第十章 连杆机构
平面连杆机构基本特性
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B
D C
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B
D C
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B
D C
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连杆BC与从动件曲柄AB共线，机构位于两个死点位置。靠轮的惯性或手动脱离死点位置。
Bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱB
D
D
C
C
D
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D 129
死点位置的功能 分合闸机构——搬动手柄使触 头接上。
A
弹簧拉力 D
取'与''两者中的较小值为最小传动角 min = ' ，'' min
'
'' ''
C'
C''
b
b
'
max
c
B'
d
aA
D
外共线
a A
min
c
d D
B'' 内共线
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最小传动角出现在曲柄与机架共线的两位置之一。
' C'
b
'
max
c
B'
d
aA
D
外共线
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'' ''
C''
§2-2 铰链四杆机构的特性
运动特性 传力特性
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一. 铰链四杆机构 有整转副的条件
一.整转副：两构件能相对转动360°的转动副。 二.研究整转副之目的：具有整转副的铰链四
平面连杆机构基础习题及答案
平面连杆机构一、复习思考题1、什么是连杆机构连杆机构有什么优缺点2、什么是曲柄什么是摇杆铰链四杆机构曲柄存在条件是什么3、铰链四杆机构有哪几种基本形式4、什么叫铰链四杆机构的传动角和压力角压力角的大小对连杆机构的工作有何影响5、什么叫行程速比系数如何判断机构有否急回运动6、平面连杆机构和铰链四杆机构有什么不同7、双曲柄机构是怎样形成的8、双摇杆机构是怎样形成的9、述说曲柄滑块机构的演化与由来。
10、导杆机构是怎样演化来的11、曲柄滑块机构中，滑块的移动距离根据什么计算12、写出曲柄摇杆机构中，摇杆急回特性系数的计算式13、曲柄摇杆机构中，摇杆为什么会产生急回运动14、已知急回特性系数，如何求得曲柄的极位夹角15、平面连杆机构中，哪些机构在什么情况下才能出现急回运动16、平面连杆机构中，哪些机构在什么情况下出现“死点”位置17、曲柄摇杆机构有什么运动特点18、试述克服平面连杆机构“死点”位置的方法。
19、在什么情况下曲柄滑块机构才会有急回运动20、曲柄滑块机构都有什么特点21、试述摆动导杆机构的运动特点22、试述转动导杆机构的运动特点。
23、曲柄滑块机构与导杆机构，在构成上有何异同二、填空题1、平面连杆机构是由一些刚性构件用副和副相互联接而组成的机构。
2、平面连杆机构能实现一些较复杂的运动。
3、当平面四杆机构中的运动副都是副时，就称之为铰链四杆机构；它是其他多杆机构的。
4、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作整周的叫曲柄。
5、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作的叫摇杆。
6、平面四杆机构的两个连架杆，可以有一个是，另一个是，也可以两个都是或都是。
7、平面四杆机构有三种基本形式，即机构，机构和机构。
8、组成曲柄摇杆机构的条件是：最短杆与最长杆的长度之和或其他两杆的长度之和；最短杆的相邻构件为，则最短杆为。
9、在曲柄摇杆机构中，如果将杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作运动，即得到双曲柄机构。
10、在机构中，如果将杆对面的杆作为机架时，则与此相连的两杆均为摇杆，即是双摇杆机构。
机械设计基础教材
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F = 3×3–2×4 = 1
F = 3×4–2×5 = 2
n = 3
Pl= 4
n = 4
Pl = 5
如图1-12（a）：
如图1-12（b）：
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【例1-2】如图1-13所示，计算曲柄滑块机构的自由度。 活动构件数n=3低副数高副数
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平面机构运动简图的绘制
绘制机构运动简图的步骤：（1）分析机构的组成，观察相对运动关系，了解其工作原理。（2）确定所有的构件（数目与形状）、运动副（数目和类型）。（3）选择合理的位置，能充分反映机构的特性。（4）确定比例尺 （5）用规定的符号和线条绘制成机构运动简图。
1. 机构运动简图的定义
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运动副及构件的表示方法
1．构件构件均用直线或小方块来表示，如图1-6示。
