第三章平面連桿機構及其設計§3-1平面連桿機構的特點及其設計的基本問題§3-2平面四桿機構的基本型式及其演化§3-3平面四桿機構的主要工作特征§3-4實現連桿給定位置的平面四桿機構運動設計§3-5實現給定運動規律的平面四桿機構運動設計§3-6實現給定運動軌跡的平面四桿機構運動設計§3-1平面連桿機構的特點及其設計的基本問題由若干個剛性構件通過低副連接而成的平面機構稱為連桿機構，又稱為平面低副機構。擺動導桿機構四桿機構抽油機中的連桿機構抽油機內燃機中的連桿機構內燃機縫紉機中的連桿機構縫紉機平面連桿機構的傳動優點

（1）、平面連桿機構屬于低副機構，運動副為面接觸，壓強小，承載能力大，耐沖擊，并且便于潤滑，磨損小。

（2）、制造方便易獲得較高的精度。

（3）、兩構件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，不需要力封閉。

平面連桿機構的缺點

（1）、不易精確地滿足各種運動規律和運動軌跡的要求。

（2）、當機構復雜時累計誤差較大，影響其傳動精度。

（3）、慣性力不容易平衡，不適合于高速傳動。平面連桿機構設計的三類基本問題1）實現構件給定位置2）實現已知運動規律3）實現已知運動軌跡平面連桿機構的運動設計方法：圖解法：形象直觀，但精度較低解析法：設計精度高，但不直觀。

低副所聯接的兩個構件之間的相對運動關系不因其中哪個構件是固定件而改變，這一特性稱為低副運動的可逆性。補：低副運動的可逆性§3-2平面四桿機構的基本型式及其演化一、鉸鏈四桿機構

鉸鏈四桿機構就是當平面四桿機構中的全部運動副均為轉動副時的四桿機構為鉸鏈四桿機構。

構件名稱連架桿：與機架相連的構件稱為連架桿。連架桿機架連架桿連桿機架：固定不動的構件稱為機架。連桿：不直接與機架相連的構件稱為連桿。整轉副—組成轉動副的兩構件能作整周相對轉動的運動副。擺動副—組成轉動副的兩構件不能相對作整周轉動的運動副。能繞其軸線轉360o的連架桿。僅能繞其軸線作往復擺動的連架桿。曲柄搖桿連架桿鉸鏈四桿機構可分為三種基本型式：

1）曲柄搖桿機構：1個曲柄、1個搖桿2）雙曲柄機構：2個曲柄3）雙搖桿機構：2個搖桿1)、曲柄搖桿機構：若在鉸鏈四桿機構的兩連架桿中一為曲柄，另一為搖桿，則此四桿機構稱為曲柄搖桿機構。曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構的應用雷達天線機構攪拌機機構2)、雙曲柄機構在鉸鏈四桿機構中若兩連架桿均為曲柄，則此四桿機構稱為雙曲柄機構。雙曲柄機構雙曲柄機構的應用慣性篩機構在雙曲柄機構中，若相對兩桿的長度相等且平行，兩曲柄的轉向相同，稱為平行四邊形機構。a.平行四邊形機構：平行四邊行機構平行四邊形機構的應用蒸汽機車驅動裝置在雙曲柄機構中，若相對兩桿的長度相等，但不平行(BC與AD)，兩曲柄轉向相反（AB與CD），稱為反平行四邊形機構。b.反平行四邊形機構：反平行四邊形車門開閉機構3)、雙搖桿機構若鉸鏈四桿機構的兩連架桿均為搖桿，則此四桿機構稱為雙搖桿機構。雙搖桿機構雙搖桿機構的應用鶴式起重機機構鶴式起重機變化鉸鏈四桿機構的機架(0~360°)(0~360°)(<360°)(<360°)1234ABCD雙曲柄機構(0~360°)(0~360°)(<360°)(<360°)1234ABDC雙搖桿機構(0~360°)(0~360°)(<360°)1234ABCD(<360°)整轉副曲柄搖桿機構倒置機構：通過更換機架而得到的機構稱為原機構的倒置機構。二、含一個移動副的四桿機構改變相對桿長、轉動副演化為移動副曲柄滑塊機構C3AB124e偏置曲柄滑塊機構（e>0)對心曲柄滑塊機構

