1第七章 平面连杆机构及其设计
7-平面连杆机构
3、定块机构 (1)、 (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。 曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成定块机构。
§7-4 铰链四杆机构的演化
(2)应用 (2)应用
移动导杆机构
§7-4 铰链四杆机构的演化
本章小结
• • • •
铰链四杆机构的基本类型 铰链四杆机构基本形式的判定 铰链四杆机构的基本性质 导杆机构的类型及应用
第七章 平面连杆机构
§7-1 概述
连杆传动是利用常用的低副传动机构进行的传动， 连杆传动是利用常用的低副传动机构进行的传动，连杆传动能 方便的实现转动、摆动、移动等运动形式的转换。 方便的实现转动、摆动、移动等运动形式的转换。其中以由四个构 件组成的四杆机构应用最广泛，而且是组成多杆机构的基础。 件组成的四杆机构应用最广泛，而且是组成多杆机构的基础。因此 本章着重讨论四杆机构的基本类型、性质及常用设计方法。 本章着重讨论四杆机构的基本类型、性质及常用设计方法。
§7 - 3
铰链四杆机构的基本性质
一、铰链四杆机构存在曲柄的条件 类型的判别关键在于：机构中有无曲柄， 类型的判别关键在于：机构中有无曲柄，有几个曲柄 有无曲柄在于： 有无曲柄在于：机构中各构件的相对位置及最短杆所处的位置 机构存在曲柄的条件
结论： 结论： 铰链四杆机构存在曲柄的条件是： 1、铰链四杆机构存在曲柄的条件是： (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。 (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。 (2)、机架或连架杆为最短杆。 (2)、机架或连架杆为最短杆。 2、铰链四杆机构存在一个曲柄的条件是： 铰链四杆机构存在一个曲柄的条件是： (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。 (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。 (2)、曲柄为最短杆。 (2)、曲柄为最短杆。 铰链四杆机构存在一个曲柄的条件是： 3、 铰链四杆机构存在一个曲柄的条件是： (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。 (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。 (2)、连架杆为最短杆。 (2)、连架杆为最短杆。
平面连杆机构及其设计习题及答案
04 平面连杆机构及其设计1.在 条件下，曲柄滑块机构具有急回特性。
2.机构中传动角γ和压力角α 之和等于 。
3.在铰链四杆机构中，当最短构件和最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和时， 只能获得 机构。
4.平面连杆机构是由许多刚性构件用 联接而形成的机构。
5.在图示导杆机构中，AB 为主动件时，该机构传动角的值为 。
6.在摆动导杆机构中，导杆摆角ψ£=30o ，其行程速度变化系数K 的值为 。
7.在四杆机构中AB BC CD AD AD ====40406060,,,,为机架，该机构是 。
8.铰链四杆机构具有急回特性时其极位夹角θ值 ，对心曲柄滑块机构的θ值 ， 所以它 急回特性，摆动导杆机构 急回特性。
9.对心曲柄滑块机构曲柄长为a ，连杆长为b ，则最小传动角γmin 等于 ，它出现在 位置。
10.在四连杆机构中，能实现急回运动的机构有（1） ，(2) ，（3） 。
11.铰 链 四 杆 机 构 有 曲 柄 的 条 件 是 ，双 摇 杆机 构 存 在 的 条 件是 。
(用 文 字 说 明 ）12.图示运动链，当选择 杆为机架时为双曲柄机构；选择 杆为机架时为 双摇杆机构；选择 杆为机架时则为曲柄摇杆机构。
