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1、机械原理教学内容体系 机构分析 机构设计 机械设计 结构分析 力分析 运动分析 连杆机构 轮 系 齿轮机构 凸轮机构 其他常用机构 机械系统动力学设计 机械系统方案设计 机构创新设计 研究内容 研究内容 n4-14-1平面四杆机构的基本类型及其演平面四杆机构的基本类型及其演 化化 n4-24-2平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 n4-3 4-3
平面连杆机构设计平面连杆机构设计 * *4-4 4-4 多杆机构多杆机构 本章内容本章内容 平面连杆机构的基本型式及其演化和应用。平面连杆机构的基本型式及其演化和应用。 曲柄存在条件、传动角、死点、急回运动、曲柄存在条件、传动角、死点、急回
2、运动、 行程速比系数等基本概念。行程速比系数等基本概念。 设计平面四杆机构的方法。设计平面四杆机构的方法。 能用解析法和图解法对平面四杆机构进行能用解析法和图解法对平面四杆机构进行 运动分析。运动分析。 n曲柄存在条件的全面分析、平面多杆机构的曲柄存在条件的全面分析、平面多杆机构的 传动角和平面四杆机构最小传动角的确定传动角和平面四杆机构最小传动角的确定。 重点重点： 难点难点：
连杆机构的定义连杆机构的定义 n连杆机构是连杆机构是由低副(Lower-pair)将若干构件连接而成 的低副机构。 连杆机构的分类连杆机构的分类 连杆机构连杆机构 平面连杆机构平面连杆机构 空间连杆机构空间连杆机构
3、组成机构的所有构件都在相互平行的平组成机构的所有构件都在相互平行的平 面内运动的连杆机构。面内运动的连杆机构。 (planar linkage) (spatial linkage) 平面连杆机构的几个基本概念：平面连杆机构的几个基本概念： 机架机架平面连杆机构中的固定构件。平面连杆机构中的固定构件。 连架杆连架杆平面连杆机构中与机架平面连杆机构中与机架 相连的构件。相连的构件。
连杆连杆连接连架杆的活动构件。连接连架杆的活动构件。 曲柄曲柄连架杆中能绕机架连架杆中能绕机架 作整轴转动的构件。作整轴转动的构件。 摇杆摇杆连架杆中只能在某一范连架杆中只能在某一范 围内绕机架作往复摆动的构件。围内绕
4、机架作往复摆动的构件。 请区分构请区分构 件名称件名称 连连 架架 杆杆 周转副周转副能作整周转动的转动副。能作整周转动的转动副。 摆转副摆转副不能作整周转动的转动副。不能作整周转动的转动副。 请区分一请区分一 下下 转动副转动副 n 连杆机构是一种应用十分广泛的机构，人造卫连杆机构是一种应用十分广泛的机构，人造卫
星太阳能板的展开机构，机械手的传动机构，折叠星太阳能板的展开机构，机械手的传动机构，折叠 伞的收放机构以及人体假肢等等，都是连杆机构。伞的收放机构以及人体假肢等等，都是连杆机构。 n曲柄滑块机构、铰链四杆机构、导杆机构是最常见曲柄滑块机构、铰链四杆机构、导杆机构是最常见 的连杆机构
5、型式。的连杆机构型式。 n 这些机构的共同特点是其原动件这些机构的共同特点是其原动件1 1的运的运 动都要经过一个不直接与机架相联的中间构动都要经过一个不直接与机架相联的中间构 件件2 2才能传动从动件才能传动从动件3 3，这个不直接与机架相，这个不直接与机架相 联的中间构件称为联的中间构件称为连杆连杆，而把具有连杆的这，而把具有连杆的这 些机构统称为些机构统称为连杆机构连杆机构。
构件可长，用于远距离的操作。如挖掘机、车闸。 杠杆特性，用于增力。 运动形式多样，可用于运动转换。 连架杆位置对应，用于控制。 连杆位置多变，用于特定运动规律。 连杆曲线丰富，用于特定轨迹。 运动形式多样，可用于运
6、动转换。 平面连杆机构的优点平面连杆机构的优点 1 1、平面连杆机构属于低副机构，运动副为面接触，压平面连杆机构属于低副机构，运动副为面接触，压 强小，承载能力大，耐冲击，并且便于润滑，磨损小。强小，承载能力大，耐冲击，并且便于润滑，磨损小。 2 2、其运动副元素多为平面或圆柱面，制造比较容易，其运动副元素多为平面或圆柱面，制造比较容易，
