单元一
平面连杆机构

学习目标

1．能叙述平面连杆机构的定义。

2．能叙述平面连杆机构中运动副的定义。

3．能分析平面连杆机构的组成。

内容概要

平面机构普遍存在于汽车的传动机构中，如发动机中的活塞曲轴、配气机构及减速器中的齿轮与轴、刮水器、变速器、转向机构等。通过对平面连杆机构的学习，能正确分析组成平面连杆机构的构件及构件之间形成的低副、高副，并绘制其机构简图，以确定机构的运动规律，为以后的检测与维修工作打下良好的基础。

知识准备

一、平面机构

引导问题：什么是平面机构？什么是平面连杆机构？

所有运动构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构称之为平面机构。几个杆件由低副连接，且所有构件在同一平面或相互平行平面内运动的机构称为平面连杆机构。连杆机构中的构件称为杆，一般连杆机构以所含杆件的数目来命名，如四杆机构、五杆机构、六杆机构等。平面四杆机构是平面连杆机构中最常见的形式，也是组成平面多杆机构的基础。

二、运动副及分类

引导问题：在机构中两构件之间存在相互运动，如移动、转动等，这些运动可否称为运动副？何为低副？何为高副？举例说明低副和高副。

由两个构件直接接触而组成，形成既具有一定约束又具有一定相对运动的连接，称为运动副。如图3-1-1所示的发动机的运动副，缸体与活塞、活塞与连杆、连杆与曲轴均保持直接接触并产生一定的相对运动，所以它们都是运动副。两构件组成的运动副是通过点、线或面接触来实现的，称之为运动副元素。

按照运动副之间的相对运动是在平面还是空间，可分为平面运动副和空间运动副。平面运动副是指构件工作时在同一平面或相互平行的平面内做相对运动；空间运动副是指构件可以在三维空间中做相对运动。大部分常用机构都是平面机构，本章节仅就平面运动副和相关的平面机构进行介绍。

平面运动副按照接触方式不同，通常分为低副和高副两类。

（1） 低副 两构件以面接触而形成的运动副。根据它们的相对运动是移动还是转动，又分为移动副和转动副。

移动副的两个构件只能沿着某一轴线方向相对移动，如图3-1-2a所示。活塞和缸体相互限制了沿 X 轴移动和在 XOZ 平面绕任一点转动，只允许沿 Z 轴移动。

转动副的两个构件只能绕着某一轴线相对转动，如图3-1-2b所示。连杆和曲轴相互限制了沿 X 轴和 Y 轴的移动，只允许沿 Z 轴转动。因而转动副又称为铰链。

（2） 高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。常见的高副有凸轮副、齿轮副等，如图3-1-3所示。