第四章平面连杆机构
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《机械原理》第四章 平面连杆机构及其设计
2. 急回特性和行程速比系数
判断下列机构是否具有急回特性：
双曲柄机构和对心曲柄滑块机构适 当组合后，也可能产生急回特性。
机械原理
小结：
第四章 平面连杆机构及其设计
2. 急回特性和行程速比系数
1）急回特性的作用：节省空回行程的时间，提高劳动生产 率。 2）急回特性具有方向性，当原动件的回转方向改变时，急 回的行程也跟着改变。 3）对于有急回运动要求的机械，先确定K，再求θ。
∆DB1C1 中 : a + d ≤ b + c ∆DB2C 2 中 : b ≤ (d-a ) + c
(a ) 即 a+b≤c+d 即 a+c ≤ b+d
c ≤ (d-a ) + b (a ) + (b )，得 a ≤ c (a ) + (c )，得 a ≤ b
(b ) + (c )，得 a ≤ d
手摇唧筒
固定滑块3成为唧筒外壳，导杆4的下端固结着汲水活塞，在 唧筒3的内部上下移动，实现汲水的目的。
机械原理
2 . 平面四杆机构的演化形式 ( ) 运动副元素的逆换 4
第四章 平面连杆机构及其设计
将移动副两元素的包容关系进行逆换，并不影响两构件 之间的相对运动，但却能演化成不同的机构。
构件2 包容 构件3 导杆机构
4-2
平面四杆机构的类型和应用
1. 平面四杆机构的基本形式 2. 平面四杆机构的演化形式
机械原理
第四章 平面连杆机构及其设计
铰链四杆机构 1. 平面四杆机构的基本形式：
机架：固定不动的构件，如AD 杆 连杆：不直接与机架相连的构件，如BC杆 连架杆：直接与机架相连的构件，如AB、CD 杆 曲柄：能作整周转动的连架杆，如AB 杆 摇杆：不能作整周转动的连架杆，如CD 杆
机构 复习题及答案
第四章平面连杆机构一、填空1. 在铰链四杆机构中，能作整周连续旋转的构件称为_______，只能来回摇摆某一角度的构件称为_______，直接与连架杆相联接，借以传动和动力的构件称为_______。
2. 图1-1为铰链四杆机构，设杆a最短，杆b最长。
试用符号和式子表明它构成曲柄摇杆机条构的件：（1）____________________________ 。
（2）以_______为机架，则_______为曲柄。
3. 设图1-1已构成曲柄摇杆机构。
当摇杆CD为主动件，机构处于BC与从动曲柄AB共线的两个极限位置，称为机构的两个_______位置。
4. 铰链四杆机构的三种基本形式是_______机构，_______机构，_______机构。
5. 平面连杆机急回运动特性可用以缩短_______。
从而提高工作效率。
6. 平面连杆机构的急回特性系数K=______________。
7. 四杆机构中若对杆两两平行且相等，则构成_______机构。
1、槽轮机构能把主动件的______转动转换为从动件周期性的_____运动。
1、连续、间歇；2、机械就是_________和_________的总称。
机器、机构；3、一部完整的机器可归纳成由_________、_________、_________、和控制部分组成。
4、铰链四杆机构由______、______、_______、和运动副组成。
按曲柄的存在情况，分为_____、____和_____三种基本形式。
机架、连架杆、连杆、曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构5、凸轮机构是由_________、_________和机架三个基本构件组成。
设计方法称为________。
动力、加工、信息二、选择代号填空1. 平面四杆机构中各构件以___A____相联接。
（a 转动副 b 移动副 c 螺旋副）2. 平面连杆机构当急回特性系数K___A____时，机构就具有急回特性。
（a >1 b =1 c <1）3. 铰链四杆机构中，若最长杆与最短杆之和大与其他两杆之和，则机构有__C_____。
《平面连杆机构》课件
尺寸优化
减小机构的整体尺寸，使其更 加紧凑。
重量优化
降低机构的重量，以实现轻量 化设计。
成本优化
通过优化设计降低制造成本。
优化方法
数学建模
