第5章 平面连杆机构及其设计

机械原理DesignofLinkageMechanisms第五章平面连杆机构及其设计1

§5-2平面四杆机构的类型和应用§5-3平面四杆机构的基本知识§5-4平面四杆机构的设计

§5-1平面四杆机构的特点及基本型式§5-5多杆机构5平面连杆机构及其设计2机械原理连杆机构的应用实例：3机械原理4机械原理5机械原理6机械原理7机械原理8机械原理9机械原理10机械原理11机械原理12机械原理13机械原理14机械原理15机械原理§5.1平面四杆机构的特点和基本型式连杆机构(linkagemechanisms)由低副（转动副、移动副、球面副、圆柱副、及螺旋副等）联结而成的机构，或称低副机构。含有不直接与机架相连的构件（连杆）的低副机构称连杆机构16机械原理连杆机构分类根据其构件间的相对运动分为平面连杆机构或空间连杆机构。所有构件间的运动均为平面运动，且只用低副连接的机构称为平面连杆机构，又称平面低副机构。根据构件数目分为四杆机构、五杆机构…。广泛应用的是平面四杆机构，而且它是构成和研究平面多杆机构的基础，其它机构都是由四杆机构演化而成的。四杆机构六杆机构17机械原理空间机构与平面机构18机械原理空间机构与平面机构19机械原理连杆机构（LinkageMechanisms）的特点(characteristics)平面连杆机构的主要优点：（1）低副接触面大、承载能力强、利于润滑，不易磨损，而且易于加工。（2）不同构件尺寸，可改变从动件运动规律，实现增力和扩大行程。（3）能够实现多种连杆运动轨迹曲线20机械原理轨迹曲线21机械原理平面连杆机构的主要缺点：（1）运动必须经过中间构件进行传递，因而传递路线长，易产生积累误差，机械效率降低，设计方法也较复杂。（2）连杆机构作变速运动的构件惯性力及惯性力矩难以完成平衡，不宜作高速运动；（3）连杆机构较难准确地实现预期的运动规律。手工设计非常繁琐复杂，计算机设计就较为简单构件不都是和机架相连，误差通过传递累计，输出件误差较大实际中的连杆各构件均具有质量，则必然存在惯性，会增加机构的动载荷不是不能平衡，是能够平衡，平衡部分惯性力，不能完全消除得到的是近似的运动曲线22机械原理5.2平面四杆机构的类型和应用ABC32144l1ABD321ф23所有运动副均为转动副的平面四杆机构称为铰链四杆构机械原理一、平面四杆机构的基本形式——铰链四杆机构

(revolutefour-barmechanisms)连架杆(sidelinks)连架杆连杆(coupler)能绕其轴线转360º的连架杆。仅能绕其轴线作往复摆动的连架杆。曲柄(crank)摇杆(rocker)连架杆机架(frame)周转副：整周转动

摆转副：不能整周转动

24机械原理按照两连架杆的运动形式的不同，可将铰链四杆机构分为：曲柄摇杆机构(crank-rockermechanisms)双曲柄机构(doublerockermechanisms)双摇杆机构(double-crankmechanisms)铰链四杆机构25机械原理（1）曲柄摇杆机构(crank-rockermechanisms)铰链四杆机构中，若其两个连架杆一为曲柄，一为摇杆，则此四杆机构称为曲柄摇杆机构。功能：连续转动往复摆动26机械原理曲柄摇杆机构(crank-rockermechanisms)27机械原理（2）双曲柄机构(doublerockermechanisms) ——两个连架杆都是曲柄的铰链四杆机构功能：连续转动连续转动28机械原理双曲柄机构

(doublerockermechanisms)29机械原理双曲柄机构(doublerockermechanisms)AECDB123456应用实例：惯性筛30机械原理双曲柄机构(doublerockermechanisms)ACBD特例：若机构中相对两杆平行且相等，则成为平面四边形机构。平行四边形机构特性：▲两曲柄同速同向转动▲连杆作平动台灯伸展机构31机械原理双曲柄机构(doublerockermechanisms)平行四边形机构位置不确定问题32机械原理双曲柄机构(doublerockermechanisms)

