许多机器要求特殊的运动特性，如在某个 时段内将工件从位置A移到B。
平面连杆机构的运动设计就是针
对典型的运动学应用问题得到可能的平面连杆 机构的设计解。
中国农业大学机械原理
1、型综合(type synthesis)
功能要求
运动要求 +
约束条件
型综合
中国农业大学机械原理
1、型综合(type synthesis)
设计：保持图形A1M1N1D1(AB1C1D) 形状不
变，使A1′M2N2D1′≌ A1M1N1D1，得到A （A1）、D（D1）的新位置A1′、D1′。
M2 N2
中国农业大学机械原理
4-5-2 平面连杆机构运动的设计问题
运动生成机构(motion generator)的设计 函数生成机构(function generator)的设计 轨迹生成机构(path generator)的设计
中国农业大学机械原理
1、运动生成机构的设计 （刚体导引机构的设计）
运动生成机构靠执行构件的若干特殊 位置（角度、方位）完成特定工作。机构
中国农业大学机械原理
设计：校核连杆机构的尺寸条件和机架条件，
校核传动角。如果条件不满足，需重新选择B、 C点。
中国农业大学机械原理
注意：
由于活动铰链B、C的位置是自由选定， 本题理论上有无穷多解。在这些解中，并不 是所有解都是可用的。还可自行设定其它约 束条件，缩小方案范围。
中国农业大学机械原理
中国农业大学机械原理
3、解析法(analytical design)
以机构位置分析为基础，求得各构件
之间的函数关系，求解精度较高，能
解决较复杂的问题，但不直观，计算量较 大。
中国农业大学机械原理
随着计算机的广泛应用和数值计算方法 的迅速发展，解析法由于精确、便于综合和 动态地分析问题而凸显优越性，逐步得到广 泛应用。
M1
s1
N1 M2
N2
A(A1)
D(D1)
中国农业大学机械原理
设计：保持图形A1M1N1D1(AB1C1D) 形状不
变，使A1′M2N2D1′≌ A1M1N1D1，得到A （A1）、D（D1）的新位置A1′、D1′。
M2 N2
中国农业大学机械原理
设计：保持图形A1M1N1D1(AB1C1D) 形状不
1、图解法(graphical design)
用几何作图法求解运动参数：简
单、直观、快捷、易于理解，但精度不高， 常用于简单工程问题或精度要求不高的场 合，也可用于运动参数的预选。
中国农业大学机械原理
2、实验法(experimental design)
利用图谱、表格及模型实验等方法求 得运动参数：方便、实用、直观，但精度 较低，可用于精度要求不高的场合或预选 参数。
中国农业大学机械原理
若要求机构具有急回特性，是输出构
件（摇杆或滑块）的两个极限位置与原动曲 柄的两对位置关系，也归于输出构件相对输 入构件存在函数关系的函数生成机构。
中国农业大学机械原理
3、轨迹生成机构的设计
工程实际中，有时利用连杆上某点描 绘期望的运动轨迹，完成特定功能。即机 构需要控制连杆上的某点实现特定的轨迹。
分析：这样，B、C 点就变为虚拟的“固定
铰链”， B、C 点就是转化机构中“连架杆” 的回转中心，则B、C点的位置可求得。
s1
A
D
中国农业大学机械原理
设计：在连杆平面内自由选定MN作为位置
标线，自由选定连杆平面的某个设计位置作 为新“机架”位置，如M2N2。
M1
s1
N1
M2
N2
A
D
中国农业大学机械原理
AD的长度，据μL计算出实际长度。
中国农业大学机械原理
设计：校核连杆机构的尺寸条件和机架条件，
校核传动角。
中国农业大学机械原理
1、实现三位置的运动生成机构设计 例4-2 连杆输出——三位置复合位移的运动
生成，不规定运动铰链点位置
中国农业大学机械原理
问题：某构件在运动过程中若能依次占据S1、
S2、S3三个预定位置，可满足工作要求。试设 计一个铰链四杆机构，生成要求的运动。
B1 s1
C1
中国农业大学机械原理
设计：在连杆平面任选B、C铰链位置，确
定S1、S2、S3上的B1C1、B2C2、B3C3位置。则 四杆机构中还应确定A、D的位置。
中国农业大学机械原理
设计：则AB1C1D为机构的一个设计位置。
测量连架杆AB1、C1D的长度、连杆B1C1、机 架AD的长度，据μL计算出实际长度。
位置B1C1运动到B2C2 ，再运动到B3C3 。求固 定铰链点A、D的位置。
B1
C1
中国农业大学机械原理
设计：选定长度比例尺μL，在平面上绘出
连杆BC的三个要求位置B1C1、 B2C2、 B3C3。
