第三章 平面连杆机构.

第三章平面连杆机构

本章要点

●铰链四杆机构的基本类型及其演化型式

●铰链四杆机构基本类型的判断方法

●急回特性、传动角与压力角、死点位置

●作图法设计四杆机构

本章难点

●机构的传动角、压力角、死点位置

●四杆机构的设计

平面连杆机构是由许多构件组成并由低副连接而成的平面机构。平面连杆机构中不存在高副。平面连杆机构能够实现一些较为复杂的平面运动，在生产中得到广泛应用。平面连杆机构的构件形状是多种多样的，但大多数是杆状的（故称为杆）。

平面连杆机构类型很多，其中应用最广泛的是由四个构件组成的平面四杆机构。平面四杆机构不仅应用广泛，而且是多杆机构的基础。故本章着重讨论平面四杆机构的类型及性质。

3.1平面四杆机构的类型

3.1.1平面四杆机构的基本型式

当平面四杆机构各构件之间都是用回转副联接

时，则称该机构为铰链四杆机构。铰链四杆机构是

平面四杆机构的基本型式。图3.1所示为铰链四杆

机构。杆4是固定不动的，称为机架。不与机架直

接连接的杆2称为连杆。杆1和杆3分别与机架直

接连接称为连架杆。如果杆1（或杆3）能绕回转中

心A（或D）作整周的回转，则此杆就称为曲柄。如

果不能作整周的回转，而只能来回摇摆一个角度，

则此杆就称为摇杆。

铰链四杆机构根据连架杆是否为曲柄分为三种基

本类型，即曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

1．曲柄摇杆机构及其应用

若铰链四杆机构的两连架杆之一为曲柄，另一连架杆为摇杆，则该机构称为曲柄摇杆机构。

曲柄摇杆机构能将曲柄的整周回转运动转换称摇杆的往复摆动；曲柄摇杆机构也能使摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动。曲柄摇杆机构在生产中应用是很广泛的。

图3.2(a)所示为草地洒水器机构。该机构曲柄1作整周匀速回转运动，通过连杆2带动摇杆3和洒水器5（两者固联在一起）绕D点在一定角度内往复摆动，达到在一定面积上洒水的目的。

图3.2(b)所示为雷达俯仰角度的摆动装置。曲柄1缓缓地匀速转动，通过连杆2，带动摇杆3在一定角度范围内俯仰摆动。

(a) (b)

图3.2

2．双曲柄机构及其应用

当铰链四杆机构的两连架杆都是曲柄时，该铰链四杆机构称为双曲柄机构。如图3.3 (a)所示为冲床机构运动简图。图中杆1，2，3和4组成双曲柄机构。当曲柄1（原动件）等速回转一周时，曲柄3变速回转一周，与滑块6固联的冲头作往复直线运动。

若双曲柄机构中，两曲柄长度相等且平行，连杆与机架长度也相等且平行，则该机构称为平行双曲柄机构。如图3.3( b)所示为平行双曲柄机构，两曲柄回转方向相同，角速度相等。图3.4所示机车主动轮联动装置为平行双曲柄机构，它增设了一个曲柄CD辅助构件，以防止平行双曲柄机构ABEF变为反向双曲柄机构。

(a) (b)

图3.3

3．双摇杆机构及其应用 当铰链四杆机构的两连架都是摇杆时，则该铰链四杆机构称为双摇杆机构。图3.5所示为飞机起落架机构的运动简图。当飞机准备着陆时，需要将着陆轮1从机翼4中推放出来，则机构处于ABCD 位置。当飞机在正常飞行时，为了减小空气阻力，又需要将轮1收入机翼中，则机构处于A ’

‘C B D 位置。上述动作的完成是由原动件摇杆3通过连杆2、从动件摇杆5带动着陆轮1来实现的。摇杆3和摇杆5均不能（也绝不允许）作0360整周转动，从而确保着陆轮安全支撑飞机着陆。

图3.4 图3.5

3.1.2铰链四杆机构的演化型式

除曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构三种形式的铰链四杆机构外，在实际生产应用中，还广泛的采用其它型式的四杆机构，但是这些都可以认为是通过改变某些构件的形状，相对长度，或选择不同构件为机架等方法，来得到铰链四杆机构的一些其它演化型式，以下介绍常用的一些演化形式。

图3.6

1．曲柄滑块机构

如图3.6(a)所示，在曲柄摇杆机构ABCD中，若使摇杆CD的长度变长，则C点的轨迹mn 将会越来越平直。当CD的长度视为无穷大时，则C点的轨迹mn将被视为是一条直线（图3.6(b)）。把CD杆改为一滑块（图3.6(c)），则曲柄摇杆机构演化为如图3.6(d)、(e)所示的曲柄滑块机构。如图3.6(d)所示机构中C点的运动轨迹mm与曲柄转动中心A处于同一直线上，则该机构为对心曲柄滑块机构。如图3.6(e)所示机构中C点运动轨迹mm的延长线与曲柄转动中心A之间存在一偏距e，则称该机构为偏置曲柄滑块机构。

2．导杆机构

若以图3.6(d)所示的曲柄AB作为机架时，则曲柄滑块机构演变为图3.7所示的导杆机构。当BC杆回转时（通常BC杆为原动件），导杆AC一方面绕A点转动，另一方面又相对滑块3移动。

360回转分为回转导杆机构和摆动导杆机构。若构件BC长导杆机构根据导杆AC能否作0

360回转，则为回转导杆机构（图3.7(a)）；若构件BC长度大于机架AB长度，导杆能作0

360回转，则为摆动导杆机构（图3.7(b)）。

度小于机架AB长度，导杆不能作0

90）。因此牛头刨床(图3.8）、插床导杆机构具有很好的传力性能（传动角 始终等于0

和回转式油泵均采用了摆动导杆机构。

图3.7 图3.8

3．定块机构

若以图3.6(d)所示曲柄滑块机构中的滑块作为机架时，则得到图3.9(a)所示的定块机构。BC杆绕C点摆动，导杆AC在定块内往复运动。图3.9(b)所示的抽水唧筒是它的应用实例。

(a) (b)

图3.9

4．摇块机构

若以图3.6(d)所示曲柄滑块机构中的BC杆为机架，则得到图3.10(a)所示的摇块机构。当曲柄AB回转时，滑块绕C点摇动，同时导杆AC在滑块内作相对移动。图3.10(b)所示的载重汽车自卸机构是它的应用实例，当液压油推动活塞时，缸体（摇块）绕C点摆动，车厢AB绕B点转动从而翻转卸货。

(a) (b)