第 6讲平面连杆机构
? 平面连杆机构的结构
? 平面四杆机构的基本形式、
演变其应用
?平面四杆机构的特性
1、根据构件之间的相对运动分为：
平面连杆机构，空间连杆机构。
2、根据机构中构件数目分为：
四杆机构、五杆机构、六杆机构等
若干个构件全用低副
联接而成的机构，也称之为
低副机构。
连杆机构
连杆机构的分类
● 平面连杆机构的结构
平面连杆机构的特点
1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。
2）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接
触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度
3）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程上常
用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构
不足之处：
1）不宜于传递高速运动。
2）可能产生较大的运动累积误差。
● 平面四杆机构的基本形式、演变其应用
在连架杆中，能
绕其轴线回转 360°
者称为 曲柄 ；仅能绕
其轴线往复摆动者称
为 摇杆 。
一,平面四杆机构的基本形式
1） 曲柄摇杆机构, 两连架杆中，一个为曲
柄，而另一个为摇杆。
2） 双曲柄机构 两连架杆均为曲柄。
3） 双摇杆机构 两连架杆均为摇杆。
机架
连架杆 连架杆
连杆
4
1
2 3
?
3
2
1
D
C
B
A
?
二 平面四杆机构的演变
转动副转化为移动副
?
3
2
1
D
C
B
A
?
曲柄滑块机构
1、曲柄滑块机构
B
A C 3
21
?
?
滑块铰链点的运动方位线通过曲柄转动中心，滑块动
程等于两倍曲柄长度，无急回运动特性。主动件可以为曲
柄，也可以为滑块。
正曲柄滑块机构 运动演示
CB
A
C1C2
内燃机的曲柄连杆机构
A
B C 32
1
偏 距
偏置曲柄滑块机构
滑块铰链点的运动方位线通过曲柄转动中心，偏距
为 e,滑块动程大于两倍曲柄长度，有急回运动特性。
运动演示
2、导杆机构
导杆机构和摇块机构也是只有一个移动副
的四杆机构
转动导杆机构,
曲柄 1和导杆 3都能作 360° 周转运动，主动曲柄作等
速转动，从动导杆作变速转动，
运动演示1
3
曲柄 1作 360° 周转运动，摆动导杆 3作往复
摆动，有较大的急回运动特性。
运动演示
摆动导杆机构,
A
B1
D
B2
?
1
3
● 平面四杆机构的特性
一、平面四杆机构有曲柄的条件
二,平面四杆机构输出件的急回特性
三,平面机构的压力角和传动角、死点
四、运动的连续性
2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其
余两杆的杆长之和（杆长和条件）
一、平面四杆机构有曲柄的条件
1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机
构中的最短杆
铰链四杆机构类型的判断条件：
2） 若不满足杆长和条件,
该机构只能是双摇杆机构。
注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：
最长杆的杆长 <其余三杆长度之和。
1） 在满足杆长和的条件下：
（ 1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，
另一连架杆为摇杆，即该机构为 曲柄摇杆机构 ；
（ 2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄,该机构
为
双曲柄机构 ；
（ 3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，
即
该机构 为双摇杆机构 。
二,平面四杆机构输出件的急回特性
摆角θ ψ
C1 C2
DAB
1
B2
B
?1
C
?