逆平行（反平行）四边形机构（两相对杆长相等但不平行的双曲柄机构）DBCA公车车门开闭机构特性：以长边机架时，两曲柄以反方向转动以短边为机架时，与一般双曲柄机构相似33机械原理（3）双摇杆机构(double-crankmechanisms) ——两个连架杆都是摇杆的铰链四杆机构功能：往复摆动往复摆动34机械原理双摇杆机构(double-crankmechanisms)35机械原理双摇杆机构(double-crankmechanisms)梯形机构36机械原理双摇杆机构(double-crankmechanisms)飞机起落架机构37机械原理双摇杆机构(double-crankmechanisms)推土机铲斗机构电风扇摇头机构38机械原理双摇杆机构(double-crankmechanisms)汽车前轮转向机构αβP特例：等腰梯形机构——两摇杆长度相等的双摇杆机构3940机械原理二、平面四杆机构的演化偏心曲柄滑块机构(off-setslider-crank)对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构双滑块机构正弦机构s=lsinφ↓∞

→∞φl1.改变构件的形状和运动尺寸41机械原理转动副变成移动副42机械原理2.改变运动副的尺寸扩大B扩大BACD123BABCD1232ABD1C343机械原理转动副44机械原理移动副：扩大DABCDDACB45机械原理3.取不同构件为机架(0~360°)(0~360°)(<360°)(<360°)1234ABCD曲柄摇杆机构取不同构件为机架各构件间的相对运动关系不变整周转动副46机械原理双曲柄机构(0~360°)(0~360°)(<360°)(<360°)1234ABDC双摇杆机构(0~360°)(0~360°)(<360°)1234ABCD(<360°)47机械原理BA1234C(a)曲柄滑块机构(b)(曲柄)转动导杆机构BA1234C导杆:组成移动副的两活动构件，画成杆状的构件称为导杆，画成块状的构件称为滑块。导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构BA1234C(c)(曲柄)摆动导杆机构(曲柄摇块机构)48机械原理(d)曲柄摇块机构A1234CB(e)定块机构（直动滑杆机构）A234CB149机械原理50

取构件2为机架，曲柄1作360°周转运动，滑块3绕转动中心C作往复摇动。A1234CBBA1234C对心曲柄滑块机构3摇块机构

(Swing-Crank

Mechanism)51524定块机构

(Fixed-Crank

Mechanism)

取滑块3为机架，构件2作往复摆动，构件4在滑块中作往复移动。A234CB1BA1234C对心曲柄滑块机构53抽水唧筒54（二）含两个移动副的四杆机构

1．正弦机构

两个移动副相邻，且其中一个移动副与机架相关联，移动导杆3的位移与主动曲柄1的转角的正弦成正比，即，故称正弦机构，常用于仪表和解算装置中。5556

两个移动副不相邻，从动件3的位移与原动件转角的正切成正比，故称为正切机构。2．正切机构

572．双滑块机构

两个移动副都与机架相关联，则得如图所示的双滑块机构。58机械原理双滑块机构59机械原理含二个移动副的副四杆机构1432双滑块机构1432双转块机构1432正弦机构1432正切机构60偏心轮机构BB

由转动副销轴的半径扩大并超过曲柄长度演化而来。这样使转动副接触面积增大，磨损减小，曲柄由原来的杆件变成板状，强度、刚度增大。常用于工作行程很小而承受很大的冲击载荷的场合。如内燃机、锻压设备、柱塞油泵中。AA616263机械原理§5-3平面四杆机构的基本知识

一、平面四杆机构的曲柄存在条件C2A1a4b3cdBD64机械原理b+cr2|b-c|r1cbB24DC23dAaB11

要使AB成为曲柄，则拆副后AB上的点B应在r1与

r2围成的环面内运动。即使AB转到与机架共线的两位置在环面内。其条件：EFGE'F'G'aB1Ad-ad+a165机械原理当d>a时，式（2）变为(1)(2)(c>b)(b>c)(2a)(2b)a≤

dc≤

ba≤

ca≤

db≤

ca≤

b66机械原理同理当a>d时，同样有由(1)及（2a'

