常用的機構連桿機構凸輪機構齒輪機構間歇運動機構輪系連桿機構若干剛性構件通過低副連接組成的機構，稱為連桿機構或低副機構。曲柄搖桿機構曲柄滑塊機構（對心）牛頭刨床連桿機構的主要優點：（2）低副不易磨損而又易于加工連桿機構的主要缺點：（1）連桿機構作變速運動的構件慣性力及慣性力矩難以完成平衡。（2）連桿機構較難準確地實現預期的運動規律，設計方法也較復雜。（1）能夠實現多種運動軌跡曲線和運動規律。

根據其構件間的相對運動分為平面或空間連桿機構。§1平面連桿機構類型及其應用平面連桿機構及其設計§2平面四桿機構的基本特性§3平面四桿機構的設計根據構件數目分為四桿機構、多桿機構…。廣泛應用的是平面四桿機構，而且它是構成和研究平面多桿機構的基礎。本章主要討論平面四桿機構。§1平面連桿機構類型及其應用一、平面四桿機構的基本形式——鉸鏈四桿機構§1平面連桿機構類型及其應用1、曲柄滑塊機構2、導桿機構3、搖塊機構4、定塊機構二、其它型式的平面四桿機構一、平面四桿機構的基本形式——鉸鏈四桿機構連架桿機架連架桿連桿能繞其軸線轉360o的連架桿。僅能繞其軸線作往復擺動的連架桿。曲柄搖桿連架桿曲柄搖桿機構按照兩連架桿的運動形式的不同，可將鉸鏈四桿機構分為：曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構曲柄搖桿機構雙搖桿機構雙曲柄機構曲柄搖桿機構雙曲柄機構ABCD耕地料斗DCAB耕地料斗DCAB特例：平行四邊形機構AB=CD特征：兩連架桿等長且平行，連桿作平動BC=ADABDC攝影平臺ADBCB’C’天平播種機料斗機構實例：火車輪雙搖桿機構CABD1234C3AB124eAB1234C對心曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構AB1234eCABD1234C1、曲柄滑塊機構－－曲柄搖桿機構中轉動副轉化成移動副的演化二、其它型式的平面四桿機構曲柄滑塊機構（對心）曲柄當滑塊機構（偏心）對心曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構AB1234CAB1234eC還可以轉化為雙滑塊機構1234ABC3AB124eAB1234eC2、導桿機構－－取曲柄滑塊機構中不同的構件為機架的演化BA1234C(a)曲柄滑塊機構(b)導桿機構BA1234C(c)擺動導桿機構導桿:組成移動副的兩活動構件，畫成桿狀的構件稱為導桿。回轉導桿機構擺動導桿機構l1

<

l2時，轉動導桿機構l1>l2時，擺動導桿機構轉動3、搖塊機構－－取曲柄滑塊機構中不同 的構件為機架的演化BA1234C(a)曲柄滑塊機構(b)搖塊機構A1234CB應用實例B234C1A自卸卡車舉升機構應用實例B34C1A2應用實例4A1B23C應用實例13C4AB2應用實例A1C234Bφ搖塊機構314A2BC4、定塊機構－－取曲柄滑塊機構中不同 的構件為機架的演化BA1234C曲柄滑塊機構定塊機構(移動導桿機構)A234CB1手搖唧筒手搖唧筒這種通過選擇不同構件作為機架以獲得不同機構的方法稱為：機構的倒置BC3214AABC3214§2平面四桿機構的基本特性一、鉸鏈四桿機構有周轉副的條件四、機構的死點位置二、急回運動三、壓力角和傳動角周轉副：作整周轉動的轉動副夾角范圍：00～3600擺轉副：在一定范圍轉動的轉動副轉動副A、B夾角范圍：3600轉動副C、D§2平面四桿機構的基本特性一、鉸鏈四桿機構有周轉副的條件周轉副周轉副擺轉副擺轉副設a<d，連架桿1整周回轉，必有兩次與機架共線。

a+b≤c+d

a+c≤b+da+d≤b+c由△B2C2D可得：由△B1C1D可得：b≤(d–a)+cc≤(d–a)+b將以上三式兩兩相加得：

即：桿1為最短桿§2平面四桿機構的基本特性一、鉸鏈四桿機構有周轉副的條件周轉副：A、B周轉副周轉副a≤ba

≤c

a≤d即：桿1為最短桿鉸鏈四桿機構有周轉副的條件：l）最短桿和最長桿長度之和小于或等于其他兩桿長度之和,稱為桿長條件。2）組成周轉副的兩桿中必有一桿為最短桿.