建立平面连杆机构的数学模型，以便进行数 值分析。
优化算法
采用遗传算法、粒子群算法等智能优化算法 对机构进行优化。
有限元分析
利用有限元方法对机构进行应力、应变和振 动分析。
实例二：搅拌机
总结词
搅拌机利用平面连杆机构实现搅拌叶片的周期性摆动，促进物料在容器内均匀混 合。
详细描述
搅拌机中的四连杆机构将原动件的运动传递到搅拌叶片，使叶片在容器内做周期 性的摆动，通过调整连杆的长度和角度，可以改变搅拌叶片的摆动幅度和频率， 以满足不同的搅拌需求。
实例三：飞机起落架
总结词
飞机起落架中的收放机构采用了平面连杆机构，通过连杆的 传动实现起落架的收放功能。
。
设计步骤
概念设计
根据需求，构思连杆机构的大 致结构。
仿真与优化
利用计算机仿真技术对设计进 行验证和优化。
需求分析
明确机构需要实现的功能，分 析输入和输出参数。
详细设计
对连杆机构进行详细的尺寸和 运动学分析，确定各部件的精 确尺寸。
制造与测试
制造出样机，进行实际测试， 根据测试结果进行必要的修改 。
实验验证
通过实验验证优化结果的可行性和有效性。
优化实例
曲柄摇杆机构优化
通过调整曲柄长度和摇杆摆角，实现 机构的优化设计。
双曲柄机构优化
通过改变双曲柄的相对长度和转动顺 序，提高机构的运动性能。
平面四杆机构优化
通过调整四根杆的长度和连接方式， 实现机构的轻量化和高性能。
减小机构的整体尺寸，使其更 加紧凑。
重量优化
降低机构的重量，以实现轻量 化设计。
成本优化
通过优化设计降低制造成本。
优化方法
数学建模
建立平面连杆机构的数学模型，以便进行数 值分析。
优化算法
采用遗传算法、粒子群算法等智能优化算法 对机构进行优化。
有限元分析
利用有限元方法对机构进行应力、应变和振 动分析。
实例二：搅拌机
总结词
搅拌机利用平面连杆机构实现搅拌叶片的周期性摆动，促进物料在容器内均匀混 合。
详细描述
搅拌机中的四连杆机构将原动件的运动传递到搅拌叶片，使叶片在容器内做周期 性的摆动，通过调整连杆的长度和角度，可以改变搅拌叶片的摆动幅度和频率， 以满足不同的搅拌需求。
实例三：飞机起落架
总结词
飞机起落架中的收放机构采用了平面连杆机构，通过连杆的 传动实现起落架的收放功能。
。
设计步骤
概念设计
根据需求，构思连杆机构的大 致结构。
仿真与优化
利用计算机仿真技术对设计进 行验证和优化。
需求分析
明确机构需要实现的功能，分 析输入和输出参数。
详细设计
对连杆机构进行详细的尺寸和 运动学分析，确定各部件的精 确尺寸。
制造与测试
制造出样机，进行实际测试， 根据测试结果进行必要的修改 。
实验验证
通过实验验证优化结果的可行性和有效性。
优化实例
曲柄摇杆机构优化
通过调整曲柄长度和摇杆摆角，实现 机构的优化设计。
双曲柄机构优化
通过改变双曲柄的相对长度和转动顺 序，提高机构的运动性能。
平面四杆机构优化
通过调整四根杆的长度和连接方式， 实现机构的轻量化和高性能。
《平面连杆机构 》课件
平面连杆机构的设计考虑因素
直线运动与曲线 运动的转换
设计中需要考虑连杆的长 度、角度和转动轴位移。
运动轨迹的控制
设计中需要考虑连杆的链 接方式、角度和长度。
噪音与振动控制
需要优化连杆的结构和材 料以减少噪音和振动。
结论和总结
平面连杆机构是一种重要的运动装置，它在各个领域都有广泛的应用。了解平面连杆机构的类型 和工作原理，可以为设计和创新提供重要的参考。
《平面连杆机构》PPT课 件
平面连杆机构的定义
平面连杆机构由刚性连杆连接的平面运动装置组成。它们在工程领域、机械 领域以及其他领域中广泛应用。
平面连杆机构的类型
二级及三级机构
由几个连杆组成的层级 结构，实现复杂的运动。
常见的平面连杆机构
如曲柄摇杆机构、滑块 机构和曲柄滑块机构等。
其他特殊形式的平 面连杆机构
如同心圆机构、牛顿摇 杆机构和双可转连杆机 构等。
平面连杆机构的工作原理
平面连杆机构利用连杆的运动实现物体的平面运动，例如旋转、直线运动和复杂的轨迹运动。
平面连杆机构的应用
1 工程领域
2 机械领域
用于机械装置、工业 生产线和运等。
3 其他领域
用于模拟器、游戏开 发和动画制作等。
第四章连杆机构及其设计-1
a b c d 杆
a c b d
长 条
a d b c 件
且a b，a c，a d.