?2
∵,?1>?2,∴,t 1>t2,v1<v2
极位夹角
⌒v
2 =C1C2/t2
?1=180° +θ,?2=180° -θ
⌒v
1 =C1C2/t1
定性分析
= v2/v1 =（ C1C2/t2） / （ C1C2/t1 ）
= t1/t2 =?1/?2 =(180° +θ )/(180° -θ )
输出件空回行程的平均速度—————————————
输出件工作行程的平均速度K =
θ =180° （ K-1） /（ K+1）
行程速比系数
连杆机构输出件具有急回特性的条件
1）原动件等角速整周转动；
2）输出件具有正、反行程的往复运动；
3）极位夹角 θ >0。
三,平面机构的压力角和传动角、死点
F1 = Fcosα
F2 = Fsinα
1、机构压力角,在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下，机
构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受力点的速度
方向间所夹的锐角，称为机构压力角，通常用 α 表示。
A
B
C
D
α
γ
δ
F
vcF1
F2
2、传动角,压力角的余角。通常用 γ 表示,
机构的传动角和压力角作出如下规定：
γ min≥[γ ] ； [γ]= 30 ?60° ；
α max≤[α] 。
[γ], [α] 分别为许用传动角和许用压力角。
vc
A
B
C
D
α
γ
δ
F
F1
F2
3 机构的死点位置
在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条
件下，当机构处于传动角 γ=0 ° （或 α=90 ° ）的位置下，无
论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构
运动，这个位置称为机构的死点位置。
F1 = Fcosα
F2 = Fsinα
D
AB
C
F α
v
BF
D
A
C
v
α
定性分析
双曲柄机构
A
E
C
D
B
应用实例
两连架杆均为 曲柄，作 360° 周转运动，
主动件可以为任一曲柄
双摇杆机构
鹤式起重机
造型机翻箱机构两连架杆都作往复摆动，一般主动摇杆作等速摆动，从动摇杆作变速摆动。
曲柄摇杆机构
BA
C D
B
A
C
D
应用实例 1
缝纫机踏板机构
雷达天线俯仰机构
搅拌机构
曲柄作 360° 周转运动，摇杆作往复摆
动，主动件可以为曲柄，也可以为摇杆
d
c
b
a C’B’
D
CB
A
平行四边形机构
摄影平台升降机构
平行四边形机构是双曲柄
机构的一个特例。组成四边形
对边的构件长度分别相等。曲
柄 a和 c的回转方向相同，角速
度时时相等。
d
cb
a
D
C
B
A
反 平行四边形机构
4
2
1 D
C
B
A 3
C1
B1
应用实例：车门开闭机构
组成四边形的对边构件长度分别相
等。曲柄 a和 c回转方向相反，主动曲柄
等速转动，从动曲柄变速转动。
曲柄摇杆机构：
曲柄 AB,作圆周运动
摇杆 CD,在 C1和 C2间作摆动
连杆 BC,作平面运动
机架 AB,固定不动
A
B1
B
C
D
C1
C2
B2
运动分析,
1、以曲柄为主动件
2、以摇杆为主动件：
死点,若以 CD为主动件，曲柄 AB为从动件，当连杆与
从动件（曲柄）在同一直线时，连杆在曲柄上产生的力矩
为 0，因此不能使从动件 AB转动，出现, 顶死, 现象，机构
的这种位置（ B1点和 B2点处），称为死点
双曲柄机构
C1
A
D
B
B1
C
曲柄 AB,作圆周运动
曲柄 CD,作圆周运动
连杆 BC,作平面运动
机架 AD,固定不动
急回运动特性：
? 平面连杆机构的结构
? 平面四杆机构的基本形式、
演变其应用
?平面四杆机构的特性
1、根据构件之间的相对运动分为：
平面连杆机构，空间连杆机构。
2、根据机构中构件数目分为：
四杆机构、五杆机构、六杆机构等
若干个构件全用低副
联接而成的机构，也称之为
低副机构。
连杆机构
连杆机构的分类
● 平面连杆机构的结构
平面连杆机构的特点
1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。
2）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接
触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度
3）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程上常
用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构
不足之处：
1）不宜于传递高速运动。
2）可能产生较大的运动累积误差。
● 平面四杆机构的基本形式、演变其应用
在连架杆中，能
绕其轴线回转 360°
者称为 曲柄 ；仅能绕
其轴线往复摆动者称
为 摇杆 。
一,平面四杆机构的基本形式
1） 曲柄摇杆机构, 两连架杆中，一个为曲
柄，而另一个为摇杆。
2） 双曲柄机构 两连架杆均为曲柄。
3） 双摇杆机构 两连架杆均为摇杆。
机架
连架杆 连架杆
连杆
4
1
2 3
?
3
2
1
D
C
B
A
?
二 平面四杆机构的演变
转动副转化为移动副
?
3
2
1
D
C
B
A
?
曲柄滑块机构
1、曲柄滑块机构
B
A C 3
21
?
?
滑块铰链点的运动方位线通过曲柄转动中心，滑块动
程等于两倍曲柄长度，无急回运动特性。主动件可以为曲
柄，也可以为滑块。
正曲柄滑块机构 运动演示
CB
A
C1C2
内燃机的曲柄连杆机构
A
B C 32
1
偏 距
偏置曲柄滑块机构
滑块铰链点的运动方位线通过曲柄转动中心，偏距
为 e,滑块动程大于两倍曲柄长度，有急回运动特性。
运动演示
2、导杆机构
导杆机构和摇块机构也是只有一个移动副
的四杆机构
转动导杆机构,
曲柄 1和导杆 3都能作 360° 周转运动，主动曲柄作等
速转动，从动导杆作变速转动，
运动演示1
3
曲柄 1作 360° 周转运动，摆动导杆 3作往复
摆动，有较大的急回运动特性。
运动演示
摆动导杆机构,
A
B1
D
B2
?
