第3章平面连杆机构
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2.若机构满足杆长之和条件，则 (1) 以最短杆的邻边为机架时为曲柄摇杆机构 (2) 以最短杆为机架时为双曲柄机构 (3) 以最短杆的对边为机架时为双摇杆机构
曲柄摇杆机构的一些主要特性：
4、机构的急回运动特性：
铰链C的平均速度：
B
C1
C
C2
1
B1 A
θ
B2
ψ
D
摆角
⌒ v1 =C1C2/t1 ⌒ v2 =C1C2/t2
铰链四杆机构在曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时， 最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位 置。
对于摆动导杆机构由于在任何位置时 主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的 方向，与从动杆上受力点的速度方向 始终一致，所以传动角等于90度。
6、 死点位置
死点位置：（主动件条件） 在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻 力的条件下: 当摇杆为主动件，连杆和曲柄共线时，过铰链中 心A的力，对A点不产生力矩，不能使曲柄转动，机构 的这种位置称为死点位置 。
偏心轮机构的演化过程
偏心轮机构结构简单，偏心轮轴颈的强度和刚度大，且易于安装整 体式连杆，广泛用于曲柄长度要求较短、冲击在和较大的机械中。
颚式破碎机
下次课准备
• 班级分成4组 • 每组下次课准备的物品：剪刀，针线，尺 子，鞋盒（类似的硬纸板）。
任务3 制作平面四杆机构模型 并分析其基本特性
1、 分组制作一个铰链四杆机构
第3章 平面连杆机构
回顾：
1、什么叫做运动副？
2、构件 ？ 机构
3、内燃机的曲柄连杆机构各构件之间是什么运动副？
任务1 四杆机构的认知
1、绘制跑步机的运动简图
1）平面连杆机构：构件全部用低副联接而成 的平面机构（低副机构）。 2）平面四杆机构：最简单的平面连杆机构， 由四个构件组成。 3）铰链四杆机构：全部用转动副组成的平面 四杆机构。
反平行双曲柄机构：对边平行但不相等 公共汽车车门启闭机构
3）双摇杆机构—两连杆架均为摇杆的四杆机构
应用举例： 港口起重机、飞机起落架、车辆的前轮转向机构
双摇杆机构应用实例
港口起重机
选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线
双摇杆机构应用实例
飞机起落架
飞机前起落架
双摇杆机构应用实例
车辆的前轮转向机构
式中θ 为摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄所 夹的锐角，称为极限夹角（ C2AC1） 。 极位夹角θ 越大，K值越大，急回运动的性质 越显著。
极限夹角计算公式：
θ =180°（K-1）/（K+1）
连杆机构输出件具有急回特 性的条件：
极位夹角θ >0。
5、 压力角和传动角
1.压力角a 压力角：从动件所受的力F与 受力点速度Vc所夹的锐角a。 有效分力：Ft=Fcosa 有害分力：Fr=Fsina a愈小，机构传动性能愈好。 2.传动角g 传动角： 连杆与从动件所夹的锐角g。 g=900-a g越大，机构的传动性能越好，设计时一般应使gmin≥40°，对于高速大功 率机械应使gmin≥50°。 3.最小传动角的位置
曲柄摇杆机构应用实例
卫星接收装置
曲柄摇杆机构应用实例
缝纫机脚踏板机构
曲柄摇杆机构应用实例
自动送料机构
2）双曲柄机构—两连杆架均为曲柄的四杆机构
运动特点：从动曲柄变速回转
应用举例：
惯性筛、插床机构
双曲柄机构应用实例
惯性筛
双曲柄机构应用实例
插床机构
正平行双曲柄机构：对边平行且相等 特点：主、从动曲柄匀速且相等 运动不确定现象：
v1<v2
它表明摇杆具 有急回运动特性。
曲柄转角 1=180°+θ , C1C2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
慢行程
2=180°-θ C2C1 快行程 ∵ 1> 2 , ∴ t1>t2 ,
急回运动特性可用行程速度变化系数：（或行程 速比系数）K表示：
K = v2/v1 =（C2C1/t2）/ （C1C2/t1 ） = t1/t2 = 1/2 = （180°+θ ）/（180°-θ ）
任务2 铰链四杆机构的演化及应用
一、 平面四杆机构的演化
取不同的构件为机架
1.曲柄滑块机构 扩大转动副，使转动副变成移动副
类型
对心曲柄滑块机构
偏置曲柄滑块机构
2、导杆机构 (1)、演化过程 曲柄滑块机构中，当将曲柄改为机架时，就演化成导杆机构。
(2)、类型
转动导杆机构 L1<L2 L1 ：机架长度
连架杆可以整周转是曲柄； 仅能在某个角度摆动的是摇杆。
2、铰链四杆机构的分类
