平面四杆机构的工作特性
平面四杆机构
4.5 平面四杆机构的基本特性
4.5.2 死点
死点的位置
在从动曲柄与连杆共线的连个位置之一时，出 现机构的传动角g=0，压力角a=90的情况，这 时连杆对从动曲柄的作用里恰好通过其回转中 心，不能推动曲柄转动，机构的这种位置称为 死点位置。
死点位置的利弊
利：工程上利用死点进行工作。
弊：机构有死点，从动件将出现卡死或运动方向不确定现象，对传动机 构不利
度过死点的方法
增大从动件的质量、利用惯性度过死点位置。
采用机构错位排列的方法源自平面四杆机构4.1 概述
平面连杆机构是由若干个构件通过低副联接而成的机构，又称为平面低 副机构。
由四个构件通过低副联接而成的平面连杆机构，称为四杆机构。 如果所有低副均为转动副，这种四杆机构就称为铰链四杆机构。 平面连杆机构的优点 由于是低副，为面接触，所以承受压强小、便于润滑、磨损较轻，可 承受较大载荷 结构简单，加工方便，构件之间的接触是有构件本身的几何约束来保 持的，所以构件工作可靠 可使从动件实现多种形式的运动，满足多种运动规律的要求 利用平面连杆机构中的连杆可满足多种运动轨迹的要求 平面连杆机构的缺点 根据从动件所需要的运动规律或轨迹来设计连杆机构比较复杂，精度不高。
运动时产生的惯性难以平衡，不适用于高速场合。
4.4 四杆机构的基本形式及其演化
4.4.1 四杆机构的基本形式
根据连架杆运动形式的不同，可分为三种基本形式 1、曲柄摇杆机构 在两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆。
运动特点：
一般曲柄主动， 将连续转动转换为摇 杆的摆动，也可摇杆 主动，曲柄从动。
应用举例：牛头刨床横向进给机构、搅面机、卫星天线、飞剪
双摇杆机构应用实例
风扇摇头
4.4 四杆机构的基本形式及其演化
具有急回特性的平面四杆机构的比较与应用
具有急回特性的平面四杆机构的比较与应用急回特性是平面四杆机构的一个十分显著的特征，一般情况下，会用行程速比系数K来科学衡量急回运动的程度，准确科学分析平面连杆机构的急回运动特性在结构中的运运情况，这对提高我国机构生产的效率具有非常重要的现实指导意义与理论意义。
急回特性；平面四杆机构；应用；比较平面四杆机构[1]的重要特性就是急回特性，这种特性不仅能够显著提高我国工业生产的效率，而且可以进一步缩短机构在非工作行程中的运行时间，从而使工作运行的速度大幅度提升。
本文正式基于这样的研究背景，对四种典型平面四杆机构的急回特征进行分析，在此过程中对这四种不同的急回特征平面机构的动力传递以及运动变化情况、急回程度等内容展开论述，从实际的应用中针对上述问题进行阐述，从而希望平面四杆机构为我国的工程实践提供科学的技术与理论指导。
平面四杆机构急回特性的比较应用分析从实践中可以发现，双曲柄机构、曲柄摇杆机构、摆动导杆机构以及偏置曲柄滑块机构[2]这四种四杆结构都具有急回性特征，因此在一定程度上都能够满足我国现代工业中对某些机械的急回性要求。
但是研究发现，这几种不同类型的四杆机构的急回性特征都存在一定的区别，其中曲柄摇杆机构、摆动导杆机构以及偏置曲柄滑块机构这三种四杆机构如果组成各机构杆件的具体尺寸一旦确定，则意味着科学衡量四杆机构急回性特征的行程速比系数K与其参数极位夹角θ的值也就得到确定。
所以，在这过程中四杆机构的急回性特征并不发生变化。
与后三种四杆机构的急回性特征不同，在双曲柄四杆机构中用来科学衡量四杆机构的行程速比系数K与急回特性的参数极位夹角θ，同四杆机构主动件的起始相互位置存在一定的关系，如果主动曲柄的起始部位存在变化，就会导致机构的相关参数发生变化，因此四杆机构的急回程度也就存在差异。
从上述分析中可以发现，双曲柄四杆机构的急回性并不是固定不变的。
平面四杆机构运动转化的比较应用分析具有急回特性的平面四杆机构的主动件一般都是曲柄，因此机构在进行运动的过程中，曲柄的主动件就会环绕机架进行转动，而连杆通常情况下都在进行平面运动，但是曲柄的从动件则会有多种不同类型的机构形式以及多种不同类型的运动形式。
平面四杆机构的基本特性总结
偏置曲柄滑块机构
对心曲柄滑块机构 H=2a,
0 ,无急回特性。
c.曲柄摆动导杆机构
有急回特性。
H (a b )2 e2(b a )2 e2
0 ,有急回特性。
1
1
B
A
B1
2 B2
0
为描述从动摇杆的急 回特性，在此引入行
K = 180 +
程速比系数 K，即：
程速度大于工作行程速度的特性，叫做急回特性，
通常用行程速度变化系数K来表示：
K从 从动 动件 件工 回 作 程 C C1 1C C2 2 平 平 tt1 2t均 均 t1 21 2 速 速 1 1度 度 8 80 0 0 0
