械原理-平面连杆机构及设计
探索机械原理中的平面连杆机构，深入了解其组成部分、运动分析、设计原 则、类型和应用领域。
什么是平面连杆机构
平面连杆机构是由连杆和旋转副组成的机械装置，用于转换直线运动和旋转运动。它被广泛应用在各种机械设 备和工具中。
平面连杆机构的组成部分
• 连接杆：用于连接各个部件并传递力和运动。 • 转轴：提供连杆的旋转运动。 • 摩擦面或球面：减小连杆关节的摩擦。 • 约束物：限制连杆的自由运动。
减小摩擦
使用适当的润滑和设计摩擦减小装置，提高效 率。
动态平衡
通过合理设计和调整质量分布，减少系统的振 动。
常见的平面连杆机构类型
滑块曲柄机构
由连接杆、连杆、中心轴和滑块 组成，广泛应用在汽车和机床。
钟摆式机构
采用钟摆原理，具有稳定的运动 轨迹，用于摆锤和钟表。
平行连杆机构
通过平行排列的连杆传递运动和 力，在工程和自动化领域有广泛 应用。
平面连杆机构的应用领域
1 工业生产设备
机械加工、装配线和工厂自动化。
3 家庭用具
打印机、洗衣机和电动工具。
2 交通运输工具
汽车、火车和航空器。
平面连杆机构综合的解析法
1 0 1 0 1 0.5 0 0 1
(取a0x,a0y为0,0)
A2=d112d132+d212d232+(1-d112)a0x-d212a0y =1×1+0×(-0.5)+0+0 =1 B2=d122d132+d222d232+(1-d222)a0y-d122a0x=0×1+(1×(-0.5)=-0.5 C2=d132a0x+d232a0y-(d1322+d2322)/2=1×0-0.5×0-(12+0.52)/2=1.25/2
2 2 3 0.086 2.182 2 2 2 2 3 0.86 2.06 2 2
2 2 C3=d133a0x+d233a0y-(d1332+d2332)/2 (3 0.086 ) / 2 4.5
第五章
平面连杆机构综合的解析法
可得方程组:
a1x A2 a1 y B2 C2 a1x A3 a1 y B3 C3
在这个方程组里面，可以用a1（a1x，a1y）来表示a2（a2x，a2y），a3
代回到定长方程中，消去a2，a3。
在定长方程中，还有a0和a1，共4个未知数，但只有两个方程。 如何解？ 选定定铰点坐标a0（a0x，a0y），解出a1（a1x，a1y），所以 方程有无数组解。
第五章
平面连杆机构综合的解析法
第五章
平面连杆机构综合的解析法
（1）有曲柄准则 曲柄存在准则：最短杆与最长杆之和≤其余两 杆长度之和； 在此条件下，取最短杆或与最短杆相邻接的构 件作机架，必有曲柄。 （2）运动连续性准则 (3)运动的顺序准则
平面机构运动综合中,应符合 规定的运动顺序要求。
机械设计基础-平面连杆机构
平面连杆机构的运动分析
运动分析是设计平面连杆机构中的重要步骤，通过分析各部件的运动规律和 约束关系，可以确定机构的性能和工作范围。
实例与案例分析
案例一
设计一个机械手臂，使其能够在不同位置和角度进 行精确定位。
案例二
设计一个车门开闭机构，使其能够平稳地打开和关 闭。
机械设计基础-平面连杆机构
这个幻灯片将介绍平面连杆机构的基本知识，包括组成、作用、种类、设计 要点、运动分析以及实例与案例分析。
平面连杆机构简介
平面连杆机构是一种常见而重要的机械传动机构，它由连杆、铰链和机构连接件组成，用于将旋转运动转化为 直线运动或相反。
平面连杆机构的组成
连杆
起支撑作用，将旋转运动转化为直线运动。
由滑块和曲杆组成，常用于发动 机的活塞连杆传动。
