1 曲柄摇杆机构
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图 8-7 图 8-8
二、平面四杆机构的演化型式 1. 改变构件的形状和运动尺寸 在图8-9,图b所示的曲线导轨的曲柄滑块机构可看成是由图a所示的曲
柄摇杆机构中所演化而来。其中摇杆DC 可由饶D 点沿轨道β运动的滑块 3
所替代。
图 8 -9
当将摇杆3的长度增至无穷大，则铰链c运动的轨迹β将变为直线，而 与之相应的图b中的曲线导轨将变为直线导轨，于是铰链四杆机构将演化 成为常见的曲柄滑块机构，如图8-9,d所示。其中图c 所示为具有一偏距e 的偏置曲柄滑块机构(offset slider-crank mechanism)；图b所示为没有偏 距的对心曲柄滑块机构。
构 件 4 为 机 架
构 件 1 为 机 架 构 件 3 为 机 架 构 件 2 为 机 架
二、急回特性
极位夹角—— 当从动摇杆处于左、右
两极限位置时，主动曲 柄两位置所夹的锐角θ 摇杆的摆角—— 从动摇杆两极限位 置间的夹角ψ
急回特性—— 当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不
同的运动特性。急回特性的相对程度，通常用v2 与v1的比值K来衡量，K称为行程速比系数。
1. 曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆 中一个为曲柄，另一个为摇杆，则
此四杆机构称为曲柄摇杆机构
(carnk-rocker meghanism)；当曲柄为 原动件，摇杆为从动件时，可将曲 柄的连续转动转变成摇杆的往复摆 动。若以摇杆为原动件时，可将摇 杆的摆动转变为曲柄的整周转动。 该机构在实际中多有应用。如图8-2，
机构。
如果在图8-12,a所示的曲柄滑块机构中，改选构件BC为机架(如图c)， 则将演化成为曲柄摇块机构。 在图8-12,a所示的曲柄滑块机构中改选滑块为机架(图 d)，则将演化
为直动滑杆机构。
§8-3 有关平面四杆机构的一些基本知识
一、曲柄存在条件
B1C1D
a +d b +c
b (d - a ) + c c ( d - a) + b
2)
从动件能实现各种预期的运动规律。
3) 连杆上各不同点的轨迹是各种不同形状的，从而可以得到各种不
同形状的曲线，我们可以利用这些曲线来满足不同轨迹的要求。
缺点：
1) 有较长的运动链，使连杆机构产生较大的积累误差，降低机械效率。
2) 连杆及滑块的质心都在作变速运动，它们所产生的惯性力难于用一般的平
衡方法加以消除，增加机构的动载荷。所以连杆机构一般不宜用于高速传动。
8-3所示。
2. 双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两个这架杆都是曲柄，则称为双曲柄机构 (double-crank mechanism)。在双曲柄机构中，若其相对两杆平行且相等，
则成为平行四边形机构。
3. 双摇杆机构
铰链四杆机构中两连架杆都是
摇 杆 ，则 称 为双 摇 杆 机 构 (doublerocker mechanism)。
2. 改变运动副的尺寸 在图8-11,a所示的曲柄滑块机构中，当曲柄AB的尺寸较小时，由于 结构的需要，常将曲柄改作成如图b所示的一个几何中心不与回转中心相
重合的圆盘，此圆盘称为偏心轮，这种机构则称为偏心轮机构。
ห้องสมุดไป่ตู้
图 8-11
3.选用不同的构件为机架
图 图 68-12 —19
在图8-12,a所示的曲柄滑块机构中，若改选构件AB为机架，如图b所 示，则称为导杆机构。在导杆机构中，如果导杆能作整周转动，则称为回 转导杆机构。如果导杆仅能在某一角度范围内往复摆动，则称为摆动导杆
B2C2 D
曲柄存在条件
a + b d + c a + c d + b a + d b + c
a b a c a d
① 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和； ② 连架杆与机架中必有一杆为最短杆。
取不同构件为机架时的铰链四杆机构型式
行程速比系数K