）(2b')可得(1)(b>c)(2b)(c>b)(2a)cbB2DC3r2BaAd+a1da-d|C-b|r34cb结论：如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其它两杆长度之和（满足杆长和条件）则存在整周转动副，组成该整周转动副的两杆必有一杆为最短杆。(2a')(2b')67机械原理铰链四杆机构的类型与尺寸之间的关系在铰链四杆机构中：（1）如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其它两杆长度之和——满足杆长条件①以最短杆的相邻构件为机架，则此机构为以最短杆为曲柄的曲柄摇杆机构；②以最短杆为机架，则此机构为双曲柄机构；③以最短杆的对边构件为机架，则此机构为双摇杆机构。（2）如果最短杆与最长杆的长度之和大于其它两杆长度之和（不满足杆长和条件），则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构。68机械原理判断由不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构a、b为最长与最短双摇杆机构曲柄摇杆机构双摇杆机构双曲柄机构以最短杆相邻杆为机架以与最短杆相对的杆为机架以最短杆为机架NY69

实例

如图ABCD中，已知各杆长度分别为：a=30，b=50，c=40，d=45，试确定该机构分别以AD、AB、CD、BC各杆为机架时，各属何机构？

解：∵a+b<c+d满足曲柄存在充要条件1，因而可能有曲柄存在。当以最短杆AB为机架时，故为双曲柄机构。以AD为机架时，曲柄摇杆机构。以CD为机架时，双摇杆机构。以BC为机架时，曲柄摇杆机构。abcdABCD70机械原理曲柄滑块机构存在曲柄的条件BA1234Ceab偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件：最短杆长度＋偏距≤连杆的长度；连架杆为最短杆。对心曲柄滑块机构有曲柄的条件：最短杆长度≤连杆的长度；连架杆为最短杆。71机械原理二、急回特性与行程速度变化系数

(coefficientoftravelspeedariation)急回运动：原动件作匀速转动，从动件作往复运动的机构，从动件正行程的平均速度慢于反行程的平均速度的现象，也称为机构的急回特性。72机械原理1）概念极位——输出构件的极限位置摆角φ——从动件两极限位置所夹的锐角极位夹角——当输出构件在两极位时，原动件所处两个位置之间所夹的锐角。1jB2C212v2v1B1C14ABCD23173CBADd74CBADd75CBADd76CBADd77CBADd78CBADd79CBADd80CBADd81CBADd82CBADd83CBADd84ACDBacbd85CBADd86CBADd87C2ADd机构的远极位B288ADdC2B2V289BADdV2C290BADdV2C291BADdV2C292BADdV2C293ADdV2C12机构的近极位C2B2B194CBADdC2V22V195CBADdC2v22V196CBADdC2v22V197CBADdC2v22V198ACDacbdC2v22V199CBADdC2v22V1100BADdC2v22V11B2B1机构的近极位机构的远极位C1101BADdC2v22V11B2B1C1

摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄所夹的锐角——极位夹角102ADdC2v22（t2）V11（t1）B2B1C1因为1（t1）

>2（t2）；所以v2>v1，弧长S103机械原理2)急回运动机理

急回作用具有方向性,当原动件的回转方向改变时,急回的行程也随之改变。注意！a)曲柄转过摇杆上C点摆过：所用时间：b)曲柄转过摇杆上C点摆过：所用时间：c)设两过程的平均速度为V1、V2：回程速度大于正行程速度。104机械原理3)行程速比系数K为表明急回运动程度，用行程速度变化系数K(timeratio)来衡量，作为机构的基本运动特征参数。定义为反正行程速度比，即或：平面四杆机构具有急回特性的条件：（1）原动件作等速整周转动；（2）输出件作往复运动；（3）θK