周转副存在条件：
条件1）称为杆长条件。
1）最短杆长度 + 最长杆长度≤ 其余两杆长度之和。 2）组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。
◆满足杆长条件时，有最短杆参与构成的转动副都是 周转副，而其余转动副则是摆转副。
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。
§4-1 平面四杆机构的基本类型 及其演化
一、铰链四杆机构中曲柄存在的条件
二、铰链四杆机构的基本类型、应用及其演化
三、具有移动副的四杆机构及其演化
铰链四杆机构
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。
斗 机 构
②反平行四边形机构（逆平行四边形机构）：
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 （主、从动曲柄反向转动。）
四轮拖车转向机构
注：平行四边形机构在共线位置出 现运动不确定。采用两组机构错开排列。 作者：潘存云教授
B
自卸卡车举升机构
摆缸式内燃机机构
左侧四杆机构位移量小，减振功能差
挖掘机相邻两杆之间的开合动 作也是由摇块机构来实现的。
③定块机构（移动导杆机构） B
曲柄滑块机构中，当滑块3为
1
2
A
4
C3
机架时，即得定块机构。
曲柄滑块机构
1 2
3 4
定块机构
滑块3为定块，一般取杆1为原动 件，杆2绕C点往复摆动，而杆4 仅相对滑块3作往复移动。
第四章_常用机构1-1
4.2 凸轮机构
（2）等加速—等减速运动规律
等加速、等减速运动规 律，在前半程用等加速运动 规律，后半程采用等减速运 动规律，两部分加速度绝对 值相等。
等加速、等减速运动规 律在运动起点A、中点B、终 点C的加速度突变为有限值， 产生柔性冲击。用于中速、 轻载的场合。
4.2 凸轮机构
（3）摆线运动规律 当半径为R 的滚圆沿纵坐标轴作 纯滚动时，圆周上某定点M的运动轨 迹为一摆线，该点在纵坐标轴上投影 的变化规律即构成摆线运动规律。 由运动线图可知，当从动件按摆 线运动规律运动时，其加速度按正弦 曲线变化，故又称为正弦加速度运动 规律。从动件在行程的始点和终点处 加速度皆为零，且加速度曲线均匀连 续而无突变，因此在运动中既无刚性 冲击，又无柔性冲击，常用于较高速 度的凸轮机构。
1.曲柄摇杆转化为曲柄滑块
4.1平面连杆机构
2.曲柄滑块转化为偏心轮滑块
4.1平面连杆机构
3.其他机构 如压水井
42 凸轮机构
§4.2凸轮机构
一、凸轮机构的应用和类型
1.凸轮机构的组成特性和应用 平面连杆机构一般只能近似地实现给定的 运动规律，而且设计较为复杂，在各种机器 中，特别是自动化机器中，为实现各种复杂 的运动要求，常采用凸轮机构。 右图所示为内燃机的气门机构，当具有曲 线轮廓的凸轮1作等速回转时，凸轮曲线轮 廓通过与气门2（从动件）的平底接触，迫 使气门2相对于气门导管3（机架）作往复直 线运动，从而控制了气门有规律的开启和闭 合。气门的运动规律取决于凸轮曲线轮廓的 形状。
4.2 凸轮机构
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，他通过与从动件 的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不连续的任 意预期运动。
凸轮机构结构简单、紧凑，能方便地设计凸轮轮廓以实现 从动件预期运动规律，广泛用于自动化和半自动化机械中作 为控制机构。
1.曲柄摇杆机构
平行四边形机构
带有辅助构件的平行四边形机构
一、平面连杆机构
对于两个曲柄转向相反的情况，即连杆与机架的长度相
等,两个曲柄长度相等所组成的转向相反的双曲柄机构称为 反平行四边形机构。
反平行四边形机构不具备
平行四边形机构前述两个运动
特征。 车门启闭机构就是反平行
反平行四边形机构
四边形机构的应用实例。
车门启闭机构
二、凸轮机构
连杆机构和凸轮机构对比：
平面连杆机构虽然应用广泛，但它只能近似地 实现给定的运动规律，且设计比较复杂。当从 动件须精确地按预定运动规律尤其是复杂运动 规律工作时，则常采用凸轮机构。
二、凸轮机构
分类
1. 按凸轮的形状分： 盘形、移动、圆柱
2. 按从动杆运动形式分: 移动（直动）、摆动
3. 按从动杆形状分： 尖顶、滚子、平底
第四章 常用机构
一、平面连杆机构
应用实例：
内燃机、鹤式吊、火车轮、牛头刨床、开窗户支撑、公共 汽车开关门、折叠伞、折叠床、 各种健身器材等。
定义：由低副（转动、移动）连接组成的平面机构。 优点：
1.采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损。 2.构件接触面多为圆柱面或平面, 形状简单、易加工、容易获 得较高的制造精度。 3. 构件间接触自封闭, 不需外力保持构件间的接触。 4.改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。 5.连杆曲线丰富。可满足不同要求。
安装辅助连杆； 几组机构错位安装。
B2 A
vB
B1
FB
脚
D
C2 踏板
C1 缝纫机主运动机构
一、平面连杆机构
一、平面连杆机构
一、平面连杆机构
一、平面连杆机构
一、平面连杆机构
平面连杆机构ppt课件
15
3.1 平面连杆机构的类型
（2）应用案例：雷达天线、脚踏式脱粒机、搅拌 机、水稻插秧机的秧爪运动机构。
脚踏式脱粒机
缝纫机的脚踏粒机
雷达天线
16
3.1 平面连杆机构的类型
水稻插秧机的秧爪运动机构
搅拌机机构
（3）功能：将连续转动转换为摆动，或者将摆动转换为 连续转动。
17
3.1 平面连杆机构的类型
2、双曲柄机构 （1）概念：具有两个曲柄的铰链四杆机构，称 为双曲柄机构。
18
3.1 平面连杆机构的类型
（2）应用案例：惯性筛机构
惯性筛机构
（3）功能：将等速转动转换为不等速同向转动19。
3.1 平面连杆机构的类型
（4）双曲柄机构的其他类型 1）平行四边形机构：两相对构件互相平行，
呈平行四边形的双曲柄机构。
3.2.1 曲柄滑块机构 （ 1）由曲柄摇杆机构，将CD→无穷大，C点轨迹变成直
线； （ 2）演化方法：将转动副→移动副； （ 3）类型： a.偏心曲柄滑块机构 ，e≠0 偏距：曲柄转动
中心距导路的距离。 b.对心曲柄滑块机构，e=0
35
3.2 铰链四杆机构的演化
（4）应用案例：内燃机、空气压缩机、冲床和送料 机构等。
请画出下列机构运动示意图，并判断由几种机构 组合而成?
