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机械设计基础

第三章 平面连杆机构

本章要点

● 铰链四杆机构的基本类型及其演化型式

● 铰链四杆机构基本类型的判断方法

● 急回特性、传动角与压力角、死点位置 ● 作图法设计四杆机构

本章难点

●机构的传动角、压力角、死点位置

● 四杆机构的设计

平面连杆机构是由许多构件组成并由低副连接而成的平面机构。平面连杆机构中不存在高副。平面连杆机构能够实现一些较为复杂的平面运动，在生产中得到广泛应用。平面连杆机构的构件形状是多种多样的，但大多数是杆状的（故称为杆）。 平面连杆机构类型很多，其中应用最广泛的是由四个构件组成的平面四杆机构。平面四杆机构不仅应用广泛，而且是多杆机构的基础。故本章着重讨论平面四杆机构的类型及性质。

3.1平面四杆机构的类型

3.1.1平面四杆机构的基本型式

当平面四杆机构各构件之间都是用回转副联接时，则称该机构为铰链四杆机构。铰链四杆机构是平面四杆机构的基本型式。图3.1所示为铰链四杆机构。杆4是固定不动的，称为机架。不与机架直接连接的杆2称为连杆。杆1和杆3分别与机架直接连接称为连架杆。如果杆1（或杆3）能绕回转中心A（或D）作整周的回转，则此杆就称为曲柄。如果不能作整周的回转，而只能来回摇摆一个角度，则此杆就称为摇杆。

铰链四杆机构根据连架杆是否为曲柄分为三种基

本类型，即曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 1．曲柄摇杆机构及其应用

若铰链四杆机构的两连架杆之一为曲柄，另一连架杆为摇杆，则该机构称为曲柄摇杆机构。

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曲柄摇杆机构能将曲柄的整周回转运动转换称摇杆的往复摆动；曲柄摇杆机构也能使摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动。曲柄摇杆机构在生产中应用是很广泛的。

图3.2(a)所示为草地洒水器机构。该机构曲柄1作整周匀速回转运动，通过连杆2带动摇杆3和洒水器5（两者固联在一起）绕D点在一定角度内往复摆动，达到在一定面积上洒水的目的。

图3.2(b)所示为雷达俯仰角度的摆动装置。曲柄1缓缓地匀速转动，通过连杆2，带动摇杆3在一定角度范围内俯仰摆动。

(a) (b) 图3.2 2．双曲柄机构及其应用

当铰链四杆机构的两连架杆都是曲柄时，该铰链四杆机构称为双曲柄机构。 如图3.3 (a)所示为冲床机构运动简图。图中杆1，2，3和4组成双曲柄机构。当曲柄1（原动件）等速回转一周时，曲柄3变速回转一周，与滑块6固联的冲头作往复直线运动。

若双曲柄机构中，两曲柄长度相等且平行，连杆与机架长度也相等且平行，则该机构称为平行双曲柄机构。如图3.3( b)所示为平行双曲柄机构，两曲柄回转方向相同，角速度相等。 图3.4所示机车主动轮联动装置为平行双曲柄机构，它增设了一个曲柄CD辅助构件，以防止平行双曲柄机构ABEF变为反向双曲柄机构。

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(a) (b) 图3.3 3．双摇杆机构及其应用

当铰链四杆机构的两连架都是摇杆时，则该铰链四杆机构称为双摇杆机构。图3.5所示为飞机起落架机构的运动简图。当飞机准备着陆时，需要将着陆轮1从机翼4中推放出来，则机构处于ABCD位置。当飞机在正常飞行时，为了减小空气阻力，又需要将轮1收入机翼中，则机构处于ABCD位置。上述动作的完成是由原动件摇杆3通过连杆2、从动件摇杆5带动着陆轮1来实现的。摇杆3和摇杆5均不能（也绝不允许）作360整周转动，从而确保着陆轮安全支撑飞机着陆。

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图3.4 图3.5

3.1.2铰链四杆机构的演化型式

除曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构三种形式的铰链四杆机构外，在实际生产应用中，还广泛的采用其它型式的四杆机构，但是这些都可以认为是通过改变某些构件的形状，相对长度，或选择不同构件为机架等方法，来得到铰链四杆机构的一些其它演化型式，以下介绍常用的一些演化形式。

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