说明： （1）机构有极位夹角，就有急回特性 （2）θ越大，K值越大，急回性就越显著
和是铰链四杆机构有曲柄的必要条件。(不满足这一条件 的，必为双摇杆机构。)
但满足这一条件的铰链四杆机构究竟有一个曲柄、两 个曲柄还是没有曲柄，还需根据：取何杆为机架来判断。
以最短杆为机架时得到双曲柄机构； 以最短杆的相邻杆为机架时得到曲柄摇杆机构； 以最短杆的对面杆为机架时得到双摇杆机构。
例：如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为： a=240mm,b=600mm,c=400mm,d=500mm, （试1）问当：取构件4为机架时，是否存在曲柄？如果存在，哪个 构件为曲柄？ （2）如选取别的构件为机架时，能否获得双曲柄或双摇杆 机构？如果可以，应如何得到？
= 0, δmin= arccos{[b2+c2-(d-a)2]/2bc} = 180, δmax= arccos{[b2+c2-(d+a)2]/2bc}
铰链四杆机构基本形式和特性
3.４ 铰链四杆机构类型判别
３、案例分析
如图所示的铰链四杆机构ABCD中，已知各杆的长度 分别为：a=30，b=50，c=40，d=45。试确定该机构分别以
AD、AB、CD和BC为机架时，属于何种机构？（板书）
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3.４ 铰链四杆机构类型判别
案例分析
3.1 铰链四杆机构的类型
平面铰链四杆机构：构件间均用用转动副相连的平面四 杆机构。如：脚踏式脱粒机
脚踏式脱粒机
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3.1 铰链四杆机构的类型
二、铰链四杆机构组成
（1）机架：机构中固定不动的构件。 （2）连架杆：与机架连接的构架。
曲柄：若能绕机架作整周转动的连架杆则称为曲柄。 摇杆：只能绕着机架在一定范围内摆动的连架杆。 （3）连杆：不直接与机架相连的构件。
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3.2 平面四杆机构的特性-死点特性
(1)死点的概念
曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，当连杆与从动曲
柄共线时，机构的传动角γ＝0°，此时主动件CD 通过连杆 作用于从动曲柄AB上的力恰好通过其回转中心，所以出现了 不能使构件AB转动的顶死现象，机构的这种位置称为死点位
置或死点。
缝纫机的脚踏机构
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3.2 平面四杆机构的特性-死点特性
(3)克服死点的方法
（1）增大从动件的质量，利用惯性度过死点位置。 （2）在从动曲柄上施加外力或安装飞轮以增加惯性。 （3）采用相同的机构错位排列。
缝纫机的脚踏机构
火车车轮联动装置
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3.3 铰链四杆机构曲柄存在条件
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平面四杆机构基本特性精品PPT课件
的余角即α+γ=90º称为传动角。
讨论：压力角α↑（传动角γ↓） → Fn↑→传力性能差。
压力角α↓（传动角γ↑ ）→ Fn ↓→传力性能好。
三、压力角、传动角和死点
位置之间所夹的锐角。
B
1
1
A
1
B
2
1
C
2
1
B2
4
C C2
3 v1
v2 j
D
2)急回运动机理
a)曲柄转过 1 180
摇杆上C点摆过： C1C2
所用时间： t1
1 1
180 1
b)曲柄转 2 180
过 摇杆上C点摆过： C2C1
所用时间：t2
2 1
180 1
1 2 t1 t2
c)设两过程的平均速度为V1、V2：V1
缝纫机的脚踏机构
火车车轮联动装置
4.3 铰链四杆机构的基本特性
想一想 练一练 请问摆动导杆机构、对心曲柄滑块机构以哪个构件为原动件时，机构存在
死点位置（滑块）？
K
v2
C1C2 / t2
t1
j1
180
v1 C2C1 / t1 t2 j2 180
或 180 K 1 K 1
4.3 铰链四杆机构的基本特性
极位夹角为： 180 K 1
K 1
讨论：a、θ>0º→K>1→此时机构具有急回特性，θ↑ → K↑ →急
回特性越显著。 b、θ=0º→K=1，此时机构无急回特性。
偏置曲柄滑块机构
0 ,无急回特性。