根据连架杆运动形式的不同，可分为三种基本形式 1）曲柄摇杆机构 在两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆。 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： 卫星天线、缝纫机脚踏板机构、自行车、走步机、送料机构
尺寸自行设计或参考P29 图3-31。
2、 转动制作的铰链四杆机构，判断其类型
分析机构的四个尺寸关系。
3、 总结曲柄存在的条件 铰链四杆机构有一个曲柄的条件： (1) 最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和； (2) 最短杆为连架杆。
推论：可用以下方法来判别铰链四杆机构的基本类型：
1.若机构不满足杆长之和条件则只能成为双摇杆机构
已知：连杆BC长度及三个位置（B1C1,B2C2,B3C3） 要求：设计铰链四杆机构 设计步骤：
①连接B1B2、B2B3， 作线B1B2、B2B3的垂直平分线b12、 b23，交于A点； ②连接C1C2、C2C3， 作线C1C2、C2C3的垂直平分线c12、 c23，交于D点； ③连接AB1、C1D。
工件夹紧机构
7、 平面四杆机构的设计
一个设计过程：已知条件→构件尺寸
两类基本问题：实现给定运动规律； 实现给定运动轨迹；
已知条件：运动条件、 几何条件、动力条件。
三种设计方法： 图解法 解析法 实验法
简明易懂，精确性差。 精确度好，计算繁杂。 形象直观，过程复杂。
图解法设计平面四杆机构
1.按给定连杆位置设计四杆机构
b12
B2
C2
b23
c23
B1 C1
c12
B3
C3
A
D
2、应用：
机械式转向系
机车车轮的联动机构
机车车轮联动机构
摆动导杆机构 L1>L2
L2 ：曲柄长度
(3)、应用
简易刨床
牛头刨床机构
3、摇块机构 (1)、演化过程 曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。
(2)、应用
泵
4、定块机构 (1)、演化过程 曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成定块机构。
(2)、应用
移动导杆机构
5、偏心轮机构（扩大运动副) 在曲柄滑块机构（曲柄摇杆机构）中，若曲柄很短，可将转动 副B的尺寸扩大到超过曲柄长度，则曲柄AB就演化成几何中心B不与 转动中心A重合的圆盘，该圆盘称为偏心轮，含有偏心轮的机构称 为偏心轮机构。
B F
A F A C
B C
D
D
死点的利弊
利：工程上利用死点进行工作。
弊：机构有死点，从动件将出现卡死或运动方向不确定现象，对传动机 构不利
度过死点的方法
增大从动件的质量、利用惯性度过死点位置。
采用机构错位排列的方法
1)机构停在死点位置，不能起动。运转时，靠
惯性冲过死点。 缝纫机踏板机构
2)利用死点实例
曲柄摇杆机构的一些主要特性：
4、机构的急回运动特性：
铰链C的平均速度：
B
C1
C
C2
1
B1 A
θ
B2
ψ
D
摆角
⌒ v1 =C1C2/t1 ⌒ v2 =C1C2/t2
铰链四杆机构在曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时， 最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位 置。
对于摆动导杆机构由于在任何位置时 主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的 方向，与从动杆上受力点的速度方向 始终一致，所以传动角等于90度。
6、 死点位置
死点位置：（主动件条件） 在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻 力的条件下: 当摇杆为主动件，连杆和曲柄共线时，过铰链中 心A的力，对A点不产生力矩，不能使曲柄转动，机构 的这种位置称为死点位置 。
偏心轮机构的演化过程
偏心轮机构结构简单，偏心轮轴颈的强度和刚度大，且易于安装整 体式连杆，广泛用于曲柄长度要求较短、冲击在和较大的机械中。
颚式破碎机
下次课准备
• 班级分成4组 • 每组下次课准备的物品：剪刀，针线，尺 子，鞋盒（类似的硬纸板）。
任务3 制作平面四杆机构模型 并分析其基本特性
1、 分组制作一个铰链四杆机构
第3章 平面连杆机构
回顾：
1、什么叫做运动副？
2、构件 ？ 机构
3、内燃机的曲柄连杆机构各构件之间是什么运动副？
任务1 四杆机构的认知
1、绘制跑步机的运动简图
1）平面连杆机构：构件全部用低副联接而成 的平面机构（低副机构）。 2）平面四杆机构：最简单的平面连杆机构， 由四个构件组成。 3）铰链四杆机构：全部用转动副组成的平面 四杆机构。
反平行双曲柄机构：对边平行但不相等 公共汽车车门启闭机构
3）双摇杆机构—两连杆架均为摇杆的四杆机构
应用举例： 港口起重机、飞机起落架、车辆的前轮转向机构
双摇杆机构应用实例
港口起重机
选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线
双摇杆机构应用实例
飞机起落架
飞机前起落架
双摇杆机构应用实例
车辆的前轮转向机构