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2．转动副
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3．移动副 如图1-8所示，注意移动副的导路应与两构件相对移动的方向一致。
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4．高副两构件组成高副时的相对运动与这两个构件在接触处的轮廓形状有直接关系，因此，在表示高副时必须画出两构件在接触处的曲线轮廓。如图1-8、图1-9所示为齿轮高副和凸轮高副的表示方法。
图1-4 （a）凸轮高副
平面机构中高副引入一个约束，保留两个自由度。
图1-4 （b）齿轮高副
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运动链与机构
运动链：两个以上的构件以运动副连接而构成的系统。如图1-5所示，若运动链中各构件首尾相连，则称之为闭式运动链，否则称为开式运动链。
机械原理 第2章-连杆机构
图2-8a
图2-8b
内燃机内的核心构件活塞、连杆、曲轴和缸套就 是曲柄滑块机构。其活塞就是滑块，缸体就相当 于上图的机架，它的制造要求十分精密。
22
2、导杆机构
图2-9(a)就是和图2-8一样的曲柄滑块机构。但如果改AB杆（1杆）为 机架，就变为图（b）所示的导杆机构。在图（b）中，杆4称为导杆，滑 块3相对导杆滑动并一起绕 A点转动，通常把杆2作为原动件。在图（b） 中，由于L1<L 2，两连架杆2 和4 均可相对于机架 1整周回转，称为曲柄转 动导杆机构或转动导杆机构。 但图（b）中如果L1>L2，则图（b）就变成为图2-10了，此时连架杆4 就只能往复摆动，称为曲柄摆动导杆机构或摆动导杆机构。摆动导杆机 构在牛头刨床中应用较多，其简图见右下图。
〖1〗最短杆的对边作为机架，两连架杆就是二个摇杆。 〖2〗这时最短杆与最长杆长度之和不论小于或大于其余两杆长度之和都只 能得到双摇杆机构，且有，如果最短杆和最长杆长度之和大于其余两杆长 度之和，无论哪个构件作机架都只能得到双摇杆机构。
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（3）双摇杆机构的应用
双摇杆机构有广泛的应用。如下面二图中都是由摇杆机构组成，它们 都是把最短边BC的对边AD作机架。请注意它们的运动轨迹，对左图鹤式 起动机，它能使E点沿水平线EE’移动，这对吊放物体很有利；而对于右 图飞机起落架，放下时ABC成一线，保证了稳定，收起时轮胎成水平，节 约了空间。这些设计十分巧妙，这是我们要学习的。
图2-2e
图2-2e1
图2-2e2 机车车轮联动机构
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（3）双曲柄机构的应用 双曲柄机构也有一定的应用，如下面惯性筛就是一种， 但用的最多是平行四边形机构，所以又叫平行双曲柄机构。 下面的摄影平台升降机构，就是利用了平行四边形机构运 动中，构件始终保持水平的特点，使人站在上面不觉得倾 斜。
平面连杆机构的特点及设计
C
C2
C
C1
b
B
c
A
D
B
a
1 A
q
B2
d
D
B1
2
从动杆往复运动的平均速度不等的现象称为机构的 急回特性.
极位夹角q0
对应从动杆的两个极.cn限中国位最大置的,资料主库下动载件两相应位置所夹锐角.
行程速比系数
K=
V快 V慢
= V回
V工
= C2C1 / t回 C1C2 / t工
=
180º+ q
=
1 180º- q
•
人不能把金钱带入坟墓，但金钱却可 以把人 带入坟 墓。。1 7:21:23 17:21:2 317:21 Wednes day, March 23, 2022
•
没有激流就称不上勇进，没有山峰则 谈不上 攀登。 。22.3.2 322.3.2 317:21: 2317:2 1:23Ma rch 23, 2022
③
R
S
q
正弦机构
双转块机构
正弦机构
双移块机构
S
q 正切机构
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§3 平面四杆机构的基本知识
一、运动特性
1.平面四杆机构有曲柄的条件
（以曲柄摇杆机构为例） 设 AB 为曲柄, 且 a<d .
由 △BCD :
b+c>f 、 b+f >c 、 c+f >b 以 fmax = a + d ， fmin = d - a 代入并整理得：
=
b2
c2
- 2b c cosd
b
cosd = b2 c 2 2 a d cos - a 2 - d 2
平面连杆机构的原理
平面连杆机构的原理平面连杆机构是一种常见的机械结构，由多个连杆和铰链连接而成，可以用来将直线运动转换为旋转运动，或者将旋转运动转换为直线运动。
在许多机械设备中都有广泛应用，如发动机、车辆悬挂系统、机床等。
平面连杆机构的基本原理是将一个或多个连杆通过铰链连接，在固定中心的约束下，使得其中一个连杆能够做直线运动，同时通过其他连杆的传动，实现其他连杆的相应运动。
平面连杆机构主要有四个元素构成：铰链、连杆、零件和运动副。
铰链是连接连杆的重要部件，它能够实现连杆之间的转动。
连杆是平面连杆机构的主要承载部件，它通过铰链与其他连杆连接。
零件则是用来实现或限制机构特定运动的部件，如轴、轴承等。
而运动副是指由连杆和铰链组成的连接机构。
平面连杆机构的工作原理基于几何学和运动学原理。
在平面连杆机构中，每个连杆都有固定的约束方式，通过连接在一起的铰链，连杆的运动受到约束，从而实现机构的转动或平移运动。
