生活中的平面连杆机构全解
第2章 平面连杆机构解读
定义：全部用转动副相连的平面四杆机构。
机架
组成: 连架杆
连杆
分类:
整转副 机架 曲柄
摆动副
摇杆
三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、 双摇杆机构
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第2章 平面连杆机构
§2-1 平面四杆机构的基本类型及其应用 1. 曲柄摇杆机构
定义：在两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆。
运动特点：
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两个特性 ：
①两曲柄同速同向转动；
②连杆作平动。
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第2章 平面连杆机构
§2-1 平面四杆机构的基本类型及其应用
反平行四边形机构—两个曲柄 反向回转。
应用实例：车门启闭机构
反平行四边形机构
平行四边形机构在四杆
(或铰链)共线位置出现运
动不确定。
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第2章 平面连杆机构
风扇摇头机构
汽车转向机构
B’ C’
B
C
A
D
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C 电机
蜗轮 BBA
D D
A
D 蜗杆
C C
风扇座
第2章 平面连杆机构
A A E E B B
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§2-1 平面四杆机构的基本类型及其应用 铰链四杆机构的演化
演化常用的方式: ①改变运动副类型； ②选不同构件作机架； ③改变相对杆长。
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第2章 平面连杆机构
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§2-1 平面四杆机构的基本类型及其应用
② 双滑块机构：椭圆仪机构(延长点的运动轨迹为椭圆)
2 1 4
3
椭圆仪机构
02平面连杆机构
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三、压力角和传动角
1、压力角与传动角
压力角 从动杆(运动输出件)受力作用点的力作用线与速 度方位线所夹锐角. (不考虑摩擦)
有效力Ft=FCOS ，越大越好，因此越小越好。
传动角 压力角的余角. (连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角)
F
d
V
d
d
180 d
传动不利，设计时规定 min 4050
传动角 的大小随机构位置的不同而变化， min在哪？
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50
2、最小传动角 min
2
BD
a2d22adcosj
b
2
BD
b2c22bccosd
B
co sdb2c22adco sja2d2
2bc
a
j
A
分析： j =0 cos j =1 cos d d min j =180° cos j =–1 cos d d max
d min 或 d max 可能最小
传动角最小的位置 ：
主动件与机架共线
C
d c
d
D
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三、 死点
2、平面连杆机构
3、铰链四杆机构
二、平面连杆机构的特点和应用
1、特点 优点：
(1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传递动力大
(2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低
(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制
(4)可实现转动、移动等基本运动规律和运动轨迹
缺点：
(1)低副中存在间隙，精度低
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二、铰链四杆机构的演化
平面连杆机构的基本形式
平面连杆机构的基本形式概述平面连杆机构是一种常见的机械结构，用来将转动运动转化为直线运动或者反之。
它由连杆、关节和固定支承组成，广泛应用于机械工程、汽车工业等领域。
本文将介绍平面连杆机构的基本形式、运动学分析和应用。
