常用机构分析
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3.双摇杆机构 铰链四杆机构的两个连架杆都是摇杆，则称为双摇杆机构。
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§3.1 平面连杆机构
工程设备中的港口起重机吊臂便应用了这一结构。如图3-8所示，其 中，AB、CD均为摇杆，AD为机架。在主动摇杆A召的驱动下，随 着机构的运动，连杆BC的外伸端点M获得近似直线的水平运动，使 吊重Q能作水平移动，这样可避免重物在平移时产生不必要的升降， 减小功率消耗。
作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子6作加速往复运动，实现
筛动的工作性能。其中AB、CD均为曲柄。
在双曲柄机构中，若相对的两杆长度分别相等则称为平行双曲柄
机构或平行四边形机构。
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§3.1 平面连杆机构
它有如图3-4(a)所示的正平行双曲柄机构和如图3-4 (b)示的反平行 双曲柄机构两种形式。
构件间的连接都是转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构，它是 平面四杆机构的主要类型之一。
3.1.1铰链四杆机构的组成和基本类型
如图3-1所示为铰链四杆机构，铰链四杆机构是由转动副将各构件 头尾连接起来的封闭四杆系统，并使其中一个构件固定而组成。固定 不动的构件AD称为机架，与机架直接铰接的两个构件AB和CD称为
1.曲柄滑块机构 在图3-10(a)所示的曲柄摇杆机构ABCD中，当曲柄1绕轴A转动 时，铰链C将沿(β-β)弧线往复摆动。若将C点处做成滑块形式，如图 3-10 (b)所示，则滑块沿(β'-β')圆弧导轨往复移动。当摇杆的回转 中心位于无穷远处时，c点的轨迹将从圆弧演变为直线，摇杆CD转化
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§3.1 平面连杆机构
为沿直线导路m-m移动的滑块，成为图3-11所示的曲柄滑块机构。 曲柄转动中心距滑块导路中心的距离。称为偏心距。若e=0，导
路中心与曲柄转动中心对齐，称为对心曲柄滑块机构，如图3-11(a) 所示;若e≠0，导路中心与曲柄转动中心有一个偏距。，则称为偏置 曲柄滑块机构如图3-11(b)所示。保证A杆成为曲柄的条件是:l1+e =l2。
3.1.2铰链四杆机构基本类型的判别
1.铰链四杆机构中曲柄存在的条件 铰链四杆机构的三种基本类型的区别在于:机构中是否存在曲柄， 存在几个曲柄。这与各杆尺寸有关。 设四个构件中最长杆的长度为Lmax，最短杆的长度为Lmin，其余
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§3.1 平面连杆机构
两杆的长度分别为L'和L''，则曲柄存在条件为: 条件一:最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，
故满足曲柄存在的第一个条件。 (1)以AB或CD为机架时，即最短杆AD成连架杆，故为曲柄摇杆机构。 (2)以BC为机架时，即最短杆成连杆，故机构为双摇杆机构。 (3)以AD为机架时，即以最短杆为机架，机构为双曲柄机构。
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§3.1 平面连杆机构
3.1.3铰链四杆机构的演化
在实际应用中，除上述三种形式的铰链四杆机构外，还广泛地采用 着其他多种形式的平面四杆机构。这些机构大都可以看成是由铰链四 杆机构演化而成的。常用的有曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构和 定块机构等。下面举例对各种演化机构加以介绍。
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§3.1 平面连杆机构
(4)不满足条件一的机构也是双摇杆机构。 例3-1 如图3-9所示铰链四杆机构ABCD，各构件长度为AD=20, CD=55, AB=30, BC=50o试判别当机构分别以AB, BC, CD, AD 各杆为机架时属于何种机构。
解:因为AD十CD=20十55=75 A十BC= 3 0十50=80> Lmax+Lmin
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§3.1 平面连杆机构
连架杆，不直接与机架铰接的构件BC称为连杆。连架杆如果能作整 周运动就称为曲柄，否则就称为摇杆。
铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式的不同，分为曲柄摇 杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。
