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第8章 连杆机构及其设计
8.1 复习笔记
本章主要介绍了平面四杆机构的类型及演化、基本知识和设计（作图法和解析法）。学
习时需要重点掌握不同条件下连杆机构的设计（作图法），常以分析作图题的形式考查。除
此之外，铰链四杆机构有曲柄的条件、急回运动、行程速度变化系数、传动角、死点等内
容，常以选择题、填空题和判断题的形式考查，复习时需要把握其具体内容，重点记忆。
一、连杆机构及其传动特点（见表8-1-1）
表8-1-1 连杆机构及其传动特点
二、平面四杆机构的类型及应用
1．四杆机构的基本形式
（1）基本构架
铰链四杆机构是平面四杆机构的基本形式，如图8-1-1所示。
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图8-1-1
该机构各部分名称及含义见表8-1-2。
表8-1-2 铰链四杆机构
（2）平面四杆机构的类型（见表8-1-3）
表8-1-3 平面四杆机构的类型
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2．平面四杆机构的演化形式
（1）改变构件的形状和运动尺寸
如图8-1-2所示，曲柄摇杆机构中，将摇杆做成滑块形式，并将摇杆的长度增至无穷
大，则演化成为曲柄滑块机构；曲柄滑块机构进一步演化为双滑块机构。
图8-1-2
（2）改变运动副的尺寸
通过改变运动副的尺寸，平面四杆机构可演化成具有其他特点功能的机构，如偏心轮
机构。
将图8-1-3（a）所示的曲柄滑块机构中的转动副B的半径扩大，使之超过曲柄AB的
长度，便得到如图8-1-3（b）所示的偏心轮机构。
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图8-1-3（a）
图8-1-3（b）
（3）选用不同的构件为机架
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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
《机械原理》（第七版）孙桓主编 第8章 平面连杆机构及其设计
40第8章 平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计
§8—1 1 连杆机构及其传动特点连杆机构及其传动特点连杆机构及其传动特点
1．定义：连 杆 机 构：构件用低副联接而成的机构。
平面连杆机构：组成机构的构件都在相互平行的平面中运动的连杆机构。
空间连杆机构：组成机构的构件不在相互平行的平面中运动的连杆机构。
2．特点： 优：1）低副联接，面接触，磨损小，承载能力大。
2）杆状件，圆柱形或平面形接触面，易制造，传递运动远。
3）运动多样性（转、摆、移、平面运动等）
4）轨迹多样性。
缺：1）设计较困难。
2）运动副的制造误差会累积，从而降低机构的传动精度。
3）惯性力难平衡，不适用于高速。
3．应用： 很广泛（e.g：自行车，缝纫机，纺机等中都有应用）
§8—2 2 平面四杆机构的类型平面四杆机构的类型平面四杆机构的类型和应用和应用和应用
一．四杆机构的基本型式四杆机构的基本型式：：
四杆机构的基本型式为铰链四杆机构，其他四杆机构都可由其演化得到
1）铰链四杆机构： 四个构件通过转动副联接而成机构。 机机 架架：固定不动的构件——4.
连杆架连杆架连杆架：：与机架相连的杆——1、3。
曲曲 柄柄：能整周转动的连架杆。
摇摇 杆杆：不能整周转动的连架杆。
连连 杆杆：不与机架相连的杆——2。
2）周转副和摆转副：
周转副：组成转动副的两构件能相对整周转动的转动副
摆转副：组成转动副的两构件不能相对整周转动的转动副
1．曲柄摇杆机构： 两个连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆的铰链四杆机构
2．双曲柄机构： 两个连架杆均为曲柄的铰链四杆机构 12
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4《机械原理》（第七版）孙桓主编 第8章 平面连杆机构及其设计
413．双摇杆机构： 两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构
二． 平面四杆机构的演化型式平面四杆机构的演化型式 1．改变构件的形状和运动尺寸
第八章 平面连杆机构及其设计
专业：
学号：
姓名：
《机械原理》习题卡 1
一、 填空题：
1．平面连杆机构是由一些刚性构件用 转动 副和 移动 副连接组成的。
2．平面连杆机构是由一些 刚 性构件用低副连接组成的。
3．在铰链四杆机构中，运动副全部是 转动 副。
4．在铰链四杆机构中，能作整周连续回转的连架杆称为 曲柄 。
5．在铰链四杆机构中，只能摆动的连架杆称为 摇杆 。
6．在铰链四杆机构中，与连架杆相连的构件称为 连杆 。
7．某些平面连杆机构具有急回特性。从动件的急回性质一般用 行程速度变化 系数表示。
8．对心曲柄滑快机构 无 急回特性。
8．偏置曲柄滑快机构 有 急回特性。
10．对于原动件作匀速定轴转动，从动件相对机架作往复运动的连杆机构，是否有急回特性，取决于机构的 极位夹 角是否大于零。
11．机构处于死点时，其传动角等于 ０ 。
12．机构的压力角越 小 对传动越有利。
13．曲柄滑块机构，当取 滑块 为原动件时，可能有死点。
14．机构处在死点时，其压力角等于 ９０º 。
15．平面连杆机构，至少需要 ４个 构件。
二、 判断题：
1．平面连杆机构中，至少有一个连杆。 （ √ ）
2．平面连杆机构中，最少需要三个构件。 （ × ）
3．平面连杆机构可利用急回特性，缩短非生产时间，提高生产率。 （ √ ）
4．平面连杆机构中，极位夹角θ越大，K值越大，急回运动的性质也越显著。（ √ ）
5．有死点的机构不能产生运动。 （ × ）