四连杆机构
由四个连杆组成，常见于机械手 臂和门的开闭机构。
平面伸缩杆机构
通过类似电车接触网的结构实现 伸缩变形。
平面连杆机构的设计要点
1
连杆比例设计
确定连杆的比例关系以实现所需的运动。
铰链选型
2
选择合适的铰链类型和尺寸以满足设计
要求。
3
机构连接方式
选择适当的机构连接件和连接方式以保 证机构的稳定性。
铰链
连接连杆和机构连接件，使其能够相对运动。
机构连接件
固定在机构上，用于连接铰链和机构化为直线运动或相反。
2 传递力量
通过连杆将动力从一个地方传递到另一个地方。
3 控制位置
通过调整连杆的长度和角度来控制机构的位置。
平面连杆机构的种类
滑块曲杆机构
平面连杆机构基本特性的教学解析：
也 Ｒ Ｂ 的位 置 尽 可 能地 高 。基 于 此 ，猜 想 当Ｂ Ｈ点 点运 动 到
图２ 的 时，压 力角 最 大 （ 动 角最 小 ） 。 中 传
证 明 ：过Ｂ 点作 导路 的垂 线Ｂ ，垂足 为 Ｅ 。过Ａ Ｅ 点 点作 导路 的平 行 线 交直 线Ｂ 于 Ｄ 。显然Ｄ ＝ 。设 曲柄 Ａ 与 导 Ｅ 点 Ｅｅ Ｂ 路方 向 （ 即水 平方 向）的夹 角 为 。 在 △Ｂ Ｅ ，根 据对 顶 角 的定义 ， ／Ｂ Ｅ ａ。 Ｃ中 Ｃ＝
长度 Ａ ＝ ，连 杆 长度Ｂ ＝ ２ ＢＩ １ ＣＩ。
Ｂ３
与 曲柄 共 线 ，此 时 连 杆 给 从动 件 曲柄 的力 通 过 曲柄 的 转 动 中 心 ， 因此 不 能 产 生 力 矩作 用 ，从 而 此 时 曲柄 不 能 转 动 。这 种 现 象 被 称 为 死 点 。此 时 的压 力 角 等 于９ 。 ， 传 Ｏ 动角 等 于０ 。在 实 际工程 中 ，死 点有 时在 某 种程 度 上 是 。 有 利 的 ，像 飞 机 起 落 架 、夹 紧 装 置等 ；有 时 死 点又 是 不
空 回行 程 的速 度 大 于 工 作 行 程 ，这 就 是 连 杆 机 构 的 急 回 特 性 。通常 用 行程 速 比变化 系 数 来 衡量 急 回特 性 ，定义
Ｋ ： —８０ １ ＋Ｏ
—
Ｂ＝ ２ ｓｎ ① Ｅ １＊ ａ ｉ
Ｂ ＝ Ｄ Ｄ ＝ Ｄ ｅ ② ＥＢ ＋Ｅ Ｂ＋
，
从 中可 反 求 Ｏ：１０ ８
由于 从动 件 滑 块 的速 度 始 终 是 沿水 平 方 向 ，且 连 杆
给 滑块 的力 沿 着 连 杆Ｂ 方 向 ， 因此 根 据 定 义 可作 出机 构 ｃ 在 该瞬 时位 置 时 的压 力 角 和 传 动角， ， 图２ 示 。从 图 ，如 所 ２ 中发 现 ，压 力 角是 力 与水 平 方 向的锐 角 夹 角 ，传 动角 则
平面连杆机构的设计
若∠B2C2D>90°, 则 γ2＝180°-∠B2C2D
(8-7b)
γmin＝[∠B1C1D, 180°-∠B2C2D]min
C2γ2 bγ1 c C1
B2 A a
D
B1 d
49
4.机构的死点位置 F γ＝0
F γ＝ 0
(1)定义 摇杆为主动件， 且连杆与曲柄两次共线时， 有： γ＝0 此时机构不能运动. 称此位置为： “死点”
急回特性：在曲柄等速回转的情况下，从动件往 复运动速度并不相等，这种现象称为机构的急回 特性。
42
K V2 C1C2 t2 t1 180 V1 C1C2 t1 t2 180
K为行程速比系数
说明:1)只要 θ ≠ 0 ， 就有 K>1，存在急回运动。K
的取值范围：1≤K≤3. 2)且θ越大，K值越大，急回性质越明显。
A
天平
AB = CD BC = AD
BB
B B
C C