式中θ 为摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄所 夹的锐角，称为极限夹角（ C2AC1） 。 极位夹角θ 越大，K值越大，急回运动的性质 越显著。
极限夹角计算公式：
θ =180°（K-1）/（K+1）
连杆机构输出件具有急回特 性的条件：
极位夹角θ >0。
5、 压力角和传动角
1.压力角a 压力角：从动件所受的力F与 受力点速度Vc所夹的锐角a。 有效分力：Ft=Fcosa 有害分力：Fr=Fsina a愈小，机构传动性能愈好。 2.传动角g 传动角： 连杆与从动件所夹的锐角g。 g=900-a g越大，机构的传动性能越好，设计时一般应使gmin≥40°，对于高速大功 率机械应使gmin≥50°。 3.最小传动角的位置
曲柄摇杆机构应用实例
卫星接收装置
曲柄摇杆机构应用实例
缝纫机脚踏板机构
曲柄摇杆机构应用实例
自动送料机构
2）双曲柄机构—两连杆架均为曲柄的四杆机构
运动特点：从动曲柄变速回转
应用举例：
惯性筛、插床机构
双曲柄机构应用实例
惯性筛
双曲柄机构应用实例
插床机构
正平行双曲柄机构：对边平行且相等 特点：主、从动曲柄匀速且相等 运动不确定现象：
v1<v2
它表明摇杆具 有急回运动特性。
曲柄转角 1=180°+θ , C1C2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
慢行程
2=180°-θ C2C1 快行程 ∵ 1> 2 , ∴ t1>t2 ,
急回运动特性可用行程速度变化系数：（或行程 速比系数）K表示：
K = v2/v1 =（C2C1/t2）/ （C1C2/t1 ） = t1/t2 = 1/2 = （180°+θ ）/（180°-θ ）
任务2 铰链四杆机构的演化及应用
一、 平面四杆机构的演化
取不同的构件为机架
1.曲柄滑块机构 扩大转动副，使转动副变成移动副
类型
对心曲柄滑块机构
偏置曲柄滑块机构
2、导杆机构 (1)、演化过程 曲柄滑块机构中，当将曲柄改为机架时，就演化成导杆机构。
(2)、类型
转动导杆机构 L1<L2 L1 ：机架长度
连架杆可以整周转是曲柄； 仅能在某个角度摆动的是摇杆。
2、铰链四杆机构的分类
根据连架杆运动形式的不同，可分为三种基本形式 1）曲柄摇杆机构 在两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆。 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： 卫星天线、缝纫机脚踏板机构、自行车、走步机、送料机构
尺寸自行设计或参考P29 图3-31。
2、 转动制作的铰链四杆机构，判断其类型
分析机构的四个尺寸关系。
3、 总结曲柄存在的条件 铰链四杆机构有一个曲柄的条件： (1) 最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和； (2) 最短杆为连架杆。
推论：可用以下方法来判别铰链四杆机构的基本类型：
1.若机构不满足杆长之和条件则只能成为双摇杆机构
已知：连杆BC长度及三个位置（B1C1,B2C2,B3C3） 要求：设计铰链四杆机构 设计步骤：
①连接B1B2、B2B3， 作线B1B2、B2B3的垂直平分线b12、 b23，交于A点； ②连接C1C2、C2C3， 作线C1C2、C2C3的垂直平分线c12、 c23，交于D点； ③连接AB1、C1D。
工件夹紧机构
7、 平面四杆机构的设计
一个设计过程：已知条件→构件尺寸
两类基本问题：实现给定运动规律； 实现给定运动轨迹；
已知条件：运动条件、 几何条件、动力条件。
三种设计方法： 图解法 解析法 实验法
简明易懂，精确性差。 精确度好，计算繁杂。 形象直观，过程复杂。
图解法设计平面四杆机构
1.按给定连杆位置设计四杆机构
b12
B2
C2
b23
c23
B1 C1
c12
B3
C3
A
D
2、应用：
机械式转向系
机车车轮的联动机构
机车车轮联动机构
摆动导杆机构 L1>L2
L2 ：曲柄长度
(3)、应用
简易刨床
牛头刨床机构
3、摇块机构 (1)、演化过程 曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。
(2)、应用
泵
4、定块机构 (1)、演化过程 曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成定块机构。
(2)、应用
移动导杆机构
5、偏心轮机构（扩大运动副) 在曲柄滑块机构（曲柄摇杆机构）中，若曲柄很短，可将转动 副B的尺寸扩大到超过曲柄长度，则曲柄AB就演化成几何中心B不与 转动中心A重合的圆盘，该圆盘称为偏心轮，含有偏心轮的机构称 为偏心轮机构。
B F
A F A C
B C
D
D
死点的利弊
利：工程上利用死点进行工作。
弊：机构有死点，从动件将出现卡死或运动方向不确定现象，对传动机 构不利
度过死点的方法
增大从动件的质量、利用惯性度过死点位置。
采用机构错位排列的方法
1)机构停在死点位置，不能起动。运转时，靠
惯性冲过死点。 缝纫机踏板机构
2)利用死点实例