，急回运动特性愈显著。

105机械原理曲柄滑块机构中，原动件AB以等速转动B1B2HH=2a,,无急回特性。314A对心曲柄滑块机构B2CabC1C2C1B1B2HC2偏置曲柄滑块机构2AB134eCab,有急回特性。106机械原理对心曲柄滑块机构θ=0，K=1，无急回运动偏置曲柄滑块机构

θ0，K1，有急回运动107机械原理3）曲柄摆动导杆机构B2B1有急回特性。108机械原理曲柄摇杆机构是否始终存在急回运动特性？（1）Ⅰ型曲柄摇杆机构

K>1，从动件慢行程方向与曲柄的转动方向一致，如图所示。其结构特征是A、D位于C1、C2两点所在直线的同侧，构件尺寸关系为。109机械原理（2）Ⅱ型曲柄摇杆机构

K>1，从动件慢行程方向与曲柄的转动方向相反，如图所示。其结构特征是A、D位于C1、C2两点所在直线的异侧，构件尺寸关系为110机械原理（3）Ⅲ型曲柄摇杆机构

K=1，从动件无急回特性，如图所示。其结构特征是A、C1、C2三点共线，构件尺寸关系为111机械原理三、压力角、传动角和死点1）压力角(pressureangle)与传动角(transmissionangle)

在不计摩擦力、重力、惯性力的条件下，机构中驱使从动件运动的力的方向线与从动件上受力点的速度方向线所夹的锐角。压力角：传动角：压力角的余角。vcFF1F21ABCD234越小，受力越好。越大，受力越好。传动角是变化的。112机械原理三、压力角、传动角和死点ACBDvBFFvcaAB134Cb2vFABC2314113机械原理2）平面四杆机构的最小传动角位置连接BD，在ABD中：ABCDcbadFVC在BCD中：若此式为极值，则需取极值，即故当<90o时：=min=min当>90o时：min=180o-max结论：当=0o或180o时:min=min{min

，(180o-max)}曲柄与机架共线时，出现最小传动角。114§2-5铰链四杆机构的特性

为保证机构具有良好的传动性能，一般规定机构的最小传动角γmin≥40º，在传递较大力矩时，应使γmin≥50º。B'C'AD''max'C''B''AD'min''外共线内共线取′与〞两者中的较小值为最小传动角

min='，''minor115机械原理曲柄滑块机构：当主动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置。摆动导杆机构：由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向，与从动杆上受力点的速度方向始终一致，所以传动角等于90度。总结：传动角大小与各杆长有关，可按给给定的许用传动角统筹各种性能指标，设计四杆机构。116机械原理3）机构的死点位置(deadpointpositions)画出压力角1C234ABDabcdvBFBB2C2vB踏板缝纫机主运动机构脚AB1C1DFBvB死点：当机构处于传动角（或压力角）的机构位置ADCBADCBADCBADCBDCBADCBADCBADCBAADCBCBDDAABCDD

连杆BC与从动件曲柄AB共线，压力角=900，传动角=0，机构位于两个死点位置。采用装飞轮加大惯性的方法，利用从动件的惯性闯过死点。127机械原理4）克服死点的方法1）利用安装飞轮加大惯性的方法，借惯性作用使机构闯过死点。2）采用将两组以上的同样机构组合使用，而使各组机构的死点位置相互错开排列的方法。GG’EFE’F’

机构错位排列

F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG

将两组以上的机构组合起来，是各组机构的死点相互错开排列。如蒸汽机车车轮联动机构，两侧的曲柄滑块机构的曲柄位置相互错开90º。飞机起落架机构在机轮放下时，BC杆与CD杆成一直线，机构处于死点位置，使降落更加安全可靠。ABDCABCDγ=0F5）死点的利用分合闸机构触头FACBD弹簧拉力触头ABCDFFQFB在力的作用下手柄不会自动松脱133机械原理§5.4平面四杆机构的设计一、连杆机构设计的基本问题和方法⑴实现预订的连杆位置要求--刚体导引(Bodyguidance)刚体导引

是机构能引导刚体（如连杆）通过一系列给定位置。㈠基本问题134机械原理⑵

再现给定的轨迹(pathgeneration)轨迹生成(pathgeneration)，

是指连杆上某点通过某一预先给定轨迹的功能。135机械原理⑶实现两个连架杆的给定对应位置问题⑷综合功能O2O3O4O1D1下连杆上连杆上剪刀D2下剪刀二.