根据不同的铰链连接方式和连杆排列，可以实现不同的运动形式。
平面连杆机构根据连杆的布置和铰链连接方式可以分为多种类型，如四杆机构、曲柄摇杆机构、双曲柄机构等。
其中，最简单的四杆机构由四个连杆和四个铰链组成，其中两个连杆平行排列，被称为基本杆件，另外两个连杆与基本杆件相交连接。
这种结构能够实现连杆的平移和转动。
在四杆机构中，曲柄摇杆机构是应用最广泛的一种。
曲柄摇杆机构由三个连杆和一个铰链组成，其中一个连杆受到驱动力的作用，通过曲柄的旋转实现连杆的转动，从而将驱动力转化为所需的运动。
曲柄摇杆机构常用于内燃机中，通过曲柄的旋转将往复直线运动转化为旋转运动，使得发动机能够正常工作。
平面连杆机构还可以通过变动连杆的角度、长度和位置来调节机构的工作性能，如运动速度、运动轨迹和输出力。
通过改变连杆的设计参数，可以实现不同的机构运动特点，满足不同应用的需求。
总之，平面连杆机构是一种通过连杆和铰链连接的机械结构，可以将直线运动转换为旋转运动，或者将旋转运动转换为直线运动。
连杆机构
第四章连杆机构平面连杆机构是将各构件用转动副或移动副联接而成的平面机构。
最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称平面四杆机构。
它的应用非常广泛，而且是组成多杆机构的基础。
4-1 铰链四杆机构的基本形式和特性全部用回转副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如图4-1所示。
机构的固定件4称为机架；与机架用回转副相联接的杆1和杆3称为连架杆；不与机架直接联接的杆2称为连杆。
能作整周转动的连架杆，称为曲柄。
仅能在某一角度摆动的连架杆，称为摇杆。
对于铰链四杆机构来说，机架和连杆总是存在的，因此可按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本型式：曲柄摇杆机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．、双曲柄机构和双摇杆机构。
图4-1 铰链四杆机构一、曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。
图4-2所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构。
曲柄1缓慢地匀速转动，通过连杆2使摇杆3在一定的角度范围内摇动，从而调整天线俯仰角的大小。
图4-2 雷达天线俯仰角调整机构图4-3a所示为缝纫机的踏板机构，图b为其机构运动简图。
摇杆3（原动件）往复摆动，通过连杆2驱动曲柄1（从动件）作整周转动，再经过带传动使机头主轴转动。
图4-3 缝纫机的踏板机构下面详细讨论曲柄摇杆机构的一些主要特性：1．急回运动如图4-4所示为一曲柄摇杆机构，其曲柄AB在转动一周的过程中，有两次与连杆BC 共线。
在这两个位置，铰链中心A与C之间的距离AC1和AC2分别为最短和最长，因而摇杆CD的位置C1D和C2D分别为两个极限位置。
摇杆在两极限位置间的夹角ψ称为摇杆的摆角。
图4-4 曲柄摇杆机构的急回特性当曲柄由位置AB1顺时针转到位置AB2时，曲柄转角ϕ1=180+θ，这时摇杆由极限位置C1D摆到极限位置C2D，摇杆摆角为ψ；而当曲柄顺时针再转过角度ϕ2=180-θ时，摇杆由位置C2D摆回到位置C1D，其摆角仍然是ψ。
常用的机械运动结构形式
常用的机械运动结构形式1. 机械运动结构的概述机械运动结构是指由机械零件组成的特定形式，可将输入的能量通过特定的传动方式转化为输出运动。
机械运动结构广泛应用于各个领域，包括机械工程、汽车工程、航空航天工程等等。
2. 常见的机械运动结构类型以下是一些常用的机械运动结构类型：2.1 齿轮传动机构齿轮传动机构是一种常见的转动传动机构，它通过齿轮之间的咬合来进行能量的传递和转换。
齿轮传动机构具有传递扭矩大、传动效率高、结构简单等优点，广泛应用于各种机械设备中。
2.2 连杆机构连杆机构是一种将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动的机构。
连杆机构常用于内燃机和发动机等设备中，能够将往复直线运动转化为旋转运动。
2.3 曲柄滑块机构曲柄滑块机构是一种常见的转动与往复直线运动转换的机构。
它由曲柄轴、连杆和滑块组成，通过曲柄的旋转使连杆和滑块产生往复直线运动。
2.4 副动件机构副动件机构是指由副动件与主动件相互作用形成的机构，通过副动件的运动来驱动其他部件。
副动件机构包括凸轮机构、摆线机构等，广泛应用于各个领域。
3. 机械运动结构的工作原理和应用领域不同的机械运动结构具有不同的工作原理和应用领域，下面将分别介绍各种机械运动结构的工作原理和应用领域。
3.1 齿轮传动机构的工作原理和应用领域齿轮传动机构通过齿轮之间的咬合来进行能量的传递和转换。
齿轮传动机构通常由一个主动齿轮和一个从动齿轮组成，主动齿轮通过旋转来驱动从动齿轮。
齿轮传动机构被广泛应用于汽车、机床、纺织机械等领域。
3.2 连杆机构的工作原理和应用领域连杆机构通过连杆的运动来将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动。
连杆机构通常由曲柄轴和连杆组成，通过曲柄轴的旋转使连杆产生直线运动。
连杆机构常用于内燃机、发动机等设备中。
3.3 曲柄滑块机构的工作原理和应用领域曲柄滑块机构由曲柄轴、连杆和滑块组成，通过曲柄的旋转使连杆和滑块产生往复直线运动。
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