第五章 平面连杆机构解析

❖ 这些机构的共同特点是其原动件1的运动 都要经过一个不直接与机架相联的中间构件2 才能传动从动件3，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。
二、连杆机构的分类
1、平面连杆机构(planarlinkage)
所有构件均在相互平行的平面内运动的连 杆机构，称为平面连杆机构。
❖ 3、可以实现不同的运动规律 和特点轨迹要求。
1）用于受力较大的挖掘机，破碎机
2）用于实现各种不同的运动规律要求
三、平面连杆机构的缺点
❖ 1、因各构件间是低副联接，存在间隙，传动 中将产生位置误差，机构越复杂累计误差越 大，影响其传动精度。
❖ 2、惯性力不容易平衡，不适合于高速传动。
❖ 3、不易精确地满足各种运动规律和运动轨迹 的要求。
抽油机中的连杆机构
❖ 内燃机中的连杆机构 缝纫机中的连杆机构
❖ 活塞销尺寸自动分选机上的连杆机构
车门开闭机构
飞机起落架机构
❖ 连杆机构是一种应用十分广泛的机构，人造卫星 太阳能板的展开机构，机械手的传动机构，折叠伞的 收放机构以及人体假肢等等，都是连杆机构。
曲柄滑块机构、铰链四杆机构、导杆机构是最常见 的连杆机构型式。
平行四边形机构的应用
蒸汽机车驱动装置
摄影升降机构
（2）反平行四边形机构： ❖ 在双曲柄机构中，若相对两杆的长度相等，
但不平行(BC与AD)，两曲柄转向相反（AB 与CD），称为反平行四边形机构。
车门开闭机构
3、双摇杆机构
❖ 若铰链四杆机构的两连架杆均为摇杆， 则此四杆机构称为双摇杆机构。
应用举例： 港口起重机、车辆的前轮转向机构等
由于计算机的普及，很多智能化软件为 平面连杆机构的设计和研究奠定了基础，连 杆机构的应用前景也很广泛。
平面连杆机构中最简单、应用最广的是 四杆机构，其他多杆机构都是在它的基础上 扩充而成的，本章重点讨论四杆机构及其设 计。
第二节 铰链四杆机构的基本类 型及其演化
❖ 一、铰链四杆机构的基本型式
❖ 二、铰链四杆机构的演化
双摇杆机构的应用
鹤式起重机机机构
电力机车受电弓
炉门开闭机构
汽车前轮转向机构
❖ 等腰梯形机构：在双摇杆机构中若两摇 杆长度相等，则称为等腰梯形机构。
汽车前轮转向机构
二、平面四杆机构的演化
❖ 1、改变相对杆长、转动副演化为移动副
B
2
1
A4
C
3
曲柄滑块机构
曲柄摇杆机构的演化
改变运动副类型 转动副变成移动副
改变构件相对尺寸
e＝0
∞
改变构件 相对尺寸
e
偏置曲柄滑块机构 （e > 0) 对心曲柄滑块机构 (e = 0)
对心曲柄滑块机构
偏置曲柄滑块机构
❖曲柄滑块机构的应用：
❖ 曲柄压力机及压缩机的工作机构（曲柄的回转运动 转变为滑块往复直线运动）；
❖ 活塞式内燃机、弹簧管压力表及高度表的工作机构 （滑块往复直线运动转变为曲柄的回转运动）。
铰链四杆机构
铰链四杆机构就是当平面四杆机构中的全 部运动副均为转动副时的四杆机构为铰链 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 能绕其轴线转360º的连架杆。 连架杆 摇杆 仅能绕其轴线作往复摆动的连架杆。
B (0~360°)
3
1
(0~360°)
(<360°)
A
4
D
摆转副
双摇杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
（2）变化单移动副机构的机架
B
1 A
2
4
C3
曲柄滑块机构
曲柄摇块机构
导杆机构
定块机构
导杆机构B转动导杆机构 Nhomakorabea2
1 A
4
C3
B
摆动导杆机构
2
A1
曲柄摇杆机构的应用 颚式破碎机机构
雷达天线机构
搅拌机机机构
2、双曲柄机构
❖ 在铰链四杆机构中若两连架杆均为曲柄， 则此四杆机构称为双曲柄机构。
运动特点： 从动曲柄变速回转
应用举例： 惯性筛、插床机构
双曲柄机构的应用 惯性筛机构
插床机构
（1）平行四边形机构：
❖ 在双曲柄机构中，若相对两杆的长度相等且平行， 两曲柄的转向相同，称为平行四边形机构。
2、空间连杆机构(speciallinkage)
所有构件不全在相互平行的平面内运动 的连杆机构，称为空间连杆机构。
二、平面连杆机构的优点
❖ 1、平面连杆机构属于低副机 构，运动副为面接触，压强 小，承载能力大，耐冲击， 并且便于润滑，磨损小。
❖ 2、其运动副元素多为平面或 圆柱面，制造比较容易，而 且靠其本身的几何封闭来保 证构件运动，结构简单，工 作可靠。
第五章 平面连杆机构
❖ 第一节 概述 ❖ 第二节 铰链四杆机构的基本类型及其演化 ❖ 第三节 平面四杆机构有曲柄的条件及几个
基本概念 ❖ 第四节 平面四杆机构的设计
第一节 概 述
❖ 一、连杆机构的意义 ❖ 二、平面连杆机构的优点 ❖ 三、平面连杆机构的缺点
一、连杆机构的意义
❖ 由若干个构件通过低副(Lower-pair)连 接而组成的机构称为连杆机构，又称为低副 机构。
❖偏心轮机构
2、选用不同构件为机架
（1）变化铰链四杆机构的机架
摆转副
C
B
周转副
2
(<360°)
(0~360°)
3
1
(0~360°)
(<360°)
A
4
D
摆转副 曲柄摇杆机构
摆转副
B
周转副
2
(0~360°) 1
(0~360°)
C (<360°)
3
(<360°)
A
4
D
双曲柄机构
C
2
(<360°)
一、铰链四杆机构的基本型式
❖ 1、曲柄摇杆机构 ❖ 2、双曲柄机构 ❖ 3、双摇杆机构
1、曲柄摇杆机构
❖ 若在铰链四杆机构的两连架杆中一为曲柄， 另一为摇杆，则此四杆机构称为曲柄摇杆机 构。
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： 颚式破碎机机构、搅面机、卫星天置、飞剪等。
平面连杆机构中，其构件多呈杆状，故常 简称为“杆”。连杆机构又可根据机构中所 含杆数而命名，如：四杆机构、五杆机构、 六杆机构、多杆机构等。
近年来国内外在连杆机构的研究方面都有长足的发 展，不再限于单自由度四杆机构的研究，也注重多自 由度、多杆机构的分析和综合。例如：多自由的的机 械手；四足、六足步行机等，已经不限于运动学的范 围，还注重动力学方面的研究。