作者：潘存云教授
A
D
作者：潘存云教授
D C
耕地
作者：潘存云教授
料斗
12
返回13
注：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。
B’
F’
C’
A’
E’
D’
G’
火车轮
A
E
D
G
B
F
C
反平行四边形机构 --车门开闭机构
双曲柄机构中两相对杆的长度分 别相等，但不平行。
b≤(d – a)+ c → a+b ≤ c + d
c≤(d –a)+ b → a+ c ≤ b + d
机械原理与设计之平面连杆机构
机械原理与设计之平面连杆机构引言平面连杆机构是一种常见的机械装置，用于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。
在机器设计中，平面连杆机构被广泛应用于各种机械装置，如发动机、机械手臂和汽车悬挂系统等。
本文将介绍平面连杆机构的基本原理、设计方法以及一些常见的平面连杆机构。
基本原理平面连杆机构由多个连杆组成，其中至少一个连杆可以旋转。
连杆通过连接处的铰链相互连接，形成一个闭合的链条。
其中一个连杆称为曲柄杆，用于提供旋转驱动力，而其他连杆则用于将驱动力传递给要执行的任务。
平面连杆机构的运动分析主要基于几何学原理和运动学原理。
平面连杆机构的运动是由各个连杆的长度、角度和运动速度决定的。
通过对各个连杆的长度和角度进行合理设计，可以实现所需的运动轨迹和速度。
平面连杆机构的设计必须考虑到各个连杆的运动约束、力学平衡以及运动的精确性和可靠性。
设计方法设计一个平面连杆机构需要经过以下几个步骤：1.确定设计需求：首先需要明确所需的运动特性和任务要求。
例如，是需要将旋转运动转化为直线运动还是将直线运动转化为旋转运动，还需要考虑到运动的速度、力量和精确性等因素。
2.确定连杆的长度和角度：通过几何学原理和运动学原理，可以根据设计需求确定各个连杆的长度和角度。
连杆的长度和角度直接影响着机构的运动轨迹和速度。
3.确定连杆的连接位置：在设计过程中，还需要确定各个连杆的连接位置，即铰链的位置。
铰链的位置直接决定了连杆之间的运动关系。
4.分析运动特性：通过运动学分析，可以计算出机构的运动特性，如连杆的位移、速度和加速度等。
这些数据可以用于评估机构的性能和合理性。
5.进行力学分析：在设计过程中，还需要进行力学分析，以确保机构的稳定性和可靠性。
力学分析可以确定机构的最大负载和各个连杆之间的力传递情况。
6.优化设计：根据运动特性和力学分析的结果，可以对设计进行优化。
通过调整连杆的长度、角度和连接位置等参数，可以改进机构的性能和可靠性。
【精品】机械讲座之平面连杆机构
构中不存在曲柄，所以该机构为双摇杆机构。
c
d
a
b
无锡商院机电系 2010年5月
机械基础
练一练
第五章 平面连杆机构
请判断下列机构属于何类型？
1、
120 100
90
2、
30
120
150 70
60
答：曲柄摇杆机构
答：双摇杆机构
无锡商院机电系 2010年5月
机械基础
想一想
第五章 平面连杆机构
问题讨论：下列机构的曲柄存在条件
90
180
B
a
b
Fn α F
C
α
δ
γ
γ
Ft c
Vc
δ max
δmin
A
d
D
对一般机械αmax≤ 50o或γ min≥ 40o 对大功率机械αmax≤ 40o或γ min≥ 50o
无锡商院机电系 2010年5月
机械基础
想一想
第五章 平面连杆机构
问题讨论：标出下列机构在图示位置的压 力角．传动及最小传动角min.