一、平面连杆机构的定义平面连杆机构是指所有连杆在同一平面内运动的机构，它由刚性连杆和用于连接连杆的关节构成。
常见的平面连杆机构包括曲柄滑块机构、摇杆机构和平行四边形机构等。
1. 曲柄滑块机构曲柄滑块机构是由一个固定的曲轴（曲柄）和一个滑块组成的机构。
滑块沿着直线轨迹运动，可以实现转动运动到直线运动的转换。
它常用于内燃机等系统中的往复运动。
2. 摇杆机构摇杆机构由一个固定支点和两个连杆组成，其中一个连杆通过关节与摇杆连接，另一个连杆通过关节与摇杆相连。
摇杆机构可以实现转动运动到转动运动的转换，广泛应用于机械工程中的传动装置。
3. 平行四边形机构平行四边形机构由四个连杆组成，其中两个连杆平行，另外两个连杆也平行且等长。
平行四边形机构可以实现转动运动到转动运动的转换，常用于机械工程中的转向装置和变速装置。
二、平面连杆机构的运动学分析平面连杆机构的运动学分析是研究连杆与连杆之间的运动关系，其核心是解决位置、速度和加速度问题。
1. 位置分析位置分析是研究连杆在运动过程中的几何关系。
一般通过建立坐标系和运动方程来描述连杆的位置。
对于曲柄滑块机构，滑块位置可以通过曲柄的转动角度和连杆长度来确定；对于摇杆机构，可以通过摇杆的转动角度和连杆长度来确定；对于平行四边形机构，可以通过两个平行连杆的转动角度和连杆长度来确定。
2. 速度分析速度分析是研究连杆在运动过程中的速度关系。
一般通过求解连杆的速度向量和运动学方程来描述连杆的速度。
对于曲柄滑块机构，滑块的速度可以通过曲柄的角速度和连杆长度来确定；对于摇杆机构，可以通过摇杆的角速度和连杆长度来确定；对于平行四边形机构，可以通过两个平行连杆的角速度和连杆长度来确定。
4平面连杆机构
导杆机构
6E
C
3
2
B 41
A 5
D
转动导杆刨床
点击播放动画
D
3 B2 C
C2
4 C1
1
A
摆动导杆机构牛头刨床
点击播放动画
导杆机构
B
1
2 3
A
4C
曲柄滑块机构
（固定AC构件）
B
1
2 3
A
4C
摇块机构
应用实例
（固定BC构件）
44 4AAAφAAφ11111
CC 3334
22 B
自卸卡车的翻斗机构
导杆机构
（2）连架杆或机架中必有一杆为最短 杆。
平面四杆机构类型的判别
判断铰链四杆机构是何种机构的方法:
1、先判断机构是否满足杆长条件，如不 满足，则该机构是双摇杆机构；
2、如满足杆长条件，要看何杆为机架。
最短杆为机架，机构是双曲柄机构； 最短杆的邻杆为机架，机构是曲柄摇杆机
构；
最短杆的对杆为机架，机构是双摇杆机构。
2)LAB值在哪些范围内可 得到双曲柄机构？
3)LAB值在哪些范围内可 得到双摇杆机构？
实例分析
解：
1）曲柄摇杆机构 取LBC最长，LAB最短， LBC+LAB≤LCD+LAD， LAB≤LCD+LAD –LBC =35+30-50=15 得：0＜LAB≤15
2）双曲柄机构
①取LBC最长，LAD最短， LBC+LAD≤LCD+LAB， LAB≥LBC+LAD-LCD =50+30-35=45
滑块四杆机构
点击播放 图4-31 对心曲柄滑块机构
平面四杆机构
用于连接托臂与滑轨 的零件，它相当于四 杆机构中的连架杆
成
：
滑ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ简图
上悬窗中的四杆机构
四杆机构的应用
滑轨、滑块：
滑 块 的 组
顾名思义，他们就是 四杆机构中的滑轨与 滑块
成
：
滑撑简图
经过上面几个零件的组合，构 成了我们现在所看到的滑撑
它们组成一个四杆机构后，通 过我们推开窗扇带动托臂，这 时的托臂就相当于曲柄，托臂 再带动悬臂，悬臂一段连接的 滑块在滑轨中作直线往复运动，
上悬式。
上悬窗中的四杆机构
四杆机构的应用
上悬窗撑
✓ 现在很多家庭在设计窗户打开方式的时候都会选择上悬窗， 而上悬窗撑作为它的主要部件却很少人了解。上悬窗撑的 发明源于物理学家对于机械原理 的延伸探索
上悬窗中的四杆机构
四杆机构的应用
滑撑：
滑撑是窗撑的一种，是一种用于连接窗扇和窗框，使窗户能够 开启和关闭的连杆式活动链接装置。滑撑一般包括滑轨、滑块、 托臂、长悬臂、短悬臂、斜悬臂，其中滑块装于滑轨上，长悬 臂铰接于滑轨与托臂之间，短悬臂铰接于滑块与托臂之间，斜
下悬窗
上悬窗中的四杆机构
四杆机构的应用
以上就是我在生活中所了解到的四杆机构运用到的 地方
谢谢大家
而滑轨则安装在窗框上
？
上悬窗中的四杆机构
四杆机构的应用
01c 使用四杆机构的滑撑有什么用？
经过刚才的了解，我们对 滑撑也有所了解了，但也 有了新的问题
02 为什么在开启窗户的时候滑撑保持那种状态，不会关闭？
03 为什么现在的高层建筑普遍使用上了滑撑作为窗扇与窗 框之间的连接件？
使用四杆机构的滑撑有什么用？
上悬窗的简介
平面连杆机构
2、双曲柄机构
3、双摇杆机构
第二节 平面四杆机构的基本特性