a+b≤c+da+c≤b+da+d≤b+ca≤ba

≤c

a≤d當滿足桿長條件時，說明存在周轉副，當選擇不同的構件作為機架時，可得不同的鉸鏈四桿機構。如：曲柄搖桿、雙曲柄、雙搖桿機構。BACDABCDABCD●當最短桿為連架桿時，該鉸鏈四桿機構成為●以最短桿為機架，則得●以最短桿的對邊為機架，則得▲若最短桿和最長桿長度之和小于或等于其他兩桿長度之和，則▲若最短桿和最長桿長度之和大于其他兩桿長度之和，曲柄搖桿機構。雙曲柄機構。雙搖桿機構。則無論取何桿為機架均得雙搖桿機構。二、急回運動●曲柄搖桿機構中，原動件AB以等速轉動B2C2B1C1(1)搖桿CD的兩極限位置當AB與BC兩次共線時，搖桿CD處于兩極限位置。曲柄轉角對應的時間搖桿點C的平均速度極位夾角：當搖桿處于兩極限位置時，對應的曲柄位置線所夾的銳角。A21C34BDabcd擺角極位夾角v1v2))1、急回運動搖桿對應的時間搖桿點C的平均速度))曲柄轉角則可見：))搖桿往復擺動搖桿點C的平均速度為v1和v2<當主動件曲柄等速轉動時，從動件搖桿擺回的平均速度大于擺出的平均速度，搖桿的這種運動特性稱為急回運動。搖桿B2C2B1C1曲柄轉角對應的時間搖桿點C的平均速度A21C34BDabcd擺角極位夾角v1v2))★工程上，把曲柄轉過1800+θ時，搖桿從動件由C1D擺到C2D的過程，稱為工作行程；★把曲柄轉過1800-θ時，搖桿從動件由C2D擺回到C1D的過程，稱為空回行程；搖桿2.搖桿從動件的行程速度變化系數K：空回行程平均速度v2與工作行程平均速度v1之比。))由公式可知，行程速比系數K隨極位夾角θ增大而增大，換句話說，θ值愈大，急回運動特性愈明顯。在很多機器中利用機構的急回特性節省空回行程的時間，從而節省動力并提高了生產率。如牛頭刨床中用的導桿機構就起到了這種作用。平面四桿機構具有急回運動的條件：（1）原動件作等速整周轉動；（2）輸出件作往復運動；（3）C1B1B2HC2偏置曲柄滑塊機構2AB134eCab,有急回特性。●擺動導桿機構B2B1有急回特性。B1B2H

,無急回特性。314A對心曲柄滑塊機構B2CabC1C2AB●曲柄滑塊機構中，原動件AB以等速轉動三、壓力角與傳動角在不計摩擦力、重力、慣性力的條件下，機構中驅使輸出件運動的力的方向線與輸出件上受力點的速度方向線所夾的銳角。壓力角：傳動角：壓力角的余角。ACBDvBFvcFFtFn1ABCD234FvcaAB134Cb2越小，受力越好。越大，受力越好。由力的分解可以看出，沿著速度方向的有效分力Ft＝Fcosα，垂直Ft的分力Fn＝Fsinα，力Fn只能使鉸鏈C、D對桿CD產生壓力，希望它能越小越好，也就是Ft愈大愈好，這樣可使其傳動靈活效率高。總而言之，是希望壓力角α越小越好。Ft＝FcosαFn＝Fsinαδ§2平面四桿機構的基本特性FvB3B123AC??F

B132C2aAB134Cbvc畫出壓力角v由上面分析可知，傳動角γ愈大(α愈小)對傳動愈有利。所以為了保證所設計的機構具有良好的傳動性能，通常應使最小傳動角γmin≥400，在傳遞力矩較大的情況下，應使γmin≥500。在具體設計鉸鏈四桿機構時，一定要校驗最小傳動角γmin是否滿足要求。當∠BCD≤90°時，γ＝∠BCD因此設計時一般要求:γmin≥40°。當∠BCD＞90°時，γ＝180°-∠BCD當∠BCD最小或最大時，即在主動曲柄與機架共線的位置，都有可能出現γmin由于在機構運動過程中，γ角是變化的，γmin出現的位置：四、機構的死點位置死點：當機構處于傳動角（或壓力角）的位置B2C2vB踏板縫紉機主運動機構腳AB1C1DFB