1.曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中，如果有一个连架杆做整周回转运动而另一连 架杆作往复摆动，则该机构称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构的作用 是:将转动转换成摆动，或是将摆动转换成转动。如图3-2所示为雷达 天线调整机构，该机构由构件AB、BC，以及固连有天线的CD及机 架AD组成。构件AB为曲柄，可作360连续圆周运动。
即Lmax+Lmin<L'+L' 条件二:连架杆或机架中最少有一根是最短杆。 当机构存在曲柄时，若最短杆为连架杆，则最短杆为曲柄;当最短
杆为机架，则两个连架杆均为曲柄。 2.铰链四杆机构基本类型的判别准则 (1)满足条件一且以最短杆为机架的机构是双曲柄机构; (2)满足条件一且最短杆为连架杆的机构是曲柄摇杆机构; (3)满足条件一但不满足条件二的机构是双摇杆机构;
曲柄滑块机构用于转动与往复移动之间的转换，广泛应用于内燃 机、空气压缩机、冲床、自动送料装置等机械设备及产品中。
图3-12所示为曲柄滑块机构的应用。图3-12(a)为曲柄滑块机 构在内燃机中的应用;图3-12(b)为曲柄滑块机构在自动送料装置中
第3章 常用机构分析
§3.1 平面连杆机构 §3.2 凸轮机构 §3.3 螺旋机构 §3.4 间歇运动机构
§3.1 平面连杆机构
平面连杆机构是由若干构件用低副(转动副和移动副)连接组成的 平面机构，所以又称为低副机构。最简单的平面连杆机构是由四个构 件组成的四杆机构，它的应用非常广泛，而且是组成多杆机构的基础。 本章主要讨论平面四杆机构的基本类型、特性和常用的设计方法。
如图3-5所示的火车驱动轮联动机构和图3-6所示的摄影车座斗机 构为正平行双曲柄机构的应用实例。其特点是两曲柄转向相同且转速 相等，连杆作平动。图3-7所示的公共汽车车门启闭机构为反平行双 曲柄机构的应用实例，具有两曲柄反向且不等速的特点。
综上所述，双曲柄机构的作用是:将等速转动转换为等速同向、不 Βιβλιοθήκη Baidu速同向、不等速反向等多种转动。
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§3.1 平面连杆机构
天线3(CD)为摇杆，可作一定范围的摆动。曲柄的缓缓转动带动抛物
面天线作一定角度的摆动，实现天线俯仰角的调整。
2.双曲柄机构
在铰链四杆机构中，两个连架杆均作圆周运动，则该机构称为双曲
柄机构。如图3-3所示的惯性筛是双曲柄机构的应用实例。由于从动
曲柄与主动曲柄的长度不同，当主动曲柄匀速回转一周时，从动曲柄
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§3.1 平面连杆机构
工程设备中的港口起重机吊臂便应用了这一结构。如图3-8所示，其 中，AB、CD均为摇杆，AD为机架。在主动摇杆A召的驱动下，随 着机构的运动，连杆BC的外伸端点M获得近似直线的水平运动，使 吊重Q能作水平移动，这样可避免重物在平移时产生不必要的升降， 减小功率消耗。
作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子6作加速往复运动，实现
筛动的工作性能。其中AB、CD均为曲柄。
在双曲柄机构中，若相对的两杆长度分别相等则称为平行双曲柄
机构或平行四边形机构。
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§3.1 平面连杆机构
它有如图3-4(a)所示的正平行双曲柄机构和如图3-4 (b)示的反平行 双曲柄机构两种形式。
构件间的连接都是转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构，它是 平面四杆机构的主要类型之一。
3.1.1铰链四杆机构的组成和基本类型
如图3-1所示为铰链四杆机构，铰链四杆机构是由转动副将各构件 头尾连接起来的封闭四杆系统，并使其中一个构件固定而组成。固定 不动的构件AD称为机架，与机架直接铰接的两个构件AB和CD称为
1.曲柄滑块机构 在图3-10(a)所示的曲柄摇杆机构ABCD中，当曲柄1绕轴A转动 时，铰链C将沿(β-β)弧线往复摆动。若将C点处做成滑块形式，如图 3-10 (b)所示，则滑块沿(β'-β')圆弧导轨往复移动。当摇杆的回转 中心位于无穷远处时，c点的轨迹将从圆弧演变为直线，摇杆CD转化
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§3.1 平面连杆机构
为沿直线导路m-m移动的滑块，成为图3-11所示的曲柄滑块机构。 曲柄转动中心距滑块导路中心的距离。称为偏心距。若e=0，导
路中心与曲柄转动中心对齐，称为对心曲柄滑块机构，如图3-11(a) 所示;若e≠0，导路中心与曲柄转动中心有一个偏距。，则称为偏置 曲柄滑块机构如图3-11(b)所示。保证A杆成为曲柄的条件是:l1+e =l2。
3.1.2铰链四杆机构基本类型的判别
