27二月2025第2章平面連桿機構1第2章平面連桿機構（Planarlink）

§2-1平面四桿機構及其傳動特點§2-3平面四桿機構的基本特性§2-4平面四桿機構的設計§2-2平面四桿機構的基本類型和應用27二月2025第2章平面連桿機構2

平面連桿機構：構件用低副（轉動副和移動副）連接組成的平面機構。

§2-1平面四桿機構及其傳動特點27二月2025第2章平面連桿機構3?

面接觸，耐磨損連桿機構的優點?

制造方便，易獲得較高的制造精度27二月2025第2章平面連桿機構4?

實現多種運動規律和軌跡要求27二月2025第2章平面連桿機構5連桿機構的缺點低副中存在間隙，如構件與運動副數目較多時，運動傳遞的累積誤差大；連桿的慣性力不好平衡，動載荷大，不適合用于高速；設計較復雜，不易精確實現復雜運動規律等。

最簡單的平面連桿機構是由四個構件組成，即平面四桿機構。注：由N個構件組成的平面連桿機構稱為平面N桿機構，如平面四桿機構、平面六桿機構等等。27二月2025第2章平面連桿機構7◆鉸鏈四桿機構◆含一個移動副的四桿機構◆含兩個移動副的四桿機構◆其他演化型式§2-1平面四桿機構的基本類型和應用平面四桿機構的類型27二月2025第2章平面連桿機構8一、鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構：全部由轉動副相連的平面四桿機構。機架連架桿連桿連架桿曲柄搖桿鉸鏈四桿機構基本型式：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構。27二月2025第2章平面連桿機構9整轉副(Fullyrotatingpair)—聯接的兩構件能相對作整周轉動的運動副。整轉副擺轉副整轉副擺轉副擺轉副(Partiallyrotatingpair)—聯接的兩構件不能相對作整周轉動的運動副。

27二月2025第2章平面連桿機構10曲柄搖桿機構(Crank-rocker)雙搖桿機構(Double-rocker)機架曲柄機架搖桿搖桿搖桿鉸鏈四桿機構的基本型式：27二月2025第2章平面連桿機構11鉸鏈四桿機構曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構平行四邊形機構逆平行四邊形機構等腰梯形機構雙曲柄機構(Double-crank)曲柄曲柄27二月2025第2章平面連桿機構121、曲柄搖桿機構應用實例一雷達天線俯仰角調整機構

27二月2025第2章平面連桿機構13實例二攪拌機構27二月2025第2章平面連桿機構14縫紉機踏板機構腳踏砂輪機構實例三、四27二月2025第2章平面連桿機構15應用實例一：2、雙曲柄機構慣性篩機構

27二月2025第2章平面連桿機構16平行四邊形機構27二月2025第2章平面連桿機構17逆(反)平行四邊形機構27二月2025第2章平面連桿機構18應用實例二火車車輪的聯動機構