(e=0)變化單移動副機構的機架曲柄滑塊機構BA1234C曲柄搖塊機構導桿機構定塊機構曲柄搖塊機構定塊機構曲柄搖塊機構汽車裝卸機構轉動導桿機構BA1234C擺動導桿機構3A124CB導桿機構轉動導桿擺動導桿轉動與擺動比較演示刨床機構擺動導桿機構(AB>BC)轉動導桿機構(AB<BC)移動導桿機構（定塊機構）壓水井對心曲柄滑塊機構變連桿為滑塊正弦機構雙滑塊機構連桿尺寸為無窮大從動件3的位移與原動件1的轉角成正比：移動副可認為是回轉中心在無窮遠處的轉動副演化而來三、含兩個移動副的四桿機構曲柄移動導桿機構（正弦機構）聯軸器雙轉塊機構雙滑塊機構雙滑塊機構應用縫紉機針桿機構橢圓儀機構lyj正切機構y=ltgj◆改變運動副的尺寸偏心輪機構曲柄滑塊機構當曲柄AB的尺寸較小時，由于結構需要，常將曲柄作成幾何中心與回轉中心不重合的圓盤，稱此圓盤為偏心輪。幾何中心與回轉中心間的距離稱為偏心距，等于曲柄長。轉動副B的半徑擴大超過曲柄長四、偏心輪機構偏心輪機構平面四桿機構的演化方法1、選用不同構件為機架2、改變相對桿長使轉動副演化為移動副3、擴大轉動副徑向尺寸，使其演化為偏心輪機構一、轉動副為整轉副的充分必要條件a+d≤b+cb≤

d-a+cc≤

d+b-aadbcabcdacbda+b

≤

d+ca+c

≤

b+da≤

ba≤

ca≤

dC2A1a4b3cdBD§3-3平面四桿機構的主要工作特征拉直共線重疊共線曲柄搖桿機構1.鉸鏈四桿運動鏈中轉動副為整轉副的充分必要條件兩構件能作相對整周轉動的條件（1）此兩構件中必定有一構件為最短桿構件。（2）該最短構件與機構中最長構件的長度之和小于或等于其他兩構件長度之和。（桿長條件）四桿機構有曲柄的條件是：（1）各桿的長度應滿足桿長條件；（2）最短桿為連架桿或機架。鉸鏈四桿機構可以分為兩大類：1、不滿足桿長條件時，不管取那個構件為機架，所組成的機構都是雙搖桿機構。2、滿足桿長條件時，最短構件相對于與它組成轉動副的構件可以作相對整周轉動。（1）、取最短構件為機架時，得雙曲柄機構。（2）、取最短構件的任一相鄰構件為機架時，均得曲柄搖桿機構。（3）、取最短構件的對面構件為機架時，得雙搖桿機構。判斷：所有鉸鏈四桿機構取不同構件為機架時，都能演化成帶曲柄的機構。例：圖示機構尺寸滿足桿長條件，當取不同構件為機架時各得什么機構？取最短桿相鄰的構件為機架得曲柄搖桿機構最短桿為機架得雙曲柄機構取最短桿對邊為機架得雙搖桿機構特殊情況：如果鉸鏈四桿機構中兩個構件長度相等且均為最短桿1、若另兩個構件長度不相等，則不存在整轉副。2、若另兩個構件長度也相等，（1）當兩最短構件相鄰時，有三個整轉副。（2）當兩最短構件相對時，有四個整轉副。例1'

課后3-32.含一個移動副四桿運動鏈中轉動副為整轉副的充分必要條件（曲柄滑塊有曲柄的條件）b-a>eb>a+ebae當e=0時b>a二、行程速度變化系數1.機構極位（極限位置）：曲柄回轉一周，與連桿兩次共線，此時搖桿分別處于兩個位置，稱為機構極位。2.極位夾角：機構在兩個極位時，原動件所處兩個位置之間所夾的角θ稱為極位夾角。一般K≤2，q為銳角。3.急回運動：＞＞曲柄等速轉動情況下，搖桿往復擺動的平均速度一快一慢，機構的這種運動性質稱為急回運動。搖桿C點平均速度＞曲柄搖桿急回運動4.行程速比系數K

為表明急回運動程度，用反正行程速比系數K來衡量：q角愈大，K值愈大，急回運動性質愈顯著。一般K≤2，q為銳角AB2C2B1C1ej2j1qw1曲柄滑塊機構對心曲柄滑塊機構θ=0，沒有急回運動偏置曲柄滑塊機構

θ≠0，有急回運動對心曲柄滑塊機構與偏置曲柄滑塊機構的比較對心曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構擺動導桿機構的急回運動ADBq=yyj1j2w1有急回特性的機構：部分曲柄搖桿機構、偏置曲柄滑塊機構、擺動導桿機構、具有曲柄的多桿機構無急回特性的機構：正弦機構、對心曲柄滑塊機構、雙曲柄四桿機構機構急回的作用：節省空回時間，提高工作效率。注意：急回具有方向性agFtFFnvcd=gADBCB2C2dmaxB1C1dmin三、壓力角和傳動角1.機構壓力角a