13.在曲柄滑块机构中，若以曲柄为主动件、滑块为从动件，则不会出现“死点位置”，因最小传动角γmin>，最大压力角αmax<；反之，若以滑块为主动件、曲柄为从动件，则在曲柄与连杆两次共线的位置，就是，因为该处γmin=，αmax=。
14.当铰链四杆机构各杆长为：a=50mm，b=60mm，c=70 mm，d=200mm。
则四杆机构就。
15.当四杆机构的压力角α=90︒时，传动角等于，该机构处于位置。
16.在曲柄摇杆机构中，最小传动角发生的位置在。
17.通常压力角α是指间所夹锐角。
18.铰链四杆机构曲柄、连杆、机架能同时共线的条件是。
19.一对心式曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化成机构。
平面连杆机构及其设计最新实用版
内容
▪连杆机构及其传动特点 ▪平面四杆机构的类型和应用 ▪平面四杆机构的基本知识 ▪平面四杆机构的设计
重点
平面四杆机构的基本类型及其演化、平面四杆机构 的基本知识、平面四杆机构的设计（图解法）。Leabharlann §1 连杆机构及其传动特点
一、特点 全低副（面接触），利于润滑，故磨损小、传
载大、寿命长；易加工，精度高，制造成本低等。 不能精确实现复杂的运动规设计计算较复杂，
感谢观看
惯性力不易平衡等。 二、应用
实现已知运动规律； 实现给定点的运动轨迹。
易加工，精度高，制造成本低等。 全低副（面接触），利于润滑，故磨损小、传载大、寿命长； 平不实§实实平实平不不全平平实实易实 实实全不易实不面能现1现现面现面能能低面面现现加现现现低能加现能连四 精 给 给 已 四 给 四 精 精 副 四 四 给 给 工 给给 已 副 精 工 给 精杆杆确定定知杆定杆确确（杆杆定定，定 定知（确，定确机机实点点运机点机实实面机机点点精点 点运面实精点实构构现的的动构的构现现接构构的的度的 的动接现度的现及的复运运规的运的复复触的的运运高运 运规触复高运复其类杂动动律基动类杂杂）类基动动，动 动律）杂，动杂传型的轨轨；本轨型的的，型本轨轨制轨 轨；，的制轨的动和运迹迹知迹和运运利和类迹迹造迹 迹利运造迹运特应动。。识。应动动于应型。。成。。于动成。动点用规用规规润用及本润规本规设设设滑其低滑设低设计计计，演等，计等计计计计故化。故计。计算算算磨、磨算算较较较损平损较较复复复小面小复复杂杂杂、四、杂杂，，，传杆传，，惯惯惯载机载惯惯性性性大构大性性力力力、的、力力不不不寿基寿不不易易易命本命易易平平平长知长平平衡衡衡；识；衡衡等等等、等等。。。平。。面四杆机构的设计（图解法）。 平面四杆机构的类型和应用 平面四杆机构的基本类型及其演化、平面四杆机构的基本知识、平面四杆机构的设计（图解法）。
平面连杆机构及其设计讲解78页PPT
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
ENDห้องสมุดไป่ตู้
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
机械原理平面连杆机构及其设计课后习题答案
题3-3:解：1）当AB为最短构件，满足题意。
∴l AB+l BC≤l CD﹢l AD，则l AB﹢50≤35+30 ∴l AB≤15 ∴l AB的最大值为15㎜。
2）a: 当AB为最长构件，则有：l AD+ l AB≤l BC+ l CD AB≤55l AB＞l BC AB＞50∴50＜l AB≤55b:当AB 既不是最长构件也不是最短构件，则有： lAD +l BC ≤l AB + l CD l AB ≥45l AB ＞l AD l AB ＞30∴l AB ≥45∴综上所述，45㎜≦l AB ≤55㎜。
3)分析题意得：当该机构的四个构件的长度不满足杆长之和条件时符合题意。