銷控機構27二月2025第2章平面連桿機構20攝影升降機構應用實例雙曲柄插床

27二月2025第2章平面連桿機構22應用實例一3、雙搖桿機構鶴式起重機27二月2025第2章平面連桿機構231、曲柄滑塊機構ABCDABCD∞ABCABC二、含一個移動副的四桿機構e偏置曲柄滑塊機構對心曲柄滑塊機構27二月2025第2章平面連桿機構242、導桿機構ABC取曲柄AB作機架若lBC≥lAB，轉動導桿機構若lBC<lAB，擺動導桿機構應用：牛頭刨床、插床、回轉式水泵27二月2025第2章平面連桿機構253、搖塊機構和定塊機構ABC取連桿BC作機架，搖塊機構取滑塊作機架，定塊機構27二月2025第2章平面連桿機構26改變運動副類型轉動副變成移動副改變構件相對尺寸∞雙滑塊機構（正弦）三、含兩個移動副的四桿機構（雙滑塊機構）27二月2025第2章平面連桿機構271、正弦機構φφ327二月2025第2章平面連桿機構282、正切機構φφ27二月2025第2章平面連桿機構293、滑塊聯軸器27二月2025第2章平面連桿機構304、橢圓儀27二月2025第2章平面連桿機構311、偏心輪機構四、其他演化型式27二月2025第2章平面連桿機構322、天平機構27二月2025第2章平面連桿機構333、牛頭刨床機構27二月2025第2章平面連桿機構3427二月2025第2章平面連桿機構35§2-2平面四桿機構的基本特性◆急回特性◆壓力角和傳動角◆死點位置◆鉸鏈四桿機構有整轉副的條件27二月2025第2章平面連桿機構36一、急回特性ψθC2C1B2B1φ2φ1搖桿擺角ψ：搖桿在兩極限位置時的夾角極位夾角θ：搖桿在兩極限位置時主動曲柄之間所夾的銳角ABCD1234曲柄運動夾角φ1和φ2φ2<φ127二月2025第2章平面連桿機構37行程速度變化系數K：極位夾角θ：結論當機構存在極位夾角θ時，機構便具有急回運動特性。且θ角越大，K值越大，機構的急回性質也越顯著。27二月2025第2章平面連桿機構38

討論:(1)若極位夾角θ=0o，則行程速比系數K=1,機構無急回運動。(2)若θ>0，則K>1，θ角越大，K值也越大，機構的急回運動性質越明顯。(3)急回作用具有方向性,當原動件的回轉方向改變時,急回的行程也跟著變。(4)偏置曲柄滑塊機構也有急回運動特性，其極位夾角θ如圖。

(5)擺動導桿機構也有急回運動特性，其極位夾角θ如圖所示。

27二月2025第2章平面連桿機構39ABCD1234二、壓力角α和傳動角γ作用在從動件上的驅動力F與該力作用點絕對速度vC之間所夾的銳角稱為壓力角，壓力角的余角稱為傳動角γ。vCFγαF′F″結論：1.壓力角α越小，傳動角γ越大，機構傳力性能越好；2.壓力角越大，傳動角越小，機構傳力性能越差，效率低。27二月2025第2章平面連桿機構40

連桿BC與從動件CD之間所夾的銳角γ稱為四桿機構在此位置的傳動角。且γ＝90°－α≤90°最小傳動角的確定：對于曲柄搖桿機構，

γmin出現在主動件曲柄與機架共線的兩位置之一。傳動角大，傳力性能好

即當∠BCD為銳角時，γmin=∠BCDmin當∠BCD為鈍角時，γmin=180o-∠BCDmax對于一般機械，對于大功率機械，27二月2025第2章平面連桿機構41

以搖桿CD為主動件，則當連桿與從動件曲柄共線時，機構的傳動角γ＝0°，

這時主動件CD通過連桿作用于從動件AB上的力恰好通過其回轉中心，出現了不能使構件AB轉動的“頂死”現象，機構的這種位置稱為“死點”三、死點位置27二月2025第2章平面連桿機構42曲柄搖桿機構（曲柄為主動件）的死點無死點存在DA練習：27二月2025第2章平面連桿機構43（1）克服死點的方法1）利用安裝飛輪加大慣性的方法，借慣性作用使機構闖過死點。2）采用將兩組以上的同樣機構組合使用，而使各組機構的死點位置相互錯開排列的方法。27二月2025第2章平面連桿機構44例1飛機起落架收放機構（2）死點的應用ABDC