機構從動件上力的作用線與力作用點的絕對速度之間所夾的銳角，為機構在此位置的壓力角a。2.傳動角

機構壓力角的余角稱為機構在此位置的傳動角g。機構常用傳動角大小及變化來衡量機構傳力性能的好壞。設計時g≥40°高速和大功率g≥50°機構在運轉過程中，傳動角隨機構的位置不同而變化，為保證機構的傳力效果，壓力角曲柄搖桿機構：

gmin出現在曲柄與機架共線的兩位置之一。3.最小傳動角的位置：或baeggmin補：在偏置曲柄滑塊機構中，當原動件為曲柄時，

gmin出現的位置。

x四、死點位置B1C1B2C2ADBC

曲柄搖桿機構：若以搖桿CD為主動件，則當連桿與曲柄共線時，機構傳動角為零，這時CD通過連桿作用于從動件AB上的力恰好通過其回轉中心，出現不能使構件AB轉動而“頂死”的現象，機構的這種位置稱為死點。曲柄滑塊機構的死點位置出現死點位置的條件：（1）用有極限位置的構件作原動件；（2）當原動件處于極限位置時，連桿與從動件共線。判斷下列機構中有沒有死點位置。傳動機構中使機構通過死點的措施：措施一：采用將兩個以上的并列機構錯位組合的方法，即使當其中一個機構處于死點位置時，另一個并列機構不處于死點位置。措施二：采用安裝飛輪加大慣性的方法，借慣性作用使機構闖過通過死點位置。機車車輪聯動機構縫紉機腳踏板機構利用死點實現特定工作要求的機構示例：工件夾緊機構飛機起落架機構機構的極位和死點位置的關系：是機構的同一位置，所不同的僅是機構的原動件不同；當原動件與連桿共線時為極位；當從動件與連桿共線時為死點。總結：一、機構有整轉副的條件曲柄與機架共線二、行程速度變化系數機構極限位置時，曲柄與連桿共線三、壓力角和傳動角傳動角極限值時，曲柄與機架共線四、死點位置曲柄與連桿共線ABCDc12b12a.分析幾何特點：活動鉸鏈軌跡圓上任意兩點連線的垂直平分線必過回轉中心(固定鉸鏈點)b.設計C1C2B1B2b12c12A點所在線D點所在線ADB1B2C1C2§3-4實現連桿給定位置的平面四桿機構運動設計一、圖解法1、連桿位置用動鉸鏈中心B、C兩點表示★已知連桿兩位置

——無窮解。要唯一解需另加條件★已知連桿三位置B2ADC2C3B3b23c23C1B1b12c23

——唯一解★已知連桿四位置

——無解B2C2C3B3C1B1C4B4分析圖3-202.連桿位置用連桿平面上任意兩點表示a.問題（已知連桿位置及固定鉸鏈找活動鉸鏈—采用轉換機架法，把EF看做機架）b.相對運動分析站在機架上看：B點饒A點順時針轉動，C點饒D點順時針轉動。站在連桿上觀察：從位置1到位置2，C2B2E1DF2E2F1AB1C1∠ABC增大，∠BCD減小，即A點饒B點順時針轉動，D點饒C點順時針轉動。(avi)(avi)連桿運動1連桿運動2E1F2E2F1B1C1B2C2ADD′A′11d′12a′12E1F2E2F1B1C1B2C2ADA′2D′2d′12a′12(avi)c.設計●兩對應位置E1F2E2F1B1C1B2C2ADD′A′11d′12a′12E1ADE2F1F2A1′D1′B1C1C2B2●三對應位置E1ADE2F1F2C2B2F3A2′D2′E3B1C1a23′a12′d12′d23′設計步驟：1.連接E3A、F3D、E2A、F2D(或E1A、F1D）；2.剛化E3F3DA、E2F2DA(或E1F1DA)，3.并將E3F3

和E2F2分別重合于E1F1

，得到A3′、D3′和

A2′、D2′點；5.連接AB1、DC1、B1C1、B1E1和C1F1得所需機構。4.連接AA2、A2A3、DD2和D2D3、并分別作其垂直平分線，得交點B1和C1；′′′′′′6.根據圖中線長，乘以比例尺得到各構件尺寸。A3′D3′1.按給定兩連架桿對應位置設計四桿機構（轉換機架法）把DF看做機架。ADj2j3y1y2y3j1B1B2B3F1F2F3B22B33ADB1B2B3F1F2F3C§3-5實現已知運動規律的平面四桿機構運動設計一、圖解法(avi)2.按給定從動件行程和行程速度變化系數設計四桿機構q