插齿机
冲床机构
48
3.3 铰链四杆机构的基本特性
3.3.1 急回特性和行程数比系数 1、基本概念：（以曲柄摇杆机构为例，曲柄为原动
件） （1）四杆机构的极限位置：当曲柄与连杆二次共线时，
摇杆位于机构的最左或最右的位置。 （2）极位夹角（θ）：从动件处于二个极限位置时，
1-偏心轮 2-连杆 3-滑块 4-机架
3.1 平面连杆机构的类型
（2）应用案例：雷达天线、脚踏式脱粒机、搅拌 机、水稻插秧机的秧爪运动机构。
脚踏式脱粒机
缝纫机的脚踏粒机
雷达天线
16
3.1 平面连杆机构的类型
水稻插秧机的秧爪运动机构
搅拌机机构
（3）功能：将连续转动转换为摆动，或者将摆动转换为 连续转动。
17
3.1 平面连杆机构的类型
2、双曲柄机构 （1）概念：具有两个曲柄的铰链四杆机构，称 为双曲柄机构。
18
3.1 平面连杆机构的类型
（2）应用案例：惯性筛机构
惯性筛机构
（3）功能：将等速转动转换为不等速同向转动19。
3.1 平面连杆机构的类型
（4）双曲柄机构的其他类型 1）平行四边形机构：两相对构件互相平行，
呈平行四边形的双曲柄机构。
3.2.1 曲柄滑块机构 （ 1）由曲柄摇杆机构，将CD→无穷大，C点轨迹变成直
线； （ 2）演化方法：将转动副→移动副； （ 3）类型： a.偏心曲柄滑块机构 ，e≠0 偏距：曲柄转动
中心距导路的距离。 b.对心曲柄滑块机构，e=0
35
3.2 铰链四杆机构的演化
（4）应用案例：内燃机、空气压缩机、冲床和送料 机构等。
请画出下列机构运动示意图，并判断由几种机构 组合而成?
插齿机
冲床机构
48
3.3 铰链四杆机构的基本特性
3.3.1 急回特性和行程数比系数 1、基本概念：（以曲柄摇杆机构为例，曲柄为原动
件） （1）四杆机构的极限位置：当曲柄与连杆二次共线时，
摇杆位于机构的最左或最右的位置。 （2）极位夹角（θ）：从动件处于二个极限位置时，
1-偏心轮 2-连杆 3-滑块 4-机架
1.曲柄摇杆机构
手摇唧筒
一、平面连杆机构
平面四杆机构有曲柄的条件
B
b
C
aA d
c
D
（若1能绕A整周相对转动，则存在两个特殊位置）
a+d≤b+c
(1)
b<c+d-a即a+b≤c+d
(2)
c<b+d-a即a+c≤b+d
(3)
一、平面连杆机构
(1)+(2)得2a+b+d≤2c+b+d即a≤c (1)+(3)得 a≤b (2)+(3)得 a≤d
插床六杆机构
机车车轮平行四边形机构
一、平面连杆机构
一、平面连杆机构
平行四边形机构有以下三个运动特点:
（1）两曲柄转速相等
机车车轮联动机构。
（2）连杆始终与机架平行
天平机构、所示的摄影车升降机构。
机车车轮联动机构
天平机构
摄影车升降机构
一、平面连杆机构
（3）运动的不确定性 为了克服运动的不确定性， 可以对从动曲柄施加外力，或 利用飞轮及构件本身的惯性作 用。也可以采用辅助曲柄等措施解决。
B2
CC1 DD
当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置 摆到C2D。所花时间为t1 , 平均速度为V1,那么有：
t1(18 0)/V1C1C2 t1 C 1C2/1 ( 80)
一、平面连杆机构
当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C2D,置摆到C1D，所 花时间为t2 ,平均速度为V2 ,那么有：
取最短构件为机架 ——双曲柄机构
取最短构件任一相邻构件为机架 ——曲柄摇杆机构
机械工程基础平面连杆机构
第4章 平面连杆机构
图 4 - 7 惯性筛
第4章 平面连杆机构
B
2
1
A
4
C 3
D
图 4 - 8 平行四边形机构
第4章 平面连杆机构
图 4 - 9 机车车轮联动机构
第4章 平面连杆机构
机车车轮平行四边形机构使各车轮与主动轮具有相 同的速度, 其内含有一个虚约束, 以防止在曲柄与机架共 线时运动不确定。 如图4 - 10所示, 当共线时, B点转到B2 点, 而C点位置可能转到C2或C′2位置, 运动不确定。
第4章 平面连杆机构
4.1 概 述
4.1.1 根本概念 构件之间只有低副连接的机构称为平面连杆机构。