3
t1
t1
1 1
180 1
3
t2
t2
2 1
180 - 1
K
180 180
180 K1
K1
无锡商院机电系 2010年5月
机械基础
分析：
第五章 平面连杆机构
观察
K=
180º+θ 180º-θ
？θ=0º，k=?，表示？
k=1，无急回特性
？θ≠0º，k=?，表示？
K>1，有急回特性
？θ↗，k如何变化，表示？
① 若取最短构件为连架杆ad或bc(最短杆为
MOOC一起学机械设计基础(国家精品)
MOOC一起学机械设计基础(国家精品)一、教学内容本节课的教学内容选自《机械设计基础》教材的第五章，主要介绍平面连杆机构的设计与分析。
具体内容包括：平面连杆机构的组成、分类及特点；铰链四杆机构的基本型式和判别条件；平面四杆机构的运动分析；连杆机构的设计方法及步骤。
二、教学目标1. 让学生了解平面连杆机构的组成、分类及特点，掌握铰链四杆机构的基本型式和判别条件。
2. 培养学生运用平面四杆机构进行运动分析的能力，掌握连杆机构的设计方法及步骤。
3. 提高学生运用机械设计基础理论解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点：平面四杆机构的运动分析，连杆机构的设计方法及步骤。
2. 教学重点：铰链四杆机构的基本型式和判别条件，平面连杆机构的组成、分类及特点。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、黑板、粉笔、模型。
2. 学具：教材、笔记本、铅笔、橡皮。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示汽车发动机的连杆机构，让学生了解连杆机构在实际工程中的应用。
2. 知识讲解：讲解平面连杆机构的组成、分类及特点，铰链四杆机构的基本型式和判别条件。
3. 例题讲解：分析一个具体的平面四杆机构运动分析实例，让学生掌握运动分析的方法。
4. 随堂练习：让学生根据所学内容，分析一个给定的四杆机构，判断其型式及特点。
5. 设计方法讲解：讲解连杆机构的设计方法及步骤，引导学生学会运用理论进行设计。
6. 课堂讨论：分组讨论如何运用所学知识解决实际工程中的连杆机构设计问题。
六、板书设计1. 平面连杆机构的组成、分类及特点。
2. 铰链四杆机构的基本型式和判别条件。
3. 平面四杆机构的运动分析方法。
4. 连杆机构的设计方法及步骤。
七、作业设计1. 作业题目：分析一个给定的四杆机构，判断其型式及特点。
答案：根据所学内容，分析给定四杆机构的型式及特点。
2. 作业题目：运用所学知识，设计一个简单的连杆机构。
答案：根据实际需求，运用所学知识设计一个简单的连杆机构。
机械原理之平面连杆机构
机械原理之平面连杆机构
平面连杆机构是一种常见的机械原理，应用广泛。本 presentation 将介绍平面 连杆机构的构成、运动规律、设计方法、应用案例等内容，帮助您深入了解 这一重要机构。
什么是平面连杆机构
平面连杆机构是由杆件和连接点组成的机械系统，可以实现直线运动、旋转运动和复杂的机构运动。
平面连杆机构的应用范围
4 活动副
平面连杆机构中杆件间的连接关系，包括铰 接、滑动等。
平面连杆机构的种类
单曲柄平面四杆机构
使用一个曲柄连接四个连杆， 常用于某些简单的转换运动。
双曲柄平面四杆机构
使用两个曲柄连接四个连杆， 比单曲柄机构更复杂，能实现 更灵活的变换运动。
六杆机构
由六个连杆组成的机构，具有 更多自由度，可以实现复杂的 机械运动。