所以：(a)当AB 杆为最短构件时，则有：l AB +l BC ≧l CD ﹢l AD l AB ≥15 l AB ＜l AD l AB ＜30 ∴15≤l AB ＜30（b ）当A 杆为最长构件时，则有：l AD+ l ABl BC+ l CD l AB≥55l AB＞l BC l AB＞50l AB＜l BC+l CD+ l AD l AB＜115∴55＜l AB＜115（c）当AB不是最长杆，也不是最短杆时，则有：30＜l AB＜50l AD＜l AB＜l BC30＜l AB＜50l AD+l BC＞l AB+ l CD l AB＜45l AB+ l CD+ l AD＞l BC l AB＞-15（舍）∴综合上述情况，则有：AB杆的范围为15㎜＜l AB＜45㎜或者55㎜＜l AB＜115㎜时，此铰链四杆为双摇杆机构。
题3-4∵K=1.5 ∴θ=36°根据已知条件按1：1绘出上图，则有：(1) l AB+l BC=70.84l BC－l AB =25.82l AB=22.51㎜, l BC＝48.33㎜机构简图见图（1）：（2）如图二，则有：l＝l AB+ l BC2＝169.46AC2l AC1＝l BC2－l AB＝71.68∴l AB=48.89㎜, l BC2=120.57㎜。
平面连杆机构及其分析与设计PPT教案
a+d≤b+c
(4-1)
|d-a|≥|b-c|
(4-2)
(1) 若d≥a，则可得 a+b≤c+d (若b>c)
a+c≤b+d (若c>b)
从而可得
a≤b
a≤c
a≤d
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(2) 若d≤a 则可得
dd
a b
b a
c c
d c a b
(b c) (c b)
dd
a b
d c
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二、传力特性 1. 压力角和传动角
压力角—作用在 从动件上的力的方向与 着力点速度方向所夹锐 角。
传动角 —压力角的 余角。
B A
F
C
F
F
D
有效分力 FFcos Fsin 径向压力 F Fsin=Fcos 角越大， F越大， F越小，对机构的传动越有利。 连杆机构中，常用传动角的大小及变化情况来衡量机构 传力性能的优劣。
● 实现运动形式的转换和运动性质的变换 ● 实现运动规律的变换和运动函数的再现 ● 实现轨迹运动 ● 导引刚体按一定的位置和姿态运动
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(一) 实现多种运动形式的转换和运动性质的变换 1. 转动→转动 输入转动与输出转动运动参数相同
火车车轮联动机构 平行四边形机构
Parallel-crank mechanism
平面连杆机构的类型
整转副——能作360˚相对回转的运动副； 摆转副——只能作有限角度摆动的运动副。
曲柄摇杆机构
• 低副运动可逆性
双摇杆机构
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双曲柄机构
(2)选不同的构件为机架
第七章 平面连杆机构
图7－1
、根据其两个连架杆的运动形式不同，可以分为
图7－3
图7－4
ABCD中，当主动曲柄AB与从动曲柄
图7－5 图7－6
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
图7－7 图7－8
可将铰链四杆机构曲柄存在的条件概括为：
以摇杆作为主动件的曲柄摇杆机构。
在从动曲柄与连
它能把回转运动转换为往复直线运动，或作相反的转变。
当导路过曲柄转动轴心时，称为对心式曲柄滑块机构；
当导路不过转动轴心时，称为偏置式曲柄滑块机构。
a 曲柄摇杆机构
b 导杆机构
c 摆动滑块机构
d 固定滑块机构。
07平面连杆机构
180
K 1 K 1
10
机械设计基础(I)讲义
李良军
设计步骤2
2) 任选转动副D的位置，并按CD之长和摆角作摇杆的两 个极限位置DC1和DC2。 C1 C2
设计步骤3
3-1) 作∠C1C2O=∠C2C1O=900-，得C1O和C2O的交点O。 C1
C2
D D
O
移动副可看作是由转动副演化而来 的。