最常见的平面连杆机构是平面四杆机构。 由四个构件 通过低副连接而成的平面连杆机构称为平面四杆机构。 所有低副均为转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机 构, 它是平面四杆机构中最根本的形式, 其他形式的四 杆机构都是在它的根底上演化而成的。 连杆机构中的 构件称为杆。
第4章 平面连杆机构
1
A
B
2
3 C
2 B1
3
A
C
(a)
(b )
图 4 - 19 摇块机构 (a) 运动简图; (b) 自卸卡车翻斗机构
第4章 平面连杆机构
5. 定块机构 (1) 转化: 当曲柄滑块机构中取滑块为机架时, 即可 转化为定块机构, 如图4 - 20(a)所示。 (2) 应用： 图4 - 20(b)所示的手动压水机是定块机 构的应用实例。
第4章 平面连杆机构
在双曲柄机构中, 假设相对的两杆长度分别相等, 那么称为平行双曲柄机构。 当两曲柄转向相同时, 它们 的角速度时时相等, 连杆也始终与机架平行, 四根杆形 成一平行四边形, 故又称平行四边形机构, 如图4 - 8所 示。 图4 - 9所示的机车车轮联动机构就是平行四边形 机构的应用实例。
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一、曲柄存在条件 （格拉肖夫条件） 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；（杆长之和条件） 于其余两杆长度之和；（杆长之和条件） ；（杆长之和条件 ② 连架杆与机架中必有一杆为最短杆。 连架杆与机架中必有一杆为最短杆。 （最短构件条件） 最短构件条件）
你会判断由不同杆作机架时四杆机构属于 你会判断由不同杆作机架时四杆机构属于 哪种机构么？ 哪种机构么？
四、死点位置
曲柄摇杆机构中，若以摇杆为 曲柄摇杆机构中， 原动件，当连杆与从动件（ 原动件，当连杆与从动件（曲 共线时的位置称死点位置。 柄）共线时的位置称死点位置。 这时机构的传动角γ=0，压力 这时机构的传动角 ， 角α=900，即连杆对从动曲柄 的作用力恰好通过其回转中心 A，不能推动曲柄转动。 ，不能推动曲柄转动。 存在死点位置的标志： 存在死点位置的标志： 连杆与从动件共线。 连杆与从动件共线。
§4.1 平面连杆机构的特点
低副连接而成的平面机构 连接而成的平面机构。 一、平面连杆机构： 用低副连接而成的平面机构。 平面连杆机构： 二、平面连杆机构的特点： 平面连杆机构的特点： 1、能实现多种运动形式。如：转动，摆动，移动，平面运动 、能实现多种运动形式。 转动，摆动，移动， 2、运动副为低副： 、运动副为低副： 面接触： 承载能力大； 便于润滑。 面接触： ①承载能力大；②便于润滑。寿命长 几何形状简单——便于加工，成本低。 便于加工，成本低。 几何形状简单 便于加工 3、缺点： 、缺点： ①只能近似实现给定的运动规律； 只能近似实现给定的运动规律； 近似实现给定的运动规律 ②设计复杂； 设计复杂； ③只用于速度较低的场合。 只用于速度较低的场合。
1.曲柄摇杆机构 1.曲柄摇杆机构
☆ 两连架杆中一个为 曲柄，另一个为摇杆。 曲柄，另一个为摇杆。
搅拌机
雷达俯仰天线
1） 曲柄为主动件 可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动 的运动转换。 的运动转换。
2） 摇杆为主动件 可以将摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动。 可以将摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动。
判断由不同杆作机架时四杆机构类型的方法
a、 b、 c、 d
Y
a+d ≤ b+c
N
双摇杆机构
以最短杆相邻杆为机架 以与最短杆相对的杆为机架 以最短杆为机架
曲柄摇杆机构 双摇杆机构 双曲柄机构
二、急回特性及行程速比系数K 急回特性及行程速比系数
1、机构的急回运动特性： 、机构的急回运动特性： 曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不相同， 曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不相同，反行程的平 急回运动特性。 均速度较快，这种运动称为曲柄摇杆机构的急回运动特性 均速度较快，这种运动称为曲柄摇杆机构的急回运动特性。