打印机
打印机中的平面连杆机构控制打印头的移动， 实现文字和图像的打印。
机器人
机器人的运动分部中使用平面连杆机构来实现 腿部或手臂的运动。
平面连杆机构的未来发展趋势
1
智能化
随着科技的进步，平面连杆机构将更加智能化，实现自动化无人操作。
2
材料创新
新型材料的应用将提升平面连杆机构的强度和耐用性，推动机械工程的发展。
代数法
使用代数方程描述平面连杆机 构的位置、速度和加速度，刻 画机构的运动规律。
图像法
通过绘制机构运动的示意图， 直观展示连杆机构的运动特性。
平面连杆机构的应用案例
发动机
汽车发动机中的连杆机构将活塞运动转化为曲 轴旋转，提供动力。
摇滚机
摇滚机利用平面连杆机构的运动来实现摇摆， 并供儿童嬉戏和休闲。
平面连杆机构广泛应用于机械工程、汽车工业、航空航天、机器人等领域， 用于传输功率、转换运动、控制位置等。
平面连杆机构是一种常见的机械原理，应用广泛。本 presentation 将介绍平面 连杆机构的构成、运动规律、设计方法、应用案例等内容，帮助您深入了解 这一重要机构。
什么是平面连杆机构
平面连杆机构是由杆件和连接点组成的机械系统，可以实现直线运动、旋转运动和复杂的机构运动。
平面连杆机构的应用范围
4 活动副
平面连杆机构中杆件间的连接关系，包括铰 接、滑动等。
平面连杆机构的种类
单曲柄平面四杆机构
使用一个曲柄连接四个连杆， 常用于某些简单的转换运动。
双曲柄平面四杆机构
使用两个曲柄连接四个连杆， 比单曲柄机构更复杂，能实现 更灵活的变换运动。
六杆机构
由六个连杆组成的机构，具有 更多自由度，可以实现复杂的 机械运动。
打印机
打印机中的平面连杆机构控制打印头的移动， 实现文字和图像的打印。
机器人
机器人的运动分部中使用平面连杆机构来实现 腿部或手臂的运动。
平面连杆机构的未来发展趋势
1
智能化
随着科技的进步，平面连杆机构将更加智能化，实现自动化无人操作。
2
材料创新
新型材料的应用将提升平面连杆机构的强度和耐用性，推动机械工程的发展。
代数法
使用代数方程描述平面连杆机 构的位置、速度和加速度，刻 画机构的运动规律。
图像法
通过绘制机构运动的示意图， 直观展示连杆机构的运动特性。
平面连杆机构的应用案例
发动机
汽车发动机中的连杆机构将活塞运动转化为曲 轴旋转，提供动力。
摇滚机
摇滚机利用平面连杆机构的运动来实现摇摆， 并供儿童嬉戏和休闲。
平面连杆机构广泛应用于机械工程、汽车工业、航空航天、机器人等领域， 用于传输功率、转换运动、控制位置等。
平面连杆机构
【结论】曲柄存在的条件是：
①最长杆与最短杆的长度之和≤其他两杆长度之和。
②连架杆或机架之一为最短杆。
C
铰链四杆机构类型的判断： B
B
（1）若最短杆＋最长杆≤其他两杆之和 A
①若选最短杆的相邻杆做机架——曲柄摇杆机构。
DA
②若选最短杆做机架——双曲柄机构。
B
③若选最短杆的对面的杆做机架——双摇杆机构。
利用死点实现某些功能。
钻床夹具
飞机起落架
3.3 平面四杆机构的运动设计
一、目的 根据给定的运动条件、动力条件、位置条件等，确
定机构运动简图的尺寸参数。 二、两类设计问题
1.实现给定点的运动轨迹的设计 2. 实现给定从动件的运动规律的设计； 三、设计方法 1. 解析法。便于得到精确的结果，但计算量大， 目前多采用计算机辅助优化设计； 2. 作图法。直观、简单。 3. 实验法。连杆曲线图谱设计。
θD
④作△P C1C2的外接圆，则A点必在此圆上；