v2 t1 1 180 + t2 K v1 C C t 2 2 180 - 1 2 t1
C 2C1
K -1 180 K +1
三、压力角和传动角
压 力 角 α—— 从 动 件 受 力 点 （ C 点）的受力方向与受力点 的速度方向之间所夹的锐角。 传动角γ——压力角的余角。 设计条件
在图8-9,d所示的曲柄滑块机构中，由于铰链B相对于铰链c运动的轨 迹为α α圆弧，所以如将连杆2作成滑块形式，并使之沿滑块3上的圆弧导 轨α α运动(如图8-10，a所示)，此时已演化成为一种具有两个滑块的四杆
机构。
图 8-10
设将图8-9,d所示曲柄滑块机构中的连杆2的长度增至无穷长．则圆弧 导轨α将成为直线，于是该机构将演化成为图8-10,b所示的所谓正弦机构。
第八章 平面连杆机构及其设计
§8-1 连杆机构及其传动特点
连杆机构 (linkages) 是一种应用十分广泛的 机构，连杆机构的共同特点是其原动件的运动
都要经过一个不直接与机架相联的中间构件才
能传动从动件，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。
优点：
1) 其运动副为低副面接触，压力较小，可以承受较大的载荷。便于润 滑，不易产生大的磨损，几何形状较简单，便于加工制造。
min
如何确定γmin？
△ABD
△BCD
2 2 2 l BD a + d - 2ad cos 2 2 2 l BD b + c - 2bc cos
BCD
b 2 + c 2 - a 2 - d 2 + 2ad cos cos 2bc
连杆机构在实际中用处较多，如图8-1, a中的机械手驱动机构，图81,b 中的溜冰鞋刹车机构和图8-1,c中的夹子驱动机构。
图8-1，a
图8-1，b
图8-1，c
§8-2 平面四杆机构的类型和应用
一、平面四杆机构的基本型式
如图所示的铰链四杆机构 ( 所有运动副都是回转副 的四杆机构 ) 是平面四杆机构的基本型式，其他型式的 四杆机构可看作是在它的基础上通过演化而成的。 AD 为机架， AB 、 CD 为连架杆， BC 为连杆。在连架杆中， 能作整周回转的称为曲柄，只能在一定范围内摆动的则 称为摇杆。
二、平面四杆机构的演化型式 1. 改变构件的形状和运动尺寸 在图8-9,图b所示的曲线导轨的曲柄滑块机构可看成是由图a所示的曲
柄摇杆机构中所演化而来。其中摇杆DC 可由饶D 点沿轨道β运动的滑块 3
所替代。
图 8 -9
当将摇杆3的长度增至无穷大，则铰链c运动的轨迹β将变为直线，而 与之相应的图b中的曲线导轨将变为直线导轨，于是铰链四杆机构将演化 成为常见的曲柄滑块机构，如图8-9,d所示。其中图c 所示为具有一偏距e 的偏置曲柄滑块机构(offset slider-crank mechanism)；图b所示为没有偏 距的对心曲柄滑块机构。
构 件 4 为 机 架
构 件 1 为 机 架 构 件 3 为 机 架 构 件 2 为 机 架
二、急回特性
极位夹角—— 当从动摇杆处于左、右
两极限位置时，主动曲 柄两位置所夹的锐角θ 摇杆的摆角—— 从动摇杆两极限位 置间的夹角ψ
急回特性—— 当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不
同的运动特性。急回特性的相对程度，通常用v2 与v1的比值K来衡量，K称为行程速比系数。
1. 曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆 中一个为曲柄，另一个为摇杆，则
此四杆机构称为曲柄摇杆机构
(carnk-rocker meghanism)；当曲柄为 原动件，摇杆为从动件时，可将曲 柄的连续转动转变成摇杆的往复摆 动。若以摇杆为原动件时，可将摇 杆的摆动转变为曲柄的整周转动。 该机构在实际中多有应用。如图8-2，
机构。
如果在图8-12,a所示的曲柄滑块机构中，改选构件BC为机架(如图c)， 则将演化成为曲柄摇块机构。 在图8-12,a所示的曲柄滑块机构中改选滑块为机架(图 d)，则将演化
为直动滑杆机构。
§8-3 有关平面四杆机构的一些基本知识
一、曲柄存在条件
B1C1D
a +d b +c