汽车车窗雨刷机构
缝纫机
2.双曲柄机构 2.双曲柄机构
☆两个连架杆都能作整周回转运动
振动筛（也称为惯性筛） 振动筛（也称为惯性筛）
正平行四边形机构
天 平 机 构
机车车轮联动机构
动
动
机构
反平行四边形机构
车门启闭机构
3.双摇杆机构 3.双摇杆机构
☆两连架杆均为摇杆
汽车车轮转向机构
起重机中重物平移机构
§4.2 平面四杆机构的基本型式及其演化
一、铰链四杆机构： 所有运动副均为转动副的平面四杆机构
相关名称： 相关名称： 1，3—连架杆 →定轴转动 ， 连架杆 定轴转动
2—连杆 →平面运动 连杆 平面运动
2 B 1 A
C 3
曲柄： 曲柄： 作整周转动的连架杆 摇杆： 摇杆： 非整周转动的连架杆
4
D
弊：机构有死点，从动件将出现卡死或运动方向不确定 机构有死点， 现象，对机构传动不利。 现象，对机构传动不利。
渡过死点位置的方法？ 渡过死点位置的方法？ ①利用系统的惯性； 利用系统的惯性； ②利用特殊机构。 利用特殊机构。
思考题
曲柄摇杆机构是否一定具有急回特性？ 是否肯定有死点位置？
1.曲柄为原动件，当机构有极位夹角时，就 曲柄为原动件， 机构有极位夹角时， 曲柄为原动件 有急回特性； θ=0、K=1时，无急回特性。 有急回特性； 、 时 无急回特性。 2.存在死点位置的标志是：连杆与从动件共线。 存在死点位置的标志是：连杆与从动件共线。 存在死点位置的标志是 摇杆为原动件，有2个死点位置； 摇杆为原动件， 个死点位置； 个死点位置 曲柄为原动件，没有死点位置。 曲柄为原动件，没有死点位置。 （因连杆与从动杆不会共线） 因连杆与从动杆不会共线）
二、铰链四杆机构的演化 。
1、扩大转动副
偏心轮，偏心距， 偏心轮机构
2、转动副转化成移动副：
曲柄滑块机构（偏距e） e≠0，偏置曲柄滑块机构 e=0， 对心曲柄滑块机构
3、变换机架
铰链四杆机构： 构件2为 机架—— 曲柄摇杆
构件4为机 架——曲柄 摇杆
构件1为机 架——双曲 柄
构件3为 机架—— 双摇杆
概念： 摆角ψ、 概念： 摆角 、极 位夹角θ 位夹角
2、行程速度变化系数K 2、行程速度变化系数K
说明： 说明： （1）机构有极位夹角，就有急回特性； ）机构有极位夹角，就有急回特性； 越大， 值越大 急回性就越显著； 值越大， （2）θ越大，K值越大，急回性就越显著； ） 越大 （3）θ=0、K=1时，无急回特性。 ） 、 时 无急回特性。 急回特性的作用：可以缩短非生产时间，提高生产率。 急回特性的作用：可以缩短非生产时间，提高生产率。
第四章 平面连杆机构
§4.1 平面连杆机构的特点 §4.2 平面四杆机构的基本型式及其演化 §4.3 平面四杆机构的基本特性
学习重点
1、掌握四杆机构的基本型式及特点 ； 了解平面四杆机构的演化方法； 2、了解平面四杆机构的演化方法； 3、熟练掌握四杆机构曲柄存在的条件并 能灵活应用； 能灵活应用； 掌握平面四杆机构的基本特性； 4、掌握平面四杆机构的基本特性； 5、理解四杆机构的行程速比系数K、 急回特性、极位夹角、传动角、 急回特性、极位夹角、传动角、压力 角、死点位置等概念
周转副：二构件相对运动为整周转动。 、 周转副： 二构件相对运动为整周转动。B、A 摆动副： 二构件相对运动不为整周转动。 、 摆动副： 二构件相对运动不为整周转动。C、D
4—机架 机架
铰链四杆机构的基本形式
1）曲柄摇杆机构 ） 2）双曲柄机构 ） 3）双摇杆机构 ）
运动特点
运动形式的改变 运动速度的改变 摆角的改变
曲柄滑块机构
构件4为机架 构件 为机架——曲柄滑块 为机架 曲柄滑块 构件2为机架 构件 为机架——曲柄摇块 为机架 曲柄摇块
构件3为机架 构件 为机架— 为机架 —移动导杆 移动导杆 构件1为机架 构件 为机架——转动导杆 为机架 转动导杆
§4.3平面四杆机构的基本特性 平面四杆机构的基本特性
三、压力角和传动角
