《机械设计基础》第2章_平面连杆机构解析

二、平面连杆机构的特点及应用
1.平面连杆机构的特点
⑴寿命长 低副联接，接触表面为平面或圆柱面，
压力小；便于润滑，磨损较小。
⑵易于制造 连杆机构以杆件为主，结构简单。 ⑶可实现远距离操纵控制 因连杆易于作成较长
的构件。
⑷可实现比较复杂的运动规律 ⑸设计计算较繁复，当机构复杂时累计误差较大，
2、双曲柄机构
具有两个曲柄的铰链四杆机构。
⑴平行四边形机构：连杆与机架的长度相等，且曲
柄的转向相同长度也相等的双曲柄机构。 这种机构两曲柄的角速度始终保持相等，且连杆 始终做平动，故应用较广。
运动的不确定性
有辅助构件的重复机构
有辅助构件的错列机构
⑵逆平行四边形机构：连杆与机架的长度相等，两
副平面连杆机构。
4.平面铰链四杆机构：
全转动副的平面四杆机构。
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 连架杆
摇杆 滑块
能绕其轴线转360º 的连架杆。 仅能绕其轴线作往复摆动的连架杆。 作往复移动的连架杆
四杆机构类型的判别 是 可能有 曲柄
lmax+lmin ≤ l余1+l余2
否
最短构件的对边
双摇杆机构
机架
最短构件的邻边 最短构件
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
二、急回特性
1.解释（工程上的作用）
某些连杆机构中，当主动件（一般为曲柄）等速 转动时，作往复摆动或移动的输出构件在空行程中的 平均速度大于工作行程的平均速度，缩短辅助生产时 间，提高生产效率。
个曲柄转向相反、长度相等的双曲柄机构
车门启闭机构
3.双摇杆机构
具有两个摇杆的铰链四杆机构。
港口起重机
车辆前轮转向机构
二、铰链四杆机构的演化
1.转动副转化成移动副
⑴ 铰链四杆机构中一个转动副转化为移动副
⑵ 铰链四杆机构中二个转动副转化为移动副
2.取不同构件为机架
⑴ 铰链四杆机构
第2章 平面连杆机构
2.1 概述 2.2 铰链四杆机构的基本型式及其演化 2.3 平面四杆机构的基本特性
2.4 平面四杆机构的设计
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2.1
一、基本概念
概述
1.连杆机构：构件间只有低副连接的机构。 2.平面连杆机构：所有构件均作平行于某一平面的
平面运动的连杆机构。
3.平面四杆机构：只有四个构件（包括机架）的低
0 0
由上式可知，机构的急回程度取决于极位夹
角θ的大小。θ角越大，K值越大，机构的急回程
度也越高，但机构运动的平稳性就越差。反之反 然。 一般机械中1≤K≤2。
5.连杆机构具有急回特性的条件
⑴ 输入件等速整周转动；
⑵ 输出件往复运动；
⑶ 极位夹角
。 0
6.常见具有急回特性的四杆机构
摄影车上的升降机构； 摇头风扇传动机构；
缝纫机
雷达天线俯仰角调整机构（动画）
2.2 铰链四杆机构的基本型式 及其演化
一、铰链四杆机构的基本型式
曲柄：能作整周转动的连架杆。
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
1、曲柄摇杆机构（动画） 具有一个曲柄和一个摇杆 的铰链四杆机构。 一般地，曲柄为主动件 做等速转动，摇杆为从动件 作往复摆动。
⑵ 含有一个移动副的四杆机构
含有一个移动副的四杆机构应用实例
回转油泵
含有一个移动副的四杆机构应用实例
自卸车
含有一个移动副的四杆机构应用实例
数控牛头刨床（长沙机床厂 机械刨床厂）
牛头刨床
含有一个移动副的四杆机构应用实例
⑶ 含有两个移动副的四杆机构
含有两个移动副的四杆机构应用实例
滑块联轴器
2.极位夹角
急回特性机构中，当输出构件位于两极限位置时， 主动件（曲柄）在与之对应的两位置之间所夹的锐角 θ。极限夹角是标志机构有无急回特性的重要参数。
3.行程
机构中输出构件在两极限位置间的移动距离或摆 动角度。
4.行程速度变化系数k
作往复运动的输出构件在空回 行程中的平均速度与工作行程 中的平均速度之比值。
含有两个移动副的四杆机构应用实例
2.3 平面四杆机构的基本特性
一、铰链四杆机构存在曲柄的条件
设 AB 为曲柄,
由 △BCD :
且 a <d .
b+c>f 、 b+f >c 、 c+f >b
以 fmax = a + d ， fmin = d - a b+c >a+d 、 b+d >a+c 、 c+d >a+b 化简后得: a<b 、 a<c 、 a< d 若 d <a d<a、d<b、d<c 代入并整理得：
⑴曲柄摇杆机构 ⑵偏置曲柄滑块机构 ⑶曲柄摆动导杆机构
k用来表示机构急回特性的
相对程度。
c v 2 1c 2 k v1 c1c 2
0
t t t t
2 1 1 2
1 2
180o θ 180 θ
o
180 K 1 K 1
180 k 180
0 0
K 1 180 K 1
0
180 k 180
影响其传动精度。惯性力不容易平衡，不适合于高 速传动。不易精确地满足各种运动规律和运动轨迹 的要求。
2.平面连杆机构的应用
最常用的基本机构之一，广泛应用于各种机械、 仪表中。 如:内燃机、锻压机、空气压缩机及牛头刨 床 中的主要运动的执行机构等；
缝纫机、颚式破碎机、拖拉机、回转式油泵等 机器设备中的传动、操纵机构等。 雷达天线俯仰角的调整机构；
②
当以最短杆为机架时，必为双曲柄机构；
③
当以最短杆的对面杆为机架时，必为双摇杆机
构。
3.判定铰链四杆机构类别的方法
⑴曲柄摇杆机构的条件：满足格拉肖夫判别式，且
以最短杆的相邻杆为机架。
⑵双曲柄机构的条件：满足格拉肖夫判别式，且以
最短杆为机架。
⑶双摇杆机构的条件：满足格拉肖夫判别式，且以
最短杆的对面杆为机架；或不满足格拉肖夫判别式。
1.铰链四杆机构存在曲柄的条件
⑴ 连架杆或机架为最短杆；
⑵ 最短杆和最长杆之和应小于或等于其他两杆长
度之和。 其中条件⑵又称为格拉肖夫（Grashof）判别式。
2.两个推论
⑴ 不满足格拉肖夫判别式的铰链四杆机构，任何
杆为机架时皆为双摇杆；
⑵ 满足格拉肖夫判别式的铰链四杆机构：
①
当以最短杆的相邻杆为机架时，必为曲柄摇杆 机构；