第8章连杆机构及其设计
研究内容：
1. 连杆机构及其类型与应用
2. 平面四杆机构的基本特性
3. 平面四杆机构的设计——图解法和解析法
4. 平面多杆机构和空间连杆机构简介
第1讲连杆机构及其类型与应用
8.1.1 连杆机构及其传动特点
8.1.2 平面四杆机构的类型
8.1.3 平面四杆机构的应用
连杆机构的应用实例：四足行走机，雨伞，假肢
例铰链四杆机构
曲柄滑块机构
摆动导杆机构
连杆机构的共同特点：
⏹均有连杆：机构的原动件和从动件的运动都需要经过连杆来传动——连杆机构
⏹均为低副 : 机构中的运动副一般均为低副——低副机构
⏹构件杆状：机构中的构件多呈现杆的形状——杆。用杆数命名，分四杆机构、六杆机构等
连杆机构的传动特点
优点： 缺点： ⏹ 运动链长，累积误差大，效率低；
⏹ 惯性力难以平衡，动载荷大，不宜用于高速运动；
⏹ 一般只能近似满足运动规律要求。
⏹ 运动副一般为低副；
⏹ 构件多呈现杆的形状；
⏹ 可实现多种运动变换和运动规律；
⏹ 连杆曲线形状丰富，可满足各种轨迹要求。
⏹双摇杆机构 ： 等腰梯形机构
1. 基本形式
连架杆： 曲柄 摇杆
转动副： 周转副 摆转副
铰链四杆机构 ⏹曲柄摇杆机构
⏹双曲柄机构 ： 平行四边形机构，逆平行四边形机构
2. 演化形式
演化方法：
1）改变构件的形状及运动尺寸
2）运动副的改变尺寸
3）选用不同的构件为机架——机构的倒置
4）运动副元素的逆换
曲柄摇杆机构的应用：
双曲柄机构的应用：
⏹连杆直线轨迹运动；连杆姿态大变姿运动 ⏹等腰梯形机构：两摇杆同向摆动转向运动
⏹一般双曲柄机构：连续匀速转动变换变速连续转动
⏹平行四边形机构：两曲柄同速同向转动；连杆平动运动；连杆同圆轨迹运动 ⏹逆平行四边形机构：两曲柄反向相对运动；
双摇杆机构的应用： ⏹连续转动变换往复摆动运动
⏹往复摆动运动变换连续转动
⏹ 连杆曲线实现运动轨迹要求
第2讲平面四杆机构的基本特性（一）
8.2.1 铰链四杆机构的周转特性
8.2.2 铰链四杆机构的急回特性
8.2.3 铰链四杆机构的轨迹特性
8.2.4 铰链四杆机构的运动连续
1. 铰链四杆机构有曲柄的条件
（1）周转副的条件
⏹最短杆长度＋最长杆长度≤其余两杆长度之和——杆长条件；
⏹组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。
（2）铰链四杆机构有曲柄的条件
⏹各杆长度应满足杆长条件；
⏹最短杆为连架杆或机架。
2. 铰连四杆机构的杆长条件与类型
（1）各杆长度满足杆长条件不等式的机构类型（2）各杆长度满足杆长条件等式的机构类型
（3）各杆长度不满足杆长条件的机构类型
急回运动——主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于摆出
的平均速度的运动特性
K =
v 2v 1 = 180°+θ180°+θ
结论：当机构存在极位夹角θ 时，机构便具有急回运动特性；且θ 角越大，K
值越大，机构的急回性质也越显著。
1. 铰链四杆机构的急回运动
（1）急回运动及行程速度变化系数K
⏹慢进快回运动
⏹快进慢回运动
⏹无急回运动
2. 四杆机构的急回运动在工程的应用
（2）双曲柄机构的行程速度变化系数
K =ωm ωo = （360°−φ1）α1（180°−α1）φ1
1. 曲柄摇杆机构的连杆曲线特性
⏹连杆曲线的形状特性及应用
⏹连杆曲线的尖点及交叉点特性及其应用
⏹连杆曲线的对称特性及其应用
2. 双摇杆机构的连杆曲线特性
⏹封闭与非封闭连杆曲线
⏹近似直线的连杆曲线
8.2.3 铰链四杆机构的运动连续特性
连杆机构的运动连续性——连杆机构在运动过程中能否连续实现给定的各个位置的特性（1）错位不连续
——连杆机构设计时，出现要求从动件在两个不连通的可行域内连续运动的情况（2）错序不连续
——连杆机构设计时，出现连杆不能按给定的顺序连续运动的情况
结论：在设计四杆机构时，必须检查所设计机构是否满足运动连续性要求——检查是否存在错位、错序不连续问题，并考虑能否补救或其他方案。
第3讲平面四杆机构的基本特性（二）
8.3.1 铰链四杆机构的传力特性
8.3.2 演化形式四杆机构的基本特性
1. 传动角及压力角
压力角α ——不计摩擦及构件的重力和惯性力时，机构主动件作用于从动件上的力与
其作用点的速度方向所夹的锐角。
传动角γ——连杆与从动件之间所夹的锐角，且γ ＝90°−α ≤90°。
1）传动角用来衡量机构的传力性能的优劣，应使γmin ≥ 40 ～50°。
2）最小传动交的确定：曲柄摇杆机构的γmin出现在主动件曲柄与机架共线的两位置之一。
2. 死点及其应用
死点——机构的传动角γ＝0°时，主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使从动件转动的“顶死”现象的位置。
克服死点的方法: 借助于惯性闯过死点；采用相同机构错位排列。