1、压力角α 、压力角 从动件上某点的受力方向与从 动件上该点速度方向的所夹的 锐角。 锐角。 P = Pc2、传动角γ，压力角的余角 、传动角γ 3、许用压力角 [α] 、 4、传动角的计算 、 压力角越小， 压力角越小，传动角越 （经常用γ衡量机构的传动质量） 大，机构传力性能越好 经常用γ衡量机构的传动质量） ° 一般： 一般： [α]≤40° δ≤90° γ=δ ° δ≥90° γ=180°－δ ° ° 如何确定铰链四杆机构的最小传动角？ 如何确定铰链四杆机构的最小传动角？ 曲柄摇杆机构在曲 柄与机架共线的两 位置出现最小传动 角。
摇杆为原动件，有2个死点位置； 摇杆为原动件， 个死点位置； 个死点位置 曲柄为原动件，没有死点位置。 曲柄为原动件，没有死点位置。 （因连杆与从动杆不会共线） 因连杆与从动杆不会共线）
出现死点的利弊
利：工程上利用死点进行工作。 工程上利用死点进行工作。 如快速夹具、 如快速夹具、 飞机起落架等。 飞机起落架等。
你会判断由不同杆作机架时四杆机构属于 你会判断由不同杆作机架时四杆机构属于 哪种机构么？ 哪种机构么？
四、死点位置
曲柄摇杆机构中，若以摇杆为 曲柄摇杆机构中， 原动件，当连杆与从动件（ 原动件，当连杆与从动件（曲 共线时的位置称死点位置。 柄）共线时的位置称死点位置。 这时机构的传动角γ=0，压力 这时机构的传动角 ， 角α=900，即连杆对从动曲柄 的作用力恰好通过其回转中心 A，不能推动曲柄转动。 ，不能推动曲柄转动。 存在死点位置的标志： 存在死点位置的标志： 连杆与从动件共线。 连杆与从动件共线。
§4.1 平面连杆机构的特点
低副连接而成的平面机构 连接而成的平面机构。 一、平面连杆机构： 用低副连接而成的平面机构。 平面连杆机构： 二、平面连杆机构的特点： 平面连杆机构的特点： 1、能实现多种运动形式。如：转动，摆动，移动，平面运动 、能实现多种运动形式。 转动，摆动，移动， 2、运动副为低副： 、运动副为低副： 面接触： 承载能力大； 便于润滑。 面接触： ①承载能力大；②便于润滑。寿命长 几何形状简单——便于加工，成本低。 便于加工，成本低。 几何形状简单 便于加工 3、缺点： 、缺点： ①只能近似实现给定的运动规律； 只能近似实现给定的运动规律； 近似实现给定的运动规律 ②设计复杂； 设计复杂； ③只用于速度较低的场合。 只用于速度较低的场合。
1.曲柄摇杆机构 1.曲柄摇杆机构
☆ 两连架杆中一个为 曲柄，另一个为摇杆。 曲柄，另一个为摇杆。
搅拌机
雷达俯仰天线
1） 曲柄为主动件 可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动 的运动转换。 的运动转换。
2） 摇杆为主动件 可以将摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动。 可以将摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动。
判断由不同杆作机架时四杆机构类型的方法
a、 b、 c、 d
Y
a+d ≤ b+c
N
双摇杆机构
以最短杆相邻杆为机架 以与最短杆相对的杆为机架 以最短杆为机架
曲柄摇杆机构 双摇杆机构 双曲柄机构
二、急回特性及行程速比系数K 急回特性及行程速比系数
1、机构的急回运动特性： 、机构的急回运动特性： 曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不相同， 曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不相同，反行程的平 急回运动特性。 均速度较快，这种运动称为曲柄摇杆机构的急回运动特性 均速度较快，这种运动称为曲柄摇杆机构的急回运动特性。
汽车车窗雨刷机构
缝纫机
2.双曲柄机构 2.双曲柄机构
☆两个连架杆都能作整周回转运动
振动筛（也称为惯性筛） 振动筛（也称为惯性筛）
正平行四边形机构
天 平 机 构
机车车轮联动机构
动
动
机构
反平行四边形机构
车门启闭机构
3.双摇杆机构 3.双摇杆机构
☆两连架杆均为摇杆
汽车车轮转向机构
起重机中重物平移机构
§4.2 平面四杆机构的基本型式及其演化
一、铰链四杆机构： 所有运动副均为转动副的平面四杆机构
相关名称： 相关名称： 1，3—连架杆 →定轴转动 ， 连架杆 定轴转动
2—连杆 →平面运动 连杆 平面运动