平面四杆机构选型

1.主动件连续转动，从动件往复移动（1）如要求行程速比系数K=1，可采用正弦机构或对心曲柄滑块机构。

在正弦机构中，当主动件等角速回转时，从动件作简谐运动。运转比较平稳，但其中存在两个移动副，摩擦磨损较为显著。BA1234C对心曲柄滑块机构

在该机构中，当连杆长度与曲柄长度的比值n越大，则从动件运动越接近于简谐运动，运转越平稳。但n较大时，在滑块行程相同的条件下，连杆长度越大，占据的空间越大。反之，n越小时，从动件运动的变化越剧烈，运转越不平稳。通常n≥3。2.要求行程速比系数，可考虑采用偏置曲柄滑块机构。

AB1234eC偏置曲柄滑块机构

影响该机构基本性质的尺寸参数是n和（偏距与曲柄长之比）。在n—定的条件下，增加可获得较大的K值，但最大压力角也将随之加大，传动情况恶化。通常推荐K≤2。2.主动件连续转动，从动件往复摆动

如要求行程速比系数K=1，可采用Ⅲ型曲柄摇杆机构，传动比较平稳。从动摇杆的最大摆角

随着K值的增加，Ⅱ型曲柄摇杆机构比Ⅰ型曲柄摇杆机构对压力角的影响更为显著。所以，当K值较大时，在机构条件允许的情况下，尽可能选用Ⅰ型曲柄摇杆机构。若，建议尽量采用摆动导杆机构。

3、主动件连续转动，从动件也连续转动

满足这种运动要求的机构有转动导杆机构、双曲柄机构。

142机械原理三、连杆机构设计的基本方法

1）平面四杆机构设计的主要任务：

在机构综合的基础上，根据机构所要完成的运动功能而提出的设计条件（运动条件、几何条件和传力条件等），确定机构的运动尺寸（一般又称为尺度综合），画出机构运动简图。2）设计中应满足的附加条件：（1）要求某连架杆为曲柄；（2）要求机构的运动具有连续性；（3）要求最小传动角在许用传动角范围内，即（4）特殊的运动要求，如要求机构输出件有急回特性；（5）足够的运动空间等。3）平面四杆机构运动设计的问题概括成下述两个基本问题（2）实现已知轨迹问题（1）实现已知运动规律问题；4）设计方法（1）几何法（作图法）；

（2）解析法；（3）实验法；143机械原理四.平面四杆机构的图解法设计按连杆预定位置设计四杆机构按给定的行程速比系数K设计四杆机构按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构

144机械原理按连杆预定位置设计四杆机构(1)给定连杆上两铰链中心位置的设计问题此问题的本质是：已知活动铰链，求固定铰链（求活动铰链轨迹圆的圆心）。AB1B2B3C1C2C3D145机械原理按给定行程速度变化系数设计四杆机构曲柄摇杆机构设计要求：已知摇杆的长度CD、摆角及行程速比系数K。计算极位夹角：选定机构比例尺，作出极位图：GF(除弧FG以外)IMN90º-PB1B2C1C2DA3)联C1C2，过C2

作C1M

C1C2

；另过C1作C2C1N=90-

射线C1N，交C1M于P点；4)以C1P

为直径作圆I，则该圆上任一点均可作为A铰链，有无穷多解。设计过程：146机械原理C2B2C1B1IGFC1C2DB1B2A错位不连续问题A铰链不能选定在FG弧段不连通域147机械原理补充：运动的连续性遇到的运动不连续问题有：1.错序不连续1C234ABDC1C21C3234AB2DC1C2B1B32.错位不连续148机械原理错序不连续——原动件按同一方向连续转动时，连杆不能按顺序通过给定的各个位置。1C2234AB3DC1C3B1B2