而且靠其本身的几何封闭来保证构件运动，结构简单，而且靠其本身的几何封闭来保证构件运动，结构简单， 工作可靠。工作可靠。 3 3、可以实现不同的运动规律和特点轨迹要求。、可以实现不同的运动规律和特点轨迹要求。 平面连杆机构的缺点平面连杆机构的缺点 3 3、不易
7、精确地满足各种运动规律和运动轨迹、不易精确地满足各种运动规律和运动轨迹 的要求。的要求。 1 1、当机构复杂时累计误差较大，影响其传动、当机构复杂时累计误差较大，影响其传动 精度。精度。 2 2、惯性力不容易平衡，不适合于高速传动。、惯性力不容易平衡，不适合于高速传动。 例如：多自由度的机械手；四足、六足步行例如：多自由度的机械手；四足、六足步行
机等，已经不限于运动学的范围，还注重动机等，已经不限于运动学的范围，还注重动 力学方面的研究。力学方面的研究。 n 近年来国内外在连杆机构的研究方面都有近年来国内外在连杆机构的研究方面都有 长足的发展，不再限于单自由度四杆机构的研长足的发展，不再限于
8、单自由度四杆机构的研 究，也注重多自由度、多杆机构的分析和综合。究，也注重多自由度、多杆机构的分析和综合。 n 平面连杆机构中，其构件多呈杆状，故平面连杆机构中，其构件多呈杆状，故 常简称为常简称为“杆杆”。连杆机构可根据机构中所。连杆机构可根据机构中所 含杆数而命名，如：含杆数而命名，如：四杆机构、五杆机构、四杆机构、五杆机构、 六杆机构、多杆机构六杆机构、多杆机构等。等。
平面连杆机构中最简单、应用最广的是平面连杆机构中最简单、应用最广的是 四杆机构，其他多杆机构都是在它的基础上四杆机构，其他多杆机构都是在它的基础上 扩充而成的，本章重点讨论四杆机构及其设扩充而成的，本章重点讨论四杆机构及
9、其设 计。计。 由于计算机的普及，很多智能化软件为由于计算机的普及，很多智能化软件为 平面连杆机构的设计和研究奠定了基础，连平面连杆机构的设计和研究奠定了基础，连 杆机构的应用前景广阔。杆机构的应用前景广阔。 4-1 4-1 平面四杆机构的基本类型平面四杆机构的基本类型 及其演化及其演化 二、铰链四杆机构的基本类型、应用及其演化二、铰链四杆机构的基本类型、应用及其演化
一、铰链四杆机构中曲柄存在的条件一、铰链四杆机构中曲柄存在的条件 三、具有移动副的四杆机构及其演化三、具有移动副的四杆机构及其演化 铰链四杆机构铰链四杆机构 机构中的全部运动副均为机构中的全部运动副均为转动转动 副副时的四杆机构
10、为铰链四杆机构。时的四杆机构为铰链四杆机构。 铰链四杆机构是平面连杆机构中最基本的铰链四杆机构是平面连杆机构中最基本的 形式，其它各种平面连杆机构都可以看成是由形式，其它各种平面连杆机构都可以看成是由 它演变而来的。它演变而来的。 连架杆连架杆曲柄曲柄 机架机架 连架杆连架杆摇杆摇杆 连杆连杆 铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构的基本类型 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构
双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构 根据连架杆是曲柄还是摇杆，分类如下：根据连架杆是曲柄还是摇杆，分类如下： 铰铰 链链 四四 杆杆 机机 构构 1 1）两连架杆中一为曲柄，另一为摇杆）两连架杆中一为曲柄，另一为摇杆 2 2
11、）两连架杆均为曲柄）两连架杆均为曲柄 3 3）两连架杆均为摇杆）两连架杆均为摇杆 可根据可根据 曲柄的曲柄的 数量和数量和 存在与存在与 否进行否进行 判定。判定。 如何判定如何判定 曲柄是否曲柄是否 存在？存在？ B1 C A B D B2 C1 C2 一、铰链四杆机构中曲柄存在的条件一、铰链四杆机构中曲柄存在的条件 曲柄的两个极限位置曲柄的两个极限位置AB1、AB2。 a b
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