含两个移动副的四杆机构 偏心轮机构
含两个移动副的四杆机构
偏心轮机构
在曲柄滑块机构中，将其中一个转动副演化为移动 副，则得含两个移动副的四杆机构。
曲柄很短时，工程中常将曲柄设计成偏心距为曲柄长 的偏心圆盘，此偏心圆盘称为偏心轮。曲柄为偏心轮 结构的连杆机构称为偏心轮机构。
1
机械设计基础(I)讲义
李良军
连杆机构的特点
连杆机构的类型
连杆机构构件运动形式多样，如可实现转动、 摆动、移动和平面或空间复杂运动，从而可用 于实现已知运动规律和已知轨迹。 缺点：
平面连杆机构和空间连杆机构 四杆机构、多杆机构（五杆机构、六杆 机构、……） 单自由度、多自由度连杆机构 开链、闭链连杆机构 最简单的平面闭链连杆机构是平面四杆 机构
双偏心轮机构
3
机械设计基础(I)讲义
李良军
3 平面四杆机构的工作特性
3.1 转动副为整转副存在的条件
平面连杆机构传递和变换运动与力的性能可以 通过其运动特性和传力特性加以表征。 主要工作特性：
转动副为整转副的充分必要条件 行程速度变化系数 运动分析（瞬心法） 压力角和传动角 死点位置
平面连杆机构及其设计
180 K 180
传动角 压力传动角互余 传动角表征传动性能，值越大传动越好，通常要求γmin≥40~50º
当传动角为0，铰链无法传递力，出现死点
机车联动双侧错开90º ，借助飞轮闯过死点
连杆曲线
机构运动中，连杆上点的路径 四杆机构最高六阶曲线 尖点：瞬时速度为零，角速度不一定为零 双摇杆机构曲线单调，应用少
作图法
1、已知活动铰链B、C的轨迹： 2、已知固定铰链A、D：
A、D分别为B、C轨迹圆心
将机架与连杆角色交换后按情况1 3、已知两角对应转角及机架长：
选取适当一点后根据反转发确定另一点
4、已知三角对应转角：
5、已知多角对应转角
点位归并法（缩减法）
借助样板，使用作图法、试凑法
平面连杆机构及其设计
结构及名称
连杆 连架杆 （摇杆） 连架杆 （曲柄）
AB为曲柄条件： 1、|AB(最短)|+|AD(最长)|≤|BC|+|CD| 2、AB最短或AD最短
四杆机构分类
曲柄和摇杆数目分为四类
当两曲柄长度相等
急回系数
θ:曲柄与连杆共线的 两种情况下曲柄角度 的差值 θ越大K越大，急回现 象越明显
平面连杆机构及其设计
设计的主要任务：确定固定铰链点A、D的位置。 设计步骤 (1)连接B1、B2和B2、B3， 再分别作这两条线段的中 垂线a12和a23，
其交点即为固定铰链中心A。 （2）连接C1C2、 C2C3。 再分别作这两条线段的中垂线 a12和a23，其交点即为固定铰链中心D。 （3）则AB1C1D即为所求四杆机构在第一个位置时的机 构运动简图
力 F 可分解为两个分力：沿着受力点C的速度υc方向的分 力Ft和垂直于υc方向的分力Fn。设力F与着力点的速度υc 方向之间所夹的锐角为，则
小，对机构的传动越有利。因此，在连杆机构中，常用传动角 的大小及其变化情况来衡量一机构传力性能的优劣。 因此，对于传动机构，应使其角尽可能小（γ 尽可能大）。 连杆机构的压力角（或传动角）在机构运动过程中是不断变 化的。从动件处于不同位置时有不同的值，在从动件的一个 运动循环中，角存在一个最大值max。在设计连杆机构时， 应注意使max小于等于[]。
首先来分析机构的运动情况 设已有四杆机构ABCD，当主动连架杆AB 运动时，连杆上铰链 B相对于另一连架杆CD 的运动，是绕铰链点C的转动。因此， 以C 为圆心，以BC长为半径的圆弧即为连杆上已知铰链点B 相 对于铰链点C 的运动轨迹。如果能找到铰链B 的这种轨迹，则 铰链C 的位置就不难确定了。
由于在铰链四杆机构中，两连架杆均作定轴转动或摆动，只 有连杆作平面一般运动，故能够实现上述运动要求的刚体必 是机构中的连杆。设计问题为实现连杆给定位置的设计。 首先根据刚体的具体结构，在其上选择活动铰链点B，C 的位 置。一旦确定了B，C 的位置，对应于刚体3个位置时活动铰 链的位置B1C1，B2C2，B3C3也就确定了。
平行四边形机构
惯性筛机构
位置不确定问题 平行四边形机构有一个 位置不确定问题，如图示。