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Foundation of Machine Design
武汉理工大学
物流工程系 工业工程研究所
罗齐汉
2004年3月
第2章 平面连杆机构
单击添加副标题
铰链四杆机构
铰链四杆机构的演变
平面四杆机构的设计
平面连杆机构的特点
2025/2/22
平面连杆机构是构件全部由平面低副连接而构成的机构。
优点
1. 低副是面接触，因此压强小、耐磨损。适用于载荷较大的场合。
2. 低副的接触面通常是容易加工的平面或圆柱面，容易获得较高的制造精度。
3. 连杆可做得很长，可较长距离传递运动。适合于操纵机构。
4. 低副的约束为几何约束(靠形状限制运动)，无需附加约束装置。
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缺点
平面连杆机构的特点
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低副存在间隙，会引起运动误差积累。不宜用于高精度。
连杆机构设计复杂，难于实现复杂的运动规律。
有相当部分构件处于变速运动中，存在惯性力。不适合高速。
由自由度计算公式 可知，最简单的单自由度平面连杆机构是四杆机构。四杆机构工程上应用最多，它也是构成多杆机构的基础，本章着重讨论四杆机构。
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2-1 铰链四杆机构
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全部运动副都是回转副的平面四杆机构称为铰链四杆机构。
如图所示，固定杆4称为机架，与机架相连的杆1、3称为连架杆，不与机架直接连接的杆2称为连杆，作整周回转的连架杆1称为曲柄，作往复摆动的连架杆3称为摇杆。
§2-1 铰链四杆机构
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铰链四杆机构曲柄存在条件
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图示曲柄摇杆机构来讨论存在曲柄的条件。图中给出了摇杆处于两极限位置时的情况。根据三角形任意两边边长之和必大于等于第三边边长的定理:
§2-1 铰链四杆机构
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铰链四杆机构曲柄存在条件
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上述关系说明,铰链四杆机构曲柄存在条件：
最短、最长杆长度之和≤另外两杆的长度之和；
连架杆或机架是最短杆。
其中条件①又称为格拉肖夫(Grashof)判别式
§2-1 铰链四杆机构
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铰链四杆机构的基本类型判别
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以最短杆相邻的杆作机架，得到曲柄摇杆机构；
以最短杆作机架，得到双曲柄机构；
以最短杆相对的杆作机架，得到双摇杆机构。
如果满足格拉肖夫判别式
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不满足：双摇杆机构
格拉肖夫判别式 最短杆为连架杆：曲柄摇杆机构
满足： 最短杆为机架： 双曲柄机构
最短杆为连杆： 双摇杆机构
如果不满足格拉肖夫判别式，则无论以哪个杆作机架，都只能得到双摇杆机构。
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§2-1 铰链四杆机构
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铰链四杆机构的基本类型和特性
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曲柄摇杆机构
两个连架杆中，一个是曲柄，一个是摇杆。通常曲柄主动，摇杆从动，但也有摇杆主动的情况。应用例：缝纫机脚踏机构、复摆式腭式破碎机、钢坯输送机等。
§2-1 铰链四杆机构
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雷达调整机构和缝纫机脚踏机构
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