图中，要求连杆依次占据B1C1、B2C2、B3C3，当AB沿逆时针转动可以满足要求，但沿顺时针转动，则不能满足连杆预期的次序要求。149机械原理1.运动连续性——当主动件连续运动时，从动件能否连续实现给定的各个位置的运动。2.可行域

——当曲柄AB连续转动时，摇杆CD的摆动范围或3.不可行域——由δ和δ'所决定的范围可行域不可行域不可行域150机械原理错位不连续——不连通的两个可行域内的运动不连续。1C234ABDC1C2铰链四杆机构装配模式C4C3φC″ADBφB1C1C2ADC′B2B不连通域151机械原理90º-PAE2aIIOaObIC1C2D欲得确定解，则需附加条件：(1)给定机架长度d；(2)给定曲柄长度a；(3)给定连杆长度b(1).给定机架长度d的解：(2).给定曲柄长度a的解：作图步骤：证明：152机械原理给定连杆长度b的解：I90º-PIIIE2bAC1C2D作图步骤：证明：Ob153机械原理曲柄滑块机构已知条件：滑块行程H、偏距e和行程速比系数KIMN90º-PB1B2AC1C2有无穷多解设曲柄长度为a，连杆长度为b，则:设计过程：154机械原理

◆摆动导杆机构对于摆动导杆机构,由于其导杆的摆角φ

刚好等于其极位夹角θ，因此，只要给定曲柄长度LAB

(或给定机架长度LAD)和行程速比系数K就可以求得机构。分析：由于θ与导杆摆角φ相等，设计此机构时，仅需要确定曲柄a。计算θ＝180(K-1)/(K+1)；任选D作∠mDn＝φ＝θ取A点，使得AD=d,则:a=dsin(φ/2)已知：机架长度d，K，设计此机构。φ=θmndADθφ=θBADB155机械原理给定两连架杆上对应位置的设计问题此问题的本质是：已知固定铰链，求活动铰链。设计方法——采用转化机构法(或反转法)转化机构法或反转法——根据机构的倒置理论，通过取不同构件为机架，将活动铰链位置的求解转化为固定铰链的求解设计四杆机构的方法。ADE1F1E2F2B1C1ADB2C2ADADB3C3α1α3α2φ3φ2φ1B1C1ADB2C2B3C3C2B3A’B’2DB1C1A

DB3C3B1C1ADC2B3A’B’2ADB3C3B1C1ADA’B’2ADB3C3B1C1ADC3B3A’B’2ADB1C1ADC3B’3A’A”B’2ADB1C1ADC3B’3A’A”B’2ADB1C1ADC3B’3B1A’A”B’2AB1C1ADB’3A’A”B’2168机械原理C2B2B2C21212AB1C1DAB1C1DA´D´转化机构法原理：

其原理与取不同构件为机架的演化方法（称为“机构倒置”原理）完全相同，即相对运动不变原理。当给整个机构加一个共同的运动时，虽然各构件的绝对运动改变了，但是各构件之间的相对运动并不发生变化，亦即各构件的相对尺寸不发生改变。169机械原理A´D´B2C2E2F2以连杆上任一线为相对机架的情况

所得结果与以连杆为相对机架时相同，故设计时可以连杆上任意线为相对机架进行，结果相同。AB1C1DA´D´170机械原理1212C1B1ADE1F1E2F2A´D´已知连杆在运动过程中的两个位置E1F1

、

E2F2

，设计四杆机构——转化机构法(或反转法)的应用有无穷多解171机械原理ADE1F1已知连杆上在运动过程中的三个位置E1F1、E2F2、E3F3

，设计四杆机构E2F2E3F3A’2D’2A’3D’3C1B1唯一解172机械原理反转法或转化机构法的具体作图方法——为了不改变反转前后机构的相对运动，作图时将原机构每一位置的各构件之间的相对位置视为刚性体；用作全等四边形或全等三角形的方法，求出转化后机构的各构件的相对位置。这一方法又称为“刚化——反转法”。反转作图法只限于求解两位置或三位置的设计问题