b (d - a ) + c c ( d - a) + b
2)
从动件能实现各种预期的运动规律。
3) 连杆上各不同点的轨迹是各种不同形状的，从而可以得到各种不
同形状的曲线，我们可以利用这些曲线来满足不同轨迹的要求。
缺点：
1) 有较长的运动链，使连杆机构产生较大的积累误差，降低机械效率。
2) 连杆及滑块的质心都在作变速运动，它们所产生的惯性力难于用一般的平
衡方法加以消除，增加机构的动载荷。所以连杆机构一般不宜用于高速传动。
8-3所示。
2. 双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两个这架杆都是曲柄，则称为双曲柄机构 (double-crank mechanism)。在双曲柄机构中，若其相对两杆平行且相等，
则成为平行四边形机构。
3. 双摇杆机构
铰链四杆机构中两连架杆都是
摇 杆 ，则 称 为双 摇 杆 机 构 (doublerocker mechanism)。
2. 改变运动副的尺寸 在图8-11,a所示的曲柄滑块机构中，当曲柄AB的尺寸较小时，由于 结构的需要，常将曲柄改作成如图b所示的一个几何中心不与回转中心相
重合的圆盘，此圆盘称为偏心轮，这种机构则称为偏心轮机构。
ห้องสมุดไป่ตู้
图 8-11
3.选用不同的构件为机架
图 图 68-12 —19
在图8-12,a所示的曲柄滑块机构中，若改选构件AB为机架，如图b所 示，则称为导杆机构。在导杆机构中，如果导杆能作整周转动，则称为回 转导杆机构。如果导杆仅能在某一角度范围内往复摆动，则称为摆动导杆
B2C2 D
曲柄存在条件
a + b d + c a + c d + b a + d b + c
a b a c a d
① 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和； ② 连架杆与机架中必有一杆为最短杆。
取不同构件为机架时的铰链四杆机构型式
行程速比系数K
v2 t1 1 180 + t2 K v1 C C t 2 2 180 - 1 2 t1
C 2C1
K -1 180 K +1
三、压力角和传动角
压 力 角 α—— 从 动 件 受 力 点 （ C 点）的受力方向与受力点 的速度方向之间所夹的锐角。 传动角γ——压力角的余角。 设计条件
在图8-9,d所示的曲柄滑块机构中，由于铰链B相对于铰链c运动的轨 迹为α α圆弧，所以如将连杆2作成滑块形式，并使之沿滑块3上的圆弧导 轨α α运动(如图8-10，a所示)，此时已演化成为一种具有两个滑块的四杆
机构。
图 8-10
设将图8-9,d所示曲柄滑块机构中的连杆2的长度增至无穷长．则圆弧 导轨α将成为直线，于是该机构将演化成为图8-10,b所示的所谓正弦机构。
第八章 平面连杆机构及其设计
§8-1 连杆机构及其传动特点
连杆机构 (linkages) 是一种应用十分广泛的 机构，连杆机构的共同特点是其原动件的运动
都要经过一个不直接与机架相联的中间构件才
能传动从动件，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。
优点：
1) 其运动副为低副面接触，压力较小，可以承受较大的载荷。便于润 滑，不易产生大的磨损，几何形状较简单，便于加工制造。
min
如何确定γmin？
△ABD
△BCD
2 2 2 l BD a + d - 2ad cos 2 2 2 l BD b + c - 2bc cos
BCD
b 2 + c 2 - a 2 - d 2 + 2ad cos cos 2bc
连杆机构在实际中用处较多，如图8-1, a中的机械手驱动机构，图81,b 中的溜冰鞋刹车机构和图8-1,c中的夹子驱动机构。
图8-1，a
图8-1，b
图8-1，c
§8-2 平面四杆机构的类型和应用
一、平面四杆机构的基本型式
如图所示的铰链四杆机构 ( 所有运动副都是回转副 的四杆机构 ) 是平面四杆机构的基本型式，其他型式的 四杆机构可看作是在它的基础上通过演化而成的。 AD 为机架， AB 、 CD 为连架杆， BC 为连杆。在连架杆中， 能作整周回转的称为曲柄，只能在一定范围内摆动的则 称为摇杆。