2 B 1 A
C 3
曲柄： 曲柄： 作整周转动的连架杆 摇杆： 摇杆： 非整周转动的连架杆
4
D
弊：机构有死点，从动件将出现卡死或运动方向不确定 机构有死点， 现象，对机构传动不利。 现象，对机构传动不利。
渡过死点位置的方法？ 渡过死点位置的方法？ ①利用系统的惯性； 利用系统的惯性； ②利用特殊机构。 利用特殊机构。
思考题
曲柄摇杆机构是否一定具有急回特性？ 是否肯定有死点位置？
1.曲柄为原动件，当机构有极位夹角时，就 曲柄为原动件， 机构有极位夹角时， 曲柄为原动件 有急回特性； θ=0、K=1时，无急回特性。 有急回特性； 、 时 无急回特性。 2.存在死点位置的标志是：连杆与从动件共线。 存在死点位置的标志是：连杆与从动件共线。 存在死点位置的标志是 摇杆为原动件，有2个死点位置； 摇杆为原动件， 个死点位置； 个死点位置 曲柄为原动件，没有死点位置。 曲柄为原动件，没有死点位置。 （因连杆与从动杆不会共线） 因连杆与从动杆不会共线）
二、铰链四杆机构的演化 。
1、扩大转动副
偏心轮，偏心距， 偏心轮机构
2、转动副转化成移动副：
曲柄滑块机构（偏距e） e≠0，偏置曲柄滑块机构 e=0， 对心曲柄滑块机构
3、变换机架
铰链四杆机构： 构件2为 机架—— 曲柄摇杆
构件4为机 架——曲柄 摇杆
构件1为机 架——双曲 柄
构件3为 机架—— 双摇杆
概念： 摆角ψ、 概念： 摆角 、极 位夹角θ 位夹角
2、行程速度变化系数K 2、行程速度变化系数K
说明： 说明： （1）机构有极位夹角，就有急回特性； ）机构有极位夹角，就有急回特性； 越大， 值越大 急回性就越显著； 值越大， （2）θ越大，K值越大，急回性就越显著； ） 越大 （3）θ=0、K=1时，无急回特性。 ） 、 时 无急回特性。 急回特性的作用：可以缩短非生产时间，提高生产率。 急回特性的作用：可以缩短非生产时间，提高生产率。
第四章 平面连杆机构
§4.1 平面连杆机构的特点 §4.2 平面四杆机构的基本型式及其演化 §4.3 平面四杆机构的基本特性
学习重点
1、掌握四杆机构的基本型式及特点 ； 了解平面四杆机构的演化方法； 2、了解平面四杆机构的演化方法； 3、熟练掌握四杆机构曲柄存在的条件并 能灵活应用； 能灵活应用； 掌握平面四杆机构的基本特性； 4、掌握平面四杆机构的基本特性； 5、理解四杆机构的行程速比系数K、 急回特性、极位夹角、传动角、 急回特性、极位夹角、传动角、压力 角、死点位置等概念
周转副：二构件相对运动为整周转动。 、 周转副： 二构件相对运动为整周转动。B、A 摆动副： 二构件相对运动不为整周转动。 、 摆动副： 二构件相对运动不为整周转动。C、D
4—机架 机架
铰链四杆机构的基本形式
1）曲柄摇杆机构 ） 2）双曲柄机构 ） 3）双摇杆机构 ）
运动特点
运动形式的改变 运动速度的改变 摆角的改变
曲柄滑块机构
构件4为机架 构件 为机架——曲柄滑块 为机架 曲柄滑块 构件2为机架 构件 为机架——曲柄摇块 为机架 曲柄摇块
构件3为机架 构件 为机架— 为机架 —移动导杆 移动导杆 构件1为机架 构件 为机架——转动导杆 为机架 转动导杆
§4.3平面四杆机构的基本特性 平面四杆机构的基本特性
三、压力角和传动角
1、压力角α 、压力角 从动件上某点的受力方向与从 动件上该点速度方向的所夹的 锐角。 锐角。 P = Pc2、传动角γ，压力角的余角 、传动角γ 3、许用压力角 [α] 、 4、传动角的计算 、 压力角越小， 压力角越小，传动角越 （经常用γ衡量机构的传动质量） 大，机构传力性能越好 经常用γ衡量机构的传动质量） ° 一般： 一般： [α]≤40° δ≤90° γ=δ ° δ≥90° γ=180°－δ ° ° 如何确定铰链四杆机构的最小传动角？ 如何确定铰链四杆机构的最小传动角？ 曲柄摇杆机构在曲 柄与机架共线的两 位置出现最小传动 角。
摇杆为原动件，有2个死点位置； 摇杆为原动件， 个死点位置； 个死点位置 曲柄为原动件，没有死点位置。 曲柄为原动件，没有死点位置。 （因连杆与从动杆不会共线） 因连杆与从动杆不会共线）
出现死点的利弊
利：工程上利用死点进行工作。 工程上利用死点进行工作。 如快速夹具、 如快速夹具、 飞机起落架等。 飞机起落架等。