1
3
● 平面四杆机构的特性
一、平面四杆机构有曲柄的条件
二,平面四杆机构输出件的急回特性
三,平面机构的压力角和传动角、死点
四、运动的连续性
2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其
余两杆的杆长之和（杆长和条件）
一、平面四杆机构有曲柄的条件
1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机
构中的最短杆
铰链四杆机构类型的判断条件：
2） 若不满足杆长和条件,
该机构只能是双摇杆机构。
注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：
最长杆的杆长 <其余三杆长度之和。
1） 在满足杆长和的条件下：
（ 1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，
另一连架杆为摇杆，即该机构为 曲柄摇杆机构 ；
（ 2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄,该机构
为
双曲柄机构 ；
（ 3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，
即
该机构 为双摇杆机构 。
二,平面四杆机构输出件的急回特性
摆角θ ψ
C1 C2
DAB
1
B2
B
?1
C
?
?2
∵,?1>?2,∴,t 1>t2,v1<v2
极位夹角
⌒v
2 =C1C2/t2
?1=180° +θ,?2=180° -θ
⌒v
1 =C1C2/t1
定性分析
= v2/v1 =（ C1C2/t2） / （ C1C2/t1 ）
= t1/t2 =?1/?2 =(180° +θ )/(180° -θ )
输出件空回行程的平均速度—————————————
输出件工作行程的平均速度K =
θ =180° （ K-1） /（ K+1）
行程速比系数
连杆机构输出件具有急回特性的条件
1）原动件等角速整周转动；
2）输出件具有正、反行程的往复运动；
3）极位夹角 θ >0。
三,平面机构的压力角和传动角、死点
F1 = Fcosα
F2 = Fsinα
1、机构压力角,在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下，机
构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受力点的速度
方向间所夹的锐角，称为机构压力角，通常用 α 表示。
A
B
C
D
α
γ
δ
F
vcF1
F2
2、传动角,压力角的余角。通常用 γ 表示,
机构的传动角和压力角作出如下规定：
γ min≥[γ ] ； [γ]= 30 ?60° ；
α max≤[α] 。
[γ], [α] 分别为许用传动角和许用压力角。
vc
A
B
C
D
α
γ
δ
F
F1
F2
3 机构的死点位置
在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条
件下，当机构处于传动角 γ=0 ° （或 α=90 ° ）的位置下，无
论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构
运动，这个位置称为机构的死点位置。
F1 = Fcosα
F2 = Fsinα
D
AB
C
F α
v
BF
D
A
C
v
α
定性分析
双曲柄机构
A
E
C
D
B
应用实例
两连架杆均为 曲柄，作 360° 周转运动，
主动件可以为任一曲柄
双摇杆机构
鹤式起重机
造型机翻箱机构两连架杆都作往复摆动，一般主动摇杆作等速摆动，从动摇杆作变速摆动。
曲柄摇杆机构
BA
C D
B
A
C
D
应用实例 1
缝纫机踏板机构
雷达天线俯仰机构
搅拌机构
曲柄作 360° 周转运动，摇杆作往复摆
动，主动件可以为曲柄，也可以为摇杆
d
c
b
a C’B’
D
CB
A
平行四边形机构
摄影平台升降机构
平行四边形机构是双曲柄
机构的一个特例。组成四边形
对边的构件长度分别相等。曲
柄 a和 c的回转方向相同，角速
度时时相等。
d
cb
a
D
C
B
A
反 平行四边形机构
4
2
1 D
C
B
A 3
C1
B1
应用实例：车门开闭机构
组成四边形的对边构件长度分别相
等。曲柄 a和 c回转方向相反，主动曲柄
等速转动，从动曲柄变速转动。
曲柄摇杆机构：
曲柄 AB,作圆周运动
摇杆 CD,在 C1和 C2间作摆动
连杆 BC,作平面运动
机架 AB,固定不动
A
B1
B
C
D
C1
C2
B2
运动分析,
1、以曲柄为主动件
2、以摇杆为主动件：
死点,若以 CD为主动件，曲柄 AB为从动件，当连杆与
从动件（曲柄）在同一直线时，连杆在曲柄上产生的力矩
为 0，因此不能使从动件 AB转动，出现, 顶死, 现象，机构
的这种位置（ B1点和 B2点处），称为死点
双曲柄机构
C1
A
D
B
B1
C
曲柄 AB,作圆周运动
曲柄 CD,作圆周运动
连杆 BC,作平面运动
机架 AD,固定不动
急回运动特性：