P
⑤选定A，设曲柄为a ，连杆长为b ，则:
A C1= a+b ,A C2= b-a => a =( A C1－A C2)/ 2
⑥以A为圆心，A C2为半径作弧交于E,得：
a =EC1/ 2 b = A C1－EC1/ 2
（2） 曲柄滑块机构 设计步骤如下：
（2）若最短杆＋最长杆＞其他两杆之和
A
——双摇杆机构（无论何杆做机架）
B
A
C
D C
D C
D
铰链四杆机构类型的判断：
是
否
lmax+lmin ≤ l余1+l余2
不存在曲柄
双摇杆机构
可能有曲柄 固定件
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❖ 这些机构的共同特点是其原动件1的运动 都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，这个不直接与机架相联的 中间构件称为连杆，而把具有连杆的这些机 构统称为连杆机构。
二、连杆机构的分类
1、平面连杆机构(planarlinkage)
所有构件均在相互平行的平面内运动的连 杆机构，称为平面连杆机构。
❖ 3、可以实现不同的运动规律 和特点轨迹要求。
1）用于受力较大的挖掘机，破碎机
2）用于实现各种不同的运动规律要求
三、平面连杆机构的缺点
❖ 1、因各构件间是低副联接，存在间隙，传动 中将产生位置误差，机构越复杂累计误差越 大，影响其传动精度。
❖ 2、惯性力不容易平衡，不适合于高速传动。
❖ 3、不易精确地满足各种运动规律和运动轨迹 的要求。
抽油机中的连杆机构
❖ 内燃机中的连杆机构 缝纫机中的连杆机构
❖ 活塞销尺寸自动分选机上的连杆机构
车门开闭机构
飞机起落架机构
❖ 连杆机构是一种应用十分广泛的机构，人造卫星 太阳能板的展开机构，机械手的传动机构，折叠伞的 收放机构以及人体假肢等等，都是连杆机构。
曲柄滑块机构、铰链四杆机构、导杆机构是最常见 的连杆机构型式。
平行四边形机构的应用
蒸汽机车驱动装置
摄影升降机构
（2）反平行四边形机构： ❖ 在双曲柄机构中，若相对两杆的长度相等，
但不平行(BC与AD)，两曲柄转向相反（AB 与CD），称为反平行四边形机构。
车门开闭机构
3、双摇杆机构
❖ 若铰链四杆机构的两连架杆均为摇杆， 则此四杆机构称为双摇杆机构。
应用举例： 港口起重机、车辆的前轮转向机构等
由于计算机的普及，很多智能化软件为 平面连杆机构的设计和研究奠定了基础，连 杆机构的应用前景也很广泛。
平面连杆机构中最简单、应用最广的是 四杆机构，其他多杆机构都是在它的基础上 扩充而成的，本章重点讨论四杆机构及其设 计。
第二节 铰链四杆机构的基本类 型及其演化
❖ 一、铰链四杆机构的基本型式
❖ 二、铰链四杆机构的演化
双摇杆机构的应用
鹤式起重机机机构
电力机车受电弓
炉门开闭机构
汽车前轮转向机构
❖ 等腰梯形机构：在双摇杆机构中若两摇 杆长度相等，则称为等腰梯形机构。
汽车前轮转向机构
二、平面四杆机构的演化
❖ 1、改变相对杆长、转动副演化为移动副
B
2
1
A4
C
3
曲柄滑块机构
曲柄摇杆机构的演化
改变运动副类型 转动副变成移动副
改变构件相对尺寸
e＝0
∞
改变构件 相对尺寸
e
偏置曲柄滑块机构 （e > 0) 对心曲柄滑块机构 (e = 0)
对心曲柄滑块机构
偏置曲柄滑块机构
❖曲柄滑块机构的应用：
❖ 曲柄压力机及压缩机的工作机构（曲柄的回转运动 转变为滑块往复直线运动）；