四杆机构存在曲柄的条件和几个基本概念
山东理工职业学院教案首页
2015-2016学年第二学期
四杆机构存在曲柄的条件和几个基本概念
一、铰链四杆机构存在曲柄的条件
1．整转副存在的条件→杆长和条件：l max + l min = l 2 + l 3 2．曲柄存在的条件：1）机构满足杆长和条件 2）连架杆和机架中必有一杆为最短杆 3．铰链四杆机构基本类型的判别方法
二、平面四杆机构的运动特性
1．平面连杆机构的极限位置与极位夹角 极限位置（极位）：连杆与曲柄的两
次共线位置
极位夹角θ：曲柄对应两极限位置
所夹的锐角
2．平面连杆机构的急回特性
工作行程：从动件由C 1 →C 2 ，曲柄转过φ1，从动件C 点运动的速度为v 1
空回行程：从动件由C 2 →C 1 ，曲柄转过φ2，从动件C 点运动的速度为v 2
因曲柄匀速转动，故有v 2>v 1→即空回行程快于工作行程→急回特性 3．行程速比系数K ：度量急回特性程度的物理量
θ
θ-+=
==οο180180//12121212t C C t C C v v K 或转换成 11180+-=K K οθ 各类机构的急回特性分析
三、平面四杆机构的传力性能
1、压力角与传动角 有效分力：αcos F F t = 有害分力：αsin F F n =。
5.3平面四杆机构的工作特性
B
b c f max a d b c f min d a c b f d a min
C C2 C1
c
D
a
A B1 B2
f d fmin =d-a fmax =d+a
b c f max a d b c f min d a c b f d a min
C
b
B C1
C2
c
D
a
A B1 B2
f d fmin =d-a fmax =d+a
If LMAX +LMIN >Lb +Lc, the linkage mechanism is an non-Grashof linkage mechanism, in which no link can rotate through 360o relative to any other link and all inversions(倒置) are double-rocker mechanisms.
max
C
D3
Note: The limiting positions of the follower guide-bar CD B 3 do not occur when the driving crank AB is horizontal(水平的).
3 t1 t 2 3
当曲柄等速回转的情况下，通常把从动件往复运动速度快 慢不同的运动称为急回运动。
3. 行程速比系数K
通常把从动件往复运动平均速度的比 值(大于1)称为行程速比系数，用K表示。
K 从动件快速行程平均速度 3 从动件慢速行程平均速度 3
平面连杆机构的类型和工作特性
A 1B
A 1
4 B
4
2
2
3
3C
C
三.含两个移动副的四杆机构
B
2
1
C3
A
4
曲柄滑块机构（对心）
B2 1
3 A
C 4
BC杆长增至
2
1 B
3 A
S
双滑块机构
C
slAB si n
4
双滑块机构应用
缝纫机针杆机构
椭圆仪机构
双转块机构
十字滑块联轴器
四.具有偏心轮的四杆机构
曲柄摇杆机构
偏心盘机构是转动 副扩大的等效形式
利用机构错位排列法来克服死点位置。
2）死点位置在机构中的作用
钻床工件夹紧机构
飞机起落架机构
谢谢观赏！
2020/11/5
47
C
A
l1 B
l2 l4
B
C
l3
即
D
由AC得D,
l3(l2 l1 ) l4
l1l4l2l3
l1l3l2l4 l1 l2 l3 l4
将上式两两相加可得：
l1 l 2
l1
l3
l1
是四杆中最短的杆
l1 l 4
铰链四杆机构有曲柄的条件
杆长条件：最短杆和最长杆长度之和小于或等
于其它两杆长度之和。 最短杆是连架杆或机架。
特点：
有急回特性。
3.压力角和传动角
B
1
1 A
2
4
C
3 D
F 从动件CD受的力F 作用线与该点的绝对
VC 速度Vc 所夹锐角， 称为此位置的压力角。
连杆与摇杆之间所 夹的锐角为传动角。
平面四杆机构动力学分析
平面四杆机构动力学分析平面四杆机构是一种常用的机构形式，它由四个连杆构成，每个连杆的两个端点分别与两个固定点和两个动点连接。
平面四杆机构广泛应用于工程和机械领域，如发动机连杆机构、机床传动机构等。
在对平面四杆机构进行动力学分析时，需要考虑连杆的运动学特性以及受力情况，以求得机构的运动学和动力学性能参数。
本文将介绍平面四杆机构动力学分析的基本方法和步骤。