173机械原理设计方法——采用转化机构法(或反转法)B2C2AB1C1D1212以连架杆为相对机架12B2A按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构174机械原理按两连架杆三个对应位置设计四杆机构C1B3'_B2'B1ADC1C2C3请求出B1讨论：1、哪个构件应成为相对机架？2

、反转角为哪个？_E3E2B1ADB2B3E1已知：机架长度LAD、一连架杆长度LAB及其起始位置、两连架杆对应转角12、12

、13、13

。设计四杆机构实例

曲柄摇杆机构，现要求用一连杆将摇杆ＣＤ和一滑块Ｆ连接起来，使摇杆的三个已知位置C1D、C2D、C3D和滑块的三个位置F1、F2、F3相对应。试确定此连杆的长度及其与摇杆ＣＤ铰接点的位置。固化DC1F1顺时针旋转至C1D与C2D重合F1F1’E固化DC2F2逆时针旋转至C3D与C2D重合F2F3F1’F3’EF2F3F1F1’F3’E180机械原理§5.5平面多杆机构一、四杆机构的局限

不能很好地满足生产实际所需要的复杂要求，比如在曲柄摇杆机构和摆动导杆机构中，由于受压力角和运动稳定性等条件的限制，从动件的摆角一般为。但是，在工程上往往需要从动件实现更大的摆角，如在缝纫机的摆梭机构中要求梭芯摆动左右。181机械原理二、采用多杆机构的目的1、获得小的运动空间182机械原理(2)取得有利的传动角

当从动件的摆角较大，机构的外廓尺寸或铰链位置的布置受到严格限制的地方，采用四杆机构往往不能获得有利的传动角，而采用多杆机构则可使传动角条件得到改善。183机械原理(3)获得较大的机械增益

机械增益是指在忽略重力和惯性力，不计运动副中摩擦发热等引起的能量损失的情况下，机构输出力（力矩）与输入力（力矩）之比值。184机械原理(4)改变从动件的运动特性

185机械原理(5)实现机构从动件带停歇运动某些机械有时要求在原动件连续运转的过程中，其从动件能作一段时间的停歇，而整个运动还应是连续平稳的，利用多杆机构能较好的满足这方面的要求。实现运动停歇的方法：利用连杆曲线上的近似圆弧或直线部分。

利用两个四杆机构在极位附近的串接。若让曲柄摇杆机构在某一极位（ABCD）时，与前一级双曲柄机构在低速区串接，就可使从动摇杆获得较长时间的近似停歇运动。186机械原理利用连杆上E点轨迹使导杆停歇利用连杆上A点轨迹的自交性使滑块获得两个不同的行程187机械原理(6)扩大机构从动件的行程(7)可使从动件的行程可调188机械原理(8)实现特定要求下的平面引导189机械原理三、多杆机构的应用实例1901、学习要求（1）了解连杆机构传动的特点及其主要优缺点。（2）了解平面四杆机构的基本型式、演化型式及平面四杆机构的一些应用实例。（3）了解有关四杆机构的一些基本知识（包括四杆机构有曲柄的条件、行程速比系数及急回作用、传动角及死点等）。（4）了解四杆机构设计的基本问题，并学会根据简单的条件设计平面四杆机构的一些基本方法。2、本章的重点

本章的重点是四杆机构的基本型式及其他演化，有关四杆机构的一些基本知识，以及平面四杆机构的一些基本设计方法。1.极位夹角：机构中从动摇杆处于两极限位置时，原动曲柄的相应两位置之间所夹的锐角。

，表示机构具有急回特性，且极位夹角愈大，机构的急回运动就愈显著，所以，要判断一个机构是否有急回特性，就要找出极位夹角。

知识点回顾2.压力角与传动角：在四杆机构中，当不计摩擦时，主动件通过连杆作用在从动件上的力的作用线与其受力点出的速度方向之间所夹的锐角，称为机构在此位置的压力角，而把压力角的余角，即连杆与从动摇杆所夹的锐角，称为传动角。

它们常用来衡量机构的传动性能。传动角愈大，即压力角愈小，机构的传动性能愈好，效率愈高。

多数机构运动中