不管在主動件上作用多大的驅動力，都不能在從動件上產生有效分力的機構位置，稱為機構的死點位置。Ft=Fcosα=Fcos90=0Fn=Fsinα=Fsin90=FB2C2vB踏板縫紉機主運動機構腳AB1C1DFB

對于傳動機構在死點位置時，驅動從動件的有效回轉力矩為零，可見機構出現死點對于傳動是很不利的。在實際設計中，應該采取措施使其能順利地通過死點位置。B2C2vB踏板縫紉機主運動機構腳AB1C1DFB

死點的避免：1、利用慣性通過死點縫紉機借助于帶輪的慣性通過死點。單缸四沖程內燃機借助飛輪的慣性通過死點位置；2、利用機構錯位排列通過死點如圖所示的蒸汽機車車輪聯動機構，左右車輪兩組聯動機構中，曲柄AB與A’B’位置錯開900。機構中死點位置并非總是起消極作用。在工程實際中，也常利用死點位置來實現一定工作要求。例如飛機的起落架機構飛機著陸時機構處于死點位置，從而便于支承飛機。ABDC利用死點位置飛機起落架工件PABCD1234工件ABCD1234工件P鉆孔夾具

T

0ABCDFF

02aAB134Cbvc請思考：下列機構有沒有死點位置？有的話，死點位置在哪里；怎樣使機構通過死點位置。B123AC一、平面四桿機構設計的主要任務根據機構所要完成的功能運動而提出的設計條件（運動條件、幾何條件和傳力條件等），確定機構的運動尺寸（一般又稱為尺度綜合），畫出機構運動簡圖。設計的問題概括成下述兩個基本問題：（2）實現已知軌跡問題（1）實現已知運動規律問題（1）實驗法；（2）幾何法（作圖法）；（3）解析法§3平面四桿機構的設計二、平面四桿機構設計的基本問題▲實現連桿占有若干指定的位置。▲使具有急回運動的從動件實現指定的行程速比系數。▲實現主動連架桿轉角與從動連架桿轉角之間指定的對應關系。三、平面四桿機構設計的方法ABDC飛機起落架ABCDFF

0AB1C1DB2C2地面攪拌機機構曲柄搖桿機構鶴式起重機雙搖桿機構

(一）按預定連桿位置設計四桿機構a)給定連桿兩個位置有唯一解。B2C2AD將鉸鏈A、D分別選在B1B2，C1C2連線的垂直平分線上任意位置都能滿足設計要求。b)給定連桿上鉸鏈BC的三個位置有無窮多組解。A’D’B1C1四、設計實例(1)曲柄搖桿機構已知：CD桿長，擺角φ及K，設計此機構。步驟如下：①計算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任取一點D，作腰長為CD

的等腰三角形，夾角為ψ;③作C1F⊥C1C2，作C2F使∠C1C2F=90°－θ,兩線交于P;④作△FC1C2的外接圓，A點必在此圓上。⑤選定A，設曲柄為a，連桿為b，以A為圓心，AC2為半徑作弧交于E,得：

a=EC2/2

b=AC2－EC2/2(二）按給定的行程速比系數K設計四桿機構(2)曲柄滑塊機構已知K，滑塊行程H，偏距e，設計此機構。①計算

θ＝180°(K-1)/(K+1)；②作C1C2＝H；③作射線C2M，

使∠C1C2M=90°－θ，

④以C2P為直徑作圓；⑥以A為圓心，AC1為半徑作弧交于E,得：作射線C1N垂直于C1C2

，⑤作與C1C2平行且偏距為e的直線，交圓于A或A’，即為所求。l1=EC2/2l2=AC2－EC2/2兩條射線交于P點；ADmnφ=θD3)導桿機構分析：

θ與導桿擺角φ相等，設計此機構時，僅需要確定曲柄

a。①計算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任選D作∠mDn＝φ＝θ，③取A點，使得AD=d,則:

a=dsin(φ/2)。θφ=θAd作角分線;已知：機