第3章 平面连杆机构

3.1 概述

由若干构件用低副（转动副、移动副、螺旋副、圆柱副、球面副及球销副等）连接而构成的机构称为连杆机构，又称为低副机构。按构件间的相对运动关系，连杆机构分为平面连杆机构和空间连杆机构两大类，组成平面连杆机构的各构件均在同一平面内或在相互平行的平面内运动。组成空间连杆机构的各构件不在同一平面内或不在相互平行的平面内运动。连杆机构常根据其所含的构件数而命名，四个构件以低副组成的机构则称为四杆机构，五个构件以低副组成的机构则称为五杆机构，以此类推。五个以上的构件以低副组成的连杆机构又称多杆机构。本章主要讨论平面四连杆机构的相关知识。

平面连杆机构广泛应用于各种机械和仪表中，如内燃机中的曲柄滑块机构（见图3.1）、颚式破碎机（见图3.2）和搅拌机（见图3.3）中的曲柄摇杆机构、流量指示计中的双摇杆机构（见图3.4）等。平面连杆机构应用广泛，它的主要传动特点如下。

图3.1 内燃机

图3.2 颚式破碎机

1—轮；2—连杆；3—颚板

图3.3 搅拌机

1—曲柄；2—连杆（搅拌杆）；3—连架杆；4—机架

图3.4 流量计

1—机架；2—连架杆（指针）；3—连架杆；4—连杆；5—浮子

1．连杆机构的主要优点

（1）运动副一般均为低副。低副中两运动副元素为面接触，压强较小，故可承受较大的载荷；有利于润滑，磨损较小；运动副元素的几何形状较简单，便于加工制造，易获得较高的制造精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，不像凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。

（2）可实现多种形式的运动变换和运动规律。在连杆机构中，当原动件的运动规律不变时，改变各构件的相对长度可使从动件得到不同的运动规律。

（3）具有丰富的连杆曲线。在连杆机构中，连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线（称为连杆曲线），其形状随着各构件相对长度的改变而改变，可满足不同轨迹的设计要求。

2．连杆机构的主要缺点

（1）传递运动的累积误差比较大，机械效率低。由于连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递，因而传递路线较长，易产生较大的误差积累，同时，降低了机械效率。

（2）不适用于高速运动的场合。在连杆机构运动过程中，连杆及滑块的质心都在作变速运动，所产生的惯性力难以用一般平衡方法加以消除，因而会增加机构的动载荷，容易使机构在运动中产生振动和冲击，严重时还会影响机械产品的工作精度与寿命，所以连杆机构不适于高速运动的场合。

（3）机构设计复杂，难以实现精确的轨迹。虽然可以利用连杆机构来满足一些运动规律和运动轨迹的设计要求，但其设计十分繁难，且一般只能近似地得以满足。