已知：机架长度d，K，设计此机构。 分析：
由于θ与导杆摆角φ相等，设计此机构 时，仅需要确定曲柄 a。
• 计算θ＝180(K-1)/(K+1)；
• 任选D作∠mDn＝φ＝θ
• 取A点，使得AD=d, 则: a = d sin(φ/2)
θ
A B
φ=θ
D
m
n
A B
φ=θ d
D
2. 按连杆预定位置设计四杆机构
（2）满足预定的连杆位置要求 设计时要求连杆能依次点据一系列的 预定位置。(又称为导引机构的设计 )
机构示例——飞机起落架机构
设计时要求机轮在放下和收起时 连杆BC占据图示的两个共线位 置。
近似再现函数 y = log x 的平面四杆机构
（3）满足预定的轨迹要求
设计时要求在机构运动过程中，连杆上某点能实现预定的轨迹。 (又称为轨迹生成机构的设计)
本讲重点： ★四杆机构设计的图解法 本讲难点： 图解法中反转原理的应用
§8-4 平面四杆机构的设计
一、平面连杆设计的基本问题
1. 平面连杆机构设计的基本任务 • 根据给定的设计要求选定机构型式； • 确定各构件尺寸，并要满足结构条件、动力条件 和运动连续条件等。
2. 平面连杆机构设计的三大类基本命题 • 满足预定运动的规律要求 • 满足预定的连杆位置要求 1) 满足预定的轨迹要求
b12
B1
c12
C1
C2
铰链Ａ • 联C1C２ ，作垂直平分线c12
B2
L AB
AB
l
1
铰链D
有无穷多解
A
L CD l C 1 D
L AD
AD l
D
• 已知连杆上在运动过程中的三个位置B1C1、B2C2 、B3C3，
设计四杆机构。
b12
B1
c12
C1
b23
B3
c23
C3
A
D
唯一解
L AB
AB
➢ 已知连杆上两活动铰链的中心B、C位置（即已知LBC）
• 已知连杆在运动过程中的两个位置B1C1、B2C2 ，设计四杆机构 • 已知连杆上在运动过程中的三个位置B1C1、B2C2 、B3C3，设计
四杆机构。
➢ 已知机架上固定铰链的中心A、D位置（即已知LAD）
• 已知连杆在运动过程中的两个位置E1F1 、 E2F2 ，设计四杆机构 • 已知连杆上在运动过程中的三个位置E1F1、E2F2、E3F3 ，设计
l
1
L CD l C 1 D
L AD
AD l
➢ 已知机架上固定铰链的中心A、D位置（即已知LAD）
• 已知连杆在运动过程中的两个位置E1F1 、 E2F2 ，设计四杆机构 设计方法——采用转化机构法(或反转法)
转化机构法或反转法— —根据机构的倒置理论， 通过取不同构件为机架，E1 将活动铰链位置的求解 转化为固定铰链的求解 设计四杆机构的方法。
AC2Oa AEOa
AE AC2
C2
P
Oa
2a 90º-
E D
Ob
II C1
I
(3)给定连杆长度b的解：
作图步骤：
证明：
AC 1 b a 2b
E
AC2Ob AEOb
AE AC2
P
Oa
90º-
C1 III
D I Ob
◆曲柄滑块机构
已知条件：滑块行程H、偏距e和行程速比系数K
置（轨迹）要求
1. 按给定的行程速比系数K设计四杆机构
◆曲柄摇杆机构
设计要求：已知摇杆的长度CD、摆角及行程速比系数K。
设计过程：
•
计算极位夹角： 180K1
K1
• 选定机构比例尺，作出极位图：
• 联 C1C2 ， 过 C2 作
C2
C1M C1C2 ；另过
C1作 C2C1N=90-
射线C1N，交C1M于P
四杆机构
➢ 已知连杆上两活动铰链的中心B、C位置（即已知LBC）
• 已知连杆在运动过程中的两个位置B1C1、B2C2 ，设计四杆机构
设计分析： 铰链Ｂ和Ｃ位置已知，固定铰链Ａ和Ｄ未
知。铰链Ｂ和Ｃ轨迹为圆弧，其圆心分别
为点Ａ和Ｄ。Ａ和Ｄ分别在B1B２和C1C２ 的垂直平分线上。
设计步骤：
• 联B1B２，作垂直平分线b12
（1）满足预定运动的规律要求 ✓要求两连架杆的转角能够满足预定的对应位置关系； ✓要求在原动件运动规律一定的条件下，从动件能够准 确地或近似地满足预定的运动规律要求。
满足两连架杆转角的预定对应位置关系要求的机构示例——车门开闭机构
设计时要求两连架杆的转角应大小相 等，方向相反，以实现车门的起闭
满足预定运动的规律要求机构示 例——对数计算机构
设计过程：
C2
180K1
90º-
K1
有无穷多解
设曲柄长度为a，连杆 长度为b，则:
AC 1 b a AC 2 b a
a AC 1 AC 2 2
b AC 1 AC 2 2
A
B1
B2
P
NM
C1 I
◆摆动导杆机构
对于摆动导杆机构,由于其导杆的摆角φ 刚好等于其 极位夹角θ，因此，只要给定曲柄长度LAB (或给定 机架长度LAD)和行程速比系数K就可以求得机构。
机构示例——鹤式起重机
机构示例——搅拌机机构
3. 设计方法: 1）解析法 2）图解法 3）实验法
二、用图解法设计四杆机构
1. 按给定的行程速比系数K设计四杆机构——实现给定运动要求 2. 按连杆预定位置设计四杆机构——实现给定连杆位置（轨迹）要求 3. 按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构——实现给定连架杆位
点；
• 以C1P 为直径作圆I， A
B1
则该圆上任一点均可
作 为 A 铰 链 ， 有 无 穷 B2 多解。 (除弧FG以外)
P N MF
设曲柄长度为a，连杆长度为b，则:
AC 1 b a AC 2 b a
C1 90º-
D
I G
a AC 1 AC 2 2
b AC 1 AC 2 2
——错位不连续问题
A铰链不能选定在FG弧段
不连通域
C2
C1
C2
D
B2
B1
I
A F
G
B1
B2
欲得确定解，则需附加条件： (1)给定机架长度d； (2)给定曲柄长度a； (3)给定连杆长度b
(1)给定机架长度d的解：
(2)给定曲柄长度a的解：
作图步骤：
A
证明：
AC 1 b a AC 2 b a
A1 C A2 C2a
第八章 平面连杆机构及其设计
§8-1 连杆机构及其传动特点
§8-2 平面四杆机构的类型和应用
前 述
§8-3 平面四杆机构的基本性质
内
▲曲柄存在条件
容
▲急回特性及行程速比系数
复
▲四杆机构传动角、压力角及死点
习
▲铰链四杆机构的运动连续性
§8-4 平面四杆机构的设计
➢用图解法设计四杆机构★ ➢用解析法设计四杆机构 ➢用实验法设计四杆机构