B1
C1
中国农业大学机械原理
设计：则AB1C1D为机构的一个设计位置。
中国农业大学机械原理
设计：测量连架杆AB1、C1D的长度、机架
等条件，预先规定固定铰链A、D位置。
s1
A
D
中国农业大学机械原理
分析：设BC为“机架” ，原机架AD成为
“连杆”，A、D点分别绕B、C点旋转。据A、 D点的几个位置即可确定“固定”铰链B、C 的位置。
s1
A
D
中国农业大学机械原理
这种将机构中的某个运动构件转化为虚 拟“机架”，利用变换机架进行机构运动设
中国农业大学机械原理
鹤式起重机 中国农业大学机械原理
某种搅拌器 中国农业大学机械原理
电影摄影机胶片前进机构
中国农业大学机械原理
通过适当巧妙的设计，还可以使连 杆机构实现一些综合的功能要求。
中国农业大学机械原理
带钢飞剪机
中国农业大学机械原理
除了完成特定的运动要求，还必须
综合分析机构的工作特性，如是否存
中国农业大学机械原理
参阅：
“机械原理”（邹慧君等主编）中“第3 章连杆机构设计和分析”
“机械原理（第六版）”（孙桓等主编） 中“§8-4平面四杆机构的设计”
“机械设计—机器和机构综合与分析 （原书第2版）”（诺顿著）中“第5章 连杆 机构综合的解析法”。
中国农业大学机械原理
图解法、实验法、解析法都是对同一
只有对机构方案详细分析 （运动分析、受力分析） 后，才可能明确方案的可 行性或性能优劣。
中国农业大学机械原理
设计是综合和分析二者不可或缺的、
需多次反复的、较为复杂的问题。
设计也不同于解题，不见得会有唯一的 或标准的解（方案）。
通过筛选方案，进行对比研究和综合判 断，才能得到当时的一个相对有优势的解。
设计：由于“机架”固定不动，因而将连杆
的第一个设计位置M1N1移至“机架”位置 M2N2，与M2N2重合。
M1
s1
N1
M2
N2
AD中国农业大学机来自原理设计：保持图形A1M1N1D1(AB1C1D) 形状不
变，使A1′M2N2D1′≌ A1M1N1D1，得到A （A1）、D（D1）的新位置A1′、D1′。
要导引构件通过若干（或一系列）预定 位置，生成需要的运动。
中国农业大学机械原理
铸造造型机砂箱翻转机构
中国农业大学机械原理
three_positions
中国农业大学机械原理
炉门装置
中国农业大学机械原理
运动生成是常见的工程问题。
许多情况下，通过若干预定位置的构 件，不是做简单运动的连架杆（曲柄或摇 杆、滑块），而是做平面复合运动的连杆。
变，使A1′M2N2D1′≌ A1M1N1D1，得到A （A1）、D（D1）的新位置A1′、D1′。
M2 N2
中国农业大学机械原理
设计：保持图形A1M1N1D1(AB1C1D) 形状不
变，使A1′M2N2D1′≌ A1M1N1D1，得到A （A1）、D（D1）的新位置A1′、D1′。
M2 N2
中国农业大学机械原理
炉门装置
中国农业大学机械原理
y
B
A
C
加热炉炉门演示
D
y
中国农业大学机械原理
y
A
B
C
D
y
中国农业大学机械原理
2、实现两位置的运动生成机构设计 例4-3 连杆输出——两位置复合位移的运动
生成，规定固定铰链点位置
中国农业大学机械原理
问题：设计一个四杆机构，引导连杆实现 S1、
S2两个预定位置。此外，依据具体结构要求
M1
s1
N1
M2
N2
A(A1,A2)
D(D1, D2)
中国农业大学机械原理
设计：保持图形A1M1N1D1(AB1C1D) 形状不
变，使A1′M2N2D1′≌ A1M1N1D1，得到A （A1）、D（D1）的新位置A1′、D1′。
M1
s1
N1
M2
N2
A(A1)
D(D1)
中国农业大学机械原理
设计：保持图形A1M1N1D1(AB1C1D) 形状不
问题的不同解法，选用哪种方法进行设计， 应视具体情况而定。有时也可能需要用2种 方法互相求证。
中国农业大学机械原理
4-5-4 运动生成机构的设计
运动生成机构经常是利用连杆通过若 干预定位置，所以运动生成机构的设计多
数是实现连杆预定若干位置的设计
问题。
中国农业大学机械原理
构件的位置可用构件上任意两点连线的 位置表示（如连杆位置用BC连线表示），该
第4章 平面连杆 机构
第4章 平面连杆机构
4-1 平面连杆机构的特点和应用 4-2 平面连杆机构的类型和演化 4-3 平面连杆机构运动特性分析 4-4 平面连杆机构传力特性分析 4-5 平面连杆机构运动设计 *4-6 平面多杆机构简介