一、铰链四杆机构有曲柄的条件 二、压力角与传动角 三、急回运动和行程速比系数
四、死点
一、铰链四杆机构有曲柄的条件
1、最短杆长度＋最长杆长度≤其余两杆长度之和； 2、连架杆与机架杆中必有一杆为最短杆。
其中第一个条件称为杆长条件。
四、死点
1、死点
曲柄摇杆机构 以摇杆CD为主动件，则当连杆与从动件曲柄共 线时， 主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心， 出现了不能使构件AB转动的“顶死”现 象，机构的这种位置称为“死点”
2、克服死点的方法
1）利用安装飞轮加大惯性的方法，借惯性作用使机构闯过死 点。
2）采用将两组以上的同样机构组合使用，而使各组机构的死 点位置相互错开排列的方法。
平面四杆机构：最简单的平
面连杆机构是由四个杆件组成的， 简称平面四杆机构。
铰链四杆机构：由四个构件通
过转动铰链联结而成的机构，称为 铰链四杆机构。
机械设计基础
6.1.1 运动副
湖北三峡学院
所谓运动副是使两构件Байду номын сангаас接接触而又能产生一定相对运动的联接。 根据运动副中两构件的接触形式不同，运动副又可分为低副和高副。 1．低副 低副是指两构件之间作面接触的运动副。按两构件的相对运动情况，可分为：
2．高副 高副是指两构件之间作点或线接触的运动副。
高
低
副
副
机械制造系《机械设计基础》课题组
应用：
平面连杆机构广泛应用于各种机械和仪表中
颚式碎矿机
二．铰链四杆机构的组成
机架杆
连杆
连架杆： 曲柄：相对机架可360转 连架杆曲柄 动的连架杆；
平面连杆机构
【结论】曲柄存在的条件是：
①最长杆与最短杆的长度之和≤其他两杆长度之和。
②连架杆或机架之一为最短杆。
C
铰链四杆机构类型的判断： B
B
（1）若最短杆＋最长杆≤其他两杆之和 A
①若选最短杆的相邻杆做机架——曲柄摇杆机构。
DA
②若选最短杆做机架——双曲柄机构。
B
③若选最短杆的对面的杆做机架——双摇杆机构。
利用死点实现某些功能。
钻床夹具
飞机起落架
3.3 平面四杆机构的运动设计
一、目的 根据给定的运动条件、动力条件、位置条件等，确
定机构运动简图的尺寸参数。 二、两类设计问题
1.实现给定点的运动轨迹的设计 2. 实现给定从动件的运动规律的设计； 三、设计方法 1. 解析法。便于得到精确的结果，但计算量大， 目前多采用计算机辅助优化设计； 2. 作图法。直观、简单。 3. 实验法。连杆曲线图谱设计。
θD
④作△P C1C2的外接圆，则A点必在此圆上；
P
⑤选定A，设曲柄为a ，连杆长为b ，则:
A C1= a+b ,A C2= b-a => a =( A C1－A C2)/ 2
⑥以A为圆心，A C2为半径作弧交于E,得：
a =EC1/ 2 b = A C1－EC1/ 2
（2） 曲柄滑块机构 设计步骤如下：
（2）若最短杆＋最长杆＞其他两杆之和
A
——双摇杆机构（无论何杆做机架）
B
A
C
D C
D C
D
铰链四杆机构类型的判断：
是
否
lmax+lmin ≤ l余1+l余2
不存在曲柄
双摇杆机构
可能有曲柄 固定件
生活中的平面连杆机构
生活中的平面连杆机构09090314李怀阳前言：平面连杆机构因其构造简单，加工、使用方便的特点使其成为是日常生产生活中的不可或缺的机构。
用心观察的话，会发现平面连杆机构出现在我们身边的很多地方。
用于平面连杆机构种类繁多，下面只记录了我在工大校园中发现的一些平面连杆机构。
一、窗户开启机构这种机构出现在宿舍和教室的窗户上，其中三教采用了使滑块竖直滑行的方式，一教、宿舍等其他地方则多采用使滑块平行滑动的方式，但本质上机构的性质完全相同。
机构运动简图：由此机构的机构运动简图我们可以看出，此机构属于曲柄滑块机构是曲柄连杆机构的一种特殊的存在方式。
下面进行分析。
原动件是什么：简图中1杆（即玻璃窗户） 原动件是不是曲柄：不是有无急回特性：无传递性能：此机构起对窗户的支撑作用，并不是主要为了传递运动，所以传递性能不是很好。
是否有死点位置：无二、订书器开盖机构这种机构出现在订书器的启盖处。
机构运动简图：由此机构的机构运动简图我们可以看出，此机构属于曲柄滑块机构。
下面进行分析。
原动件是什么：简图中1杆（即订书器上盖）原动件是不是曲柄：不是有无急回特性：无传递性能：此机构主要应用滑块的作用来固定订书钉，所以传递性能不是很好。
是否有死点位置：无四、手机滑盖机构这种机构出现在某些滑盖手机的滑盖处。
机构运动简图：由此机构的机构运动简图我们可以看出，此机构属于曲柄连杆机构。
下面进行分析。
原动件是什么：简图中1杆（手机屏幕）原动件是不是曲柄：不是有无急回特性：有传递性能：此机构起对屏幕的支撑作用，并不是主要为了传递运动，所以传递性能不是很好。
是否有死点位置：有死点的意义：此机构正是利用了死点的原理才能使手机屏幕在一定位置保持不动。
2。