1.铰链四杆机构中曲柄存在的条件 铰链四杆机构的三种基本类型的区别在于:机构中是否存在曲柄， 存在几个曲柄。这与各杆尺寸有关。 设四个构件中最长杆的长度为Lmax，最短杆的长度为Lmin，其余
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§3.1 平面连杆机构
两杆的长度分别为L'和L''，则曲柄存在条件为: 条件一:最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，
故满足曲柄存在的第一个条件。 (1)以AB或CD为机架时，即最短杆AD成连架杆，故为曲柄摇杆机构。 (2)以BC为机架时，即最短杆成连杆，故机构为双摇杆机构。 (3)以AD为机架时，即以最短杆为机架，机构为双曲柄机构。
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§3.1 平面连杆机构
3.1.3铰链四杆机构的演化
在实际应用中，除上述三种形式的铰链四杆机构外，还广泛地采用 着其他多种形式的平面四杆机构。这些机构大都可以看成是由铰链四 杆机构演化而成的。常用的有曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构和 定块机构等。下面举例对各种演化机构加以介绍。
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§3.1 平面连杆机构
(4)不满足条件一的机构也是双摇杆机构。 例3-1 如图3-9所示铰链四杆机构ABCD，各构件长度为AD=20, CD=55, AB=30, BC=50o试判别当机构分别以AB, BC, CD, AD 各杆为机架时属于何种机构。
解:因为AD十CD=20十55=75 A十BC= 3 0十50=80> Lmax+Lmin
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§3.1 平面连杆机构
连架杆，不直接与机架铰接的构件BC称为连杆。连架杆如果能作整 周运动就称为曲柄，否则就称为摇杆。
铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式的不同，分为曲柄摇 杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。
1.曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中，如果有一个连架杆做整周回转运动而另一连 架杆作往复摆动，则该机构称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构的作用 是:将转动转换成摆动，或是将摆动转换成转动。如图3-2所示为雷达 天线调整机构，该机构由构件AB、BC，以及固连有天线的CD及机 架AD组成。构件AB为曲柄，可作360连续圆周运动。
即Lmax+Lmin<L'+L' 条件二:连架杆或机架中最少有一根是最短杆。 当机构存在曲柄时，若最短杆为连架杆，则最短杆为曲柄;当最短
杆为机架，则两个连架杆均为曲柄。 2.铰链四杆机构基本类型的判别准则 (1)满足条件一且以最短杆为机架的机构是双曲柄机构; (2)满足条件一且最短杆为连架杆的机构是曲柄摇杆机构; (3)满足条件一但不满足条件二的机构是双摇杆机构;
曲柄滑块机构用于转动与往复移动之间的转换，广泛应用于内燃 机、空气压缩机、冲床、自动送料装置等机械设备及产品中。
图3-12所示为曲柄滑块机构的应用。图3-12(a)为曲柄滑块机 构在内燃机中的应用;图3-12(b)为曲柄滑块机构在自动送料装置中
第3章 常用机构分析
§3.1 平面连杆机构 §3.2 凸轮机构 §3.3 螺旋机构 §3.4 间歇运动机构
§3.1 平面连杆机构
平面连杆机构是由若干构件用低副(转动副和移动副)连接组成的 平面机构，所以又称为低副机构。最简单的平面连杆机构是由四个构 件组成的四杆机构，它的应用非常广泛，而且是组成多杆机构的基础。 本章主要讨论平面四杆机构的基本类型、特性和常用的设计方法。
如图3-5所示的火车驱动轮联动机构和图3-6所示的摄影车座斗机 构为正平行双曲柄机构的应用实例。其特点是两曲柄转向相同且转速 相等，连杆作平动。图3-7所示的公共汽车车门启闭机构为反平行双 曲柄机构的应用实例，具有两曲柄反向且不等速的特点。
综上所述，双曲柄机构的作用是:将等速转动转换为等速同向、不 Βιβλιοθήκη Baidu速同向、不等速反向等多种转动。
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§3.1 平面连杆机构
天线3(CD)为摇杆，可作一定范围的摆动。曲柄的缓缓转动带动抛物
面天线作一定角度的摆动，实现天线俯仰角的调整。
2.双曲柄机构
在铰链四杆机构中，两个连架杆均作圆周运动，则该机构称为双曲
柄机构。如图3-3所示的惯性筛是双曲柄机构的应用实例。由于从动
曲柄与主动曲柄的长度不同，当主动曲柄匀速回转一周时，从动曲柄