0FABCDF27二月2025第2章平面連桿機構45例2

工件夾緊機構

27二月2025第2章平面連桿機構46ψC2B2C1B1四、鉸鏈四桿機構有整轉副的條件整轉副：兩構件能相對轉動3600的轉動副。φABCDl2l3l4l1βγ結論：1、鉸鏈四桿機構有整轉副的條件是：最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；2、整轉副由最短桿與其鄰邊組成。27二月2025第2章平面連桿機構47結論：1、鉸鏈四桿機構有整轉副的條件是：最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；2、整轉副由最短桿與其鄰邊組成。27二月2025第2章平面連桿機構48具有整轉副的鉸鏈四桿機構型式最短桿的鄰邊為機架：最短桿為機架：最短桿為連桿：曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構整轉副存在條件：1）四桿長度滿足桿長條件：最短桿與最長桿長度之和小于或等于其他兩桿之和。2）構成整轉副的構件中必有一個是最短桿。①滿足桿長條件時，最短桿兩端分別是兩個整轉副。②此時，若以最短桿或其相鄰桿作機架，機構都存在曲柄。否則，為雙搖桿機構。③不滿足桿長條件則沒有整轉副，獲得雙搖桿機構。小結：27二月2025第2章平面連桿機構50作業：P372－1、2－327二月2025第2章平面連桿機構51設計的基本問題：根據給定的平面四桿機構的運動（結構、動力）要求，選擇機構的類型、確定各構件的尺寸1、滿足預定的運動規律要求§2-3平面四桿機構的設計例1、牛頭刨床機構2、滿足預定的構桿位置要求例2、小型電爐爐門的開閉機構3、滿足預定的軌跡要求例3、攪拌機構例4、鶴式起重機三類設計問題：27二月2025第2章平面連桿機構52設計方法：圖解法、解析法、實驗法、圖譜法學習方法：掌握最基本的鉸鏈四桿機構的設計方法和理論，然后推廣到演化形式。圖解法的關鍵：確定四個鉸鏈中心的位置27二月2025第2章平面連桿機構53一、按照給定的行程速度變化系數K設計四桿機構例一、曲柄搖桿機構已知條件：搖桿長度l3，擺角ψ和行程速度變化系數K。核心問題：確定鉸鏈中心A點的位置，定出l1、l2、l4桿長。ψθC1C2B1B2ABCD123427二月2025第2章平面連桿機構54θψθDC1C2l3AMN取比例尺μl=xmm/mm90°-θ解：2.計算極位夾角θ

3.按比例作圖，求出A的位置，用尺子量取AC1,AC2.4.計算B1B2BeAN90°-θHC1C2例二、偏置曲柄滑塊機構對于給定行程速比系數K、滑塊行程H和偏距e時,可以用同樣方法設計出曲柄滑塊機構.

27二月2025第2章平面連桿機構56B2B1m例三、擺動導桿機構已知條件：機架長度l4，行程速度變化系數K。CAψθ核心問題：確定l1長度。取比例尺μl=xmm/mmCAψn27二月2025第2章平面連桿機構57二、按給定連桿位置設計四桿機構B1C1B2C2DAB3C3B2C2B1C1DA取比例尺μl=xmm/mm27二月2025第2章平面連桿機構58三、按給定兩連架桿位置設計四桿機構已知：兩連架桿的三對對應位置；求：確定各桿的長度。方法一、解析法方法二、幾何試驗法11φ1ψ1φ2φ3ψ2ψ3xy121314ABCD27二月2025第2章平面連桿機構59解析法:11φ1ψ1φ2φ3ψ2ψ3xy121314ABCDδ消去δ，整理得P2P0P1D實驗法當給定連架桿位置超過三對時，一般不可能有精確解。只能用優化或試湊的方法獲得近似解。1)首先在一張紙上取固定軸A的位置，作原動件角位移φi位置φiψi位置φiψi1→215°10.8°4→515°15.8°2→315°12.5°5→615°17.5°3→415°14.2°6→715°19.2°2)任意取原動件長度AB3)任意取連桿長度BC，作一系列圓弧;4)在一張透明紙上取固定軸D，作角位移ψiDk15)

取一系列從動件長度作同心圓弧。6)

兩圖疊加，移動透明紙，使ki落在同一圓弧上。

φiψiAC1B1ABCD四、按給定點的運動軌跡設計四桿機構NEM連桿作平面運動,其上各點的軌跡均不相同。B、C點的軌跡為圓弧;其余各點的軌跡為一條封閉曲線。設計目標:

就是要確定一組桿長參數,使連桿上某點的軌跡滿足設計要求。連桿曲線生成器ABCD27二月2025第2章平面連桿機構63連桿曲線生成器設計方法：圖譜法27二月2025第2章平面連桿機構64作業：P372－5、2－7、