❖ 活塞式内燃机、弹簧管压力表及高度表的工作机构 （滑块往复直线运动转变为曲柄的回转运动）。
铰链四杆机构
铰链四杆机构就是当平面四杆机构中的全 部运动副均为转动副时的四杆机构为铰链 四杆机构。
构件名称
连杆
连架杆
连架杆
机架
机架：固定不动的构件称为机架。 连架杆：与机架相连的构件称为连架杆。 连杆：不直接与机架相连的构件称为连杆。
曲柄 能绕其轴线转360º的连架杆。 连架杆 摇杆 仅能绕其轴线作往复摆动的连架杆。
B (0~360°)
3
1
(0~360°)
(<360°)
A
4
D
摆转副
双摇杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
（2）变化单移动副机构的机架
B
1 A
2
4
C3
曲柄滑块机构
曲柄摇块机构
导杆机构
定块机构
导杆机构B转动导杆机构 Nhomakorabea2
1 A
4
C3
B
摆动导杆机构
2
A1
曲柄摇杆机构的应用 颚式破碎机机构
雷达天线机构
搅拌机机机构
2、双曲柄机构
❖ 在铰链四杆机构中若两连架杆均为曲柄， 则此四杆机构称为双曲柄机构。
运动特点： 从动曲柄变速回转
应用举例： 惯性筛、插床机构
双曲柄机构的应用 惯性筛机构
插床机构
（1）平行四边形机构：
❖ 在双曲柄机构中，若相对两杆的长度相等且平行， 两曲柄的转向相同，称为平行四边形机构。
2、空间连杆机构(speciallinkage)
所有构件不全在相互平行的平面内运动 的连杆机构，称为空间连杆机构。
二、平面连杆机构的优点
❖ 1、平面连杆机构属于低副机 构，运动副为面接触，压强 小，承载能力大，耐冲击， 并且便于润滑，磨损小。
❖ 2、其运动副元素多为平面或 圆柱面，制造比较容易，而 且靠其本身的几何封闭来保 证构件运动，结构简单，工 作可靠。
第五章 平面连杆机构
❖ 第一节 概述 ❖ 第二节 铰链四杆机构的基本类型及其演化 ❖ 第三节 平面四杆机构有曲柄的条件及几个
基本概念 ❖ 第四节 平面四杆机构的设计
第一节 概 述
❖ 一、连杆机构的意义 ❖ 二、平面连杆机构的优点 ❖ 三、平面连杆机构的缺点
一、连杆机构的意义
❖ 由若干个构件通过低副(Lower-pair)连 接而组成的机构称为连杆机构，又称为低副 机构。
❖偏心轮机构
2、选用不同构件为机架
（1）变化铰链四杆机构的机架
摆转副
C
B
周转副
2
(<360°)
(0~360°)
3
1
(0~360°)
(<360°)
A
4
D
摆转副 曲柄摇杆机构
摆转副
B
周转副
2
(0~360°) 1
(0~360°)
C (<360°)
3
(<360°)
A
4
D
双曲柄机构
C
2
(<360°)
一、铰链四杆机构的基本型式
❖ 1、曲柄摇杆机构 ❖ 2、双曲柄机构 ❖ 3、双摇杆机构
1、曲柄摇杆机构
❖ 若在铰链四杆机构的两连架杆中一为曲柄， 另一为摇杆，则此四杆机构称为曲柄摇杆机 构。
运动特点：
一般曲柄主动，将 连续转动转换为摇杆 的摆动，也可摇杆主 动，曲柄从动。
应用举例： 颚式破碎机机构、搅面机、卫星天置、飞剪等。
平面连杆机构中，其构件多呈杆状，故常 简称为“杆”。连杆机构又可根据机构中所 含杆数而命名，如：四杆机构、五杆机构、 六杆机构、多杆机构等。
近年来国内外在连杆机构的研究方面都有长足的发 展，不再限于单自由度四杆机构的研究，也注重多自 由度、多杆机构的分析和综合。例如：多自由的的机 械手；四足、六足步行机等，已经不限于运动学的范 围，还注重动力学方面的研究。