第三章 平面连杆机构及其设计
3-1 如图所示，设已知四杆机构各构件的长度 a =240 mm；b =600 mm；c =400 mm；d=500mm。试回答下列问题：⑴当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？⑵若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？
3-2 图示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆LAB为曲柄的条件。若偏距e=0，则杆LAB为曲柄的条件又如何？另外，在图示机构中，若设LAB为曲柄，试问当以杆LAB为机架时，此机构为何种机构？
3-3 在图示机构中，各杆的长度为L1 =28mm;L2 =54mm;L3 =50mm;L4 =72mm（该图比例尺为：μL=L1 / AB =28/14=0.002m/mm）。⑴试问该机构为何种机构？⑵当取杆1为机架时，将演化为何种机构？⑶当取杆3为机架时，又将演化为何种机构？⑷请用作图法在给定的图上画出该机构的极位夹角θ、杆3的最大摆角ψmax、最小传动角γmin和求出行程速比系数K。
3-4 偏置曲柄滑块机构如图所示，请在图上画出当曲柄为主动件时的最小传动角γmin和最大传动角γmax所在的位置以及极位夹角θ所在的位置。
3-5 正弦机构和导杆机构如图所示，请在图上标出当曲柄为主动时的图示位置的传动角γ和压力角α。并说明传动角γ和压力角α是否随位置变化。
3-6 试设计一曲柄摇杆机构，已知行程速比系数 K=1.2；摇杆长 LCD=300 mm其最大摆角ψmax=35o ;曲柄长LAB=80mm。求连杆长LBC，并验算最小传动角γmin是否在允许的范围内。
3-7 试设计一曲柄滑块机构，已知滑块的行程速比系数K=1.5；滑块的冲程H=40mm；偏距e=15mm。求曲柄长LAB及连杆长LBC，并求其最大压力角αmax=？
本次课题： 平面连杆机构及其设计
教学要求：
1）了解连杆机构传动的特点。
2）了解平面四杆机构的基本型式、演化规律及平面四杆机构的应用实例。
3）对有关四杆机构的一些基本知识（包括曲柄存在的条件、行程速比系数及急回作用、传动角及死点、运动的连续性等）有明确的概念。
4）明确四杆机构设计的基本问题并掌握根据简单条件设计平面四杆机构的一些基本方法。
5）了解用解析法设计平面四杆机构的一些基本问题及解法
重 点：
四杆机构的基本型式及其演化；有关四杆机构的一些基本知识；平面四杆机构设计的基本问题及设计方法。
难 点：用图解法设计平面四杆机构的反转法
教学手段及教具：机构运动仿真和机构运动模拟多媒体课件、连杆机构教具
讲授内容及时间分配：8学时
1）连杆机构传动的特点
2）平面四杆机构的类型和应用
3）平面四杆机构的一些基本知识
4）平面四杆机构的设计
课后作业 应包括：曲柄存在条件的应用；用图解法分析机构的急回、压力角、行程（或摆角）等问题；在给定K的情况下用图解法求解四杆机构；用反转原理图解求解四杆机构的位置问题；
阅读指南 连杆机构应用及其广泛，其机构综合的方法分为：几何学法、解析法、实验法。几何学法在机构综合的理论中占有极高的地位（代表人物：burmester），积累了丰富的运动几何学基础理论。解析法中有；传统的基于函数逼近论的代数法（代表人物：戚贝谢夫）、适合现代计算机求解矢量法、矩阵法、数值逼近法、优化法等。1969年成立了国际机器和机构理论联合会（The International
Federation for Machines and Mechanisms 简称：IFTMM），定期出版刊物，双月刊《Machines and
Mechanisms》。
基于函数逼近论进行机构近似综合的经典代表著作是：
《平面机构综合》（上、下）阿尔托包列夫斯基等著，孙可宗、陈兆雄、张世民译，北京：人民教育出版社，1980
6——综合分析题
1. 在飞机起落架所用的铰链四杆机构中,已知连杆BC 的两位置如下图所示,若要求连架杆AB 的长度与连架杆CD 的长度相等.试设计此铰链四杆机构。
C1B1B2C2
【解析】铰链四杆机构的图解法设计
【答案】
2.已知加热炉炉门(相当于铰链四杆机构中的连杆)的两个位置，其处于关闭位置时为B1C1，处于加热后开启位置时为B2C2，试按连杆的两个预定位置设计加热炉炉门开闭的铰链四杆机构。
【解析】铰链四杆机构的图解法设计
【答案】
3.已知曲柄摇杆机构的极位夹角θ、摇杆长度lCD 以及最大摆角如图所示,试运用图解法设计此曲柄摇杆机构.
【解析】铰链四杆机构的图解法设计
【答案】
机械原理平面连杆机构及设计
平面连杆机构是一种最为基本的机械结构，由于其结构简单、运动可靠等特点，被广泛应用于各种机械设备中。本文将对平面连杆机构进行介绍，并探讨其设计原理。
平面连杆机构是由至少一个定点和至少三个连杆组成的机构。定点为固定参考点，连杆是由铰链连接的刚性杆件。连杆可以分为连杆和曲柄，连杆连接在定点上，曲柄则旋转。平面连杆机构的运动由这些连杆的位置和相互连接方式决定。
平面连杆机构的设计原理基于以下几个方面：
1.运动分析：在设计平面连杆机构之前，首先需要进行运动分析，确定所需的运动类型。运动类型可以是旋转、平移、摆动、滑动等。通过运动分析，可以确定连杆的长度和相互连接的方式。
2.运动性能：平面连杆机构的优点是运动可靠，但运动性能也是需要考虑的重要因素。例如，设计中需要考虑速度、加速度、力和力矩等参数，以满足机构的运动要求。
3.静力学分析：平面连杆机构在工作过程中可能会受到外力的作用，因此需要进行静力学分析。静力学分析可以确定机构的力矩和应力，从而确定设计的合理性。
4.运动合成：在进行平面连杆机构的设计过程中，需要进行连杆的运动合成。运动合成是指通过选择适当的连杆长度和连接方式，实现所需的运动类型。 5.运动分解：运动分解是指将合成的运动分解为各个连杆的运动。通过运动分解，可以确定每个连杆的运动规律，从而进行设计。
当以上原理得到了充分的了解和运用后，可以进行平面连杆机构的具体设计。具体的设计包括以下几个步骤：
1.确定所需的运动类型：根据机械设备的需求，确定所需的运动类型，例如旋转、平移、摆动等。
2.运动分析：对机构进行运动分析，确定连杆的位置和连接方式。根据机构的运动要求和外力作用，确定连杆的长度。
3.动力学分析：进行动力学分析，确定机构运动时的力学参数，如速度、加速度、力和力矩等。
4.运动合成与分解：根据所需的运动类型，进行运动合成和分解，确定连杆的运动规律。
5.结构设计：根据上述分析和计算结果，进行结构设计。包括选择合适的材料，确定连杆的尺寸和连接方式等。