首先，对平面四杆机构进行运动学分析，即确定连杆的几何参数和运动特性。
通过连杆的长度、角度和位置关系，可以建立连杆运动学方程。
平面四杆机构一般有两个输入连杆和两个输出连杆，输入连杆一般由驱动源（如电机）控制，输出连杆用于传递或产生所需的运动。
其次，根据连杆的几何关系和运动学方程，可以推导得到平面四杆机构的速度和加速度方程。
速度方程描述了各连杆的速度与输入连杆的关系，加速度方程描述了各连杆的加速度与输入连杆的关系。
通过求解速度和加速度方程，可以得到每个连杆的线速度和角速度，以及各连杆的线加速度和角加速度。
接下来，进行平面四杆机构的力学分析。
根据连杆的几何关系和受力分析，可以推导得到每个连杆的力学方程。
力学方程描述了各连杆受到的力和力矩与其他连杆的关系。
通过求解力学方程，可以得到每个连杆的受力和力矩大小以及方向，以及各连杆之间的力传递关系。
最后，根据连杆的运动学和力学特性，可以得到平面四杆机构的动力学性能参数，如位置、速度和加速度的关系、力和力矩的大小和方向等。
这些参数可以用于分析机构的运动和受力情况，并进一步优化设计。
需要注意的是，平面四杆机构的动力学分析是一个复杂的过程，需要考虑各连杆之间的相互作用和约束条件。
同时，还需要考虑连杆的质量和惯量等因素，以求得更精确的分析结果。
因此，在实际应用中，常采用计算机辅助分析方法，如数值模拟和仿真技术，以提高分析的准确性和效率。
综上所述，平面四杆机构的动力学分析是一项重要的工作，对于优化设计和性能评估具有重要意义。
平面四杆机构ppt课件
contents
目录
• 平面四杆机构简介 • 平面四杆机构类型 • 平面四杆机构的设计与优化 • 平面四杆机构的特性分析 • 平面四杆机构的实例分析 • 平面四杆机构的未来发展与挑战
01 平面四杆机构简介
定义与特点
定义
平面四杆机构是一种由四个刚性 杆通过铰链连接形成的平面机构 。
3D打印技术
利用3D打印技术，实现复杂结构的设计和快速原型制造。
智能化与自动化
传感器和执行器的集成
01
在机构中集成传感器和执行器，实现实时监测和控制。
智能化控制算法
02
采用先进的控制算法，如模糊控制和神经网络控制，以提高机
构的动态性能和稳定性。
自动化系统集成
03
将机构与自动化系统集成，实现远程监控、故障诊断和预测性
详细描述
摄影升降装置中的平面四杆机构由支架、滑轨、连杆和摄像设备组成。通过电机驱动，滑轨带动连杆运动，使摄 像设备实现升降。平面四杆机构在摄影升降装置中保证了摄像设备的稳定性和精确性，为拍摄高质量的画面提供 了保障。
06 平面四杆机构的未来发展 与挑战
新材料的应用
高强度轻质材料
采用高强度轻质材料，如碳纤维复合材料和铝合 金，以提高机构的强度和减轻重量。
运动特性分析
运动特性
分析平面四杆机构的运动特性， 包括运动范围、运动速度和加速 度等，以及各杆件之间的相对运
动关系。
运动轨迹
研究平面四杆机构中各点的运动轨 迹，包括曲线的形状、变化规律和 影响因素。
运动学分析
通过建立平面四杆机构的运动学方 程，分析其运动规律，为机构的优 化设计提供理论依据。
受力特性分析
实例二：搅拌机
平面四杆机构课件
介绍滑块机构的结构和运动方式，以及在传 动系统中的应用。
运动分析
分析平面四杆机构的转角、转速和加速度，以了解其运动特性和性能。
拉格朗日动力学方程
使用拉格朗日动力学方程来描述平面四杆机构的运动方程，并探讨其动力学特性。
运动规律和行程设计
讲解平面四杆机构的运动规律和行程设计
本课件介绍平面四杆机构的基本概念、定义、特点以及常见类型。包括运动 副和约束副，运动分析和转角、转速、加速度分析，以及结构设计和齿轮传 动设计。展示实例和应用领域。
基本概念
介绍平面四杆机构的基本概念，包括其构成要素、运动方式和作用。
四杆机构的定义
详细解释四杆机构的定义，并讨论其在机械工程中的重要性。
结构设计
讨论平面四杆机构的连杆参数设计，轴承选型和布置设计，以及齿轮传动设 计和杆件配重设计。
实例演示
通过实例演示，展示平面四杆机构在工程实践中的应用，以及解决的具体问 题。
案例分析和实验
通过案例分析和实验，深入了解平面四杆机构的工作原理和性能，以及应用 的局限性。
展示动画演示
使用动画演示的方式展示不同类型平面四杆机构的运动特性和工作过程。
平面四杆机构的基本特点
探讨平面四杆机构的基本特点，如连杆长度比例、工作空间和运动自由度。
常见类型
平行四杆机构
介绍平行四杆机构的结构和运动特点，以及 在工程领域中的应用。
摺线机构
讨论摺线机构的设计原理和运动特性，以及 在汽车工程中的应用。
菱形机构
解释菱形机构的结构和运动原理，以及其在 工业制造中的应用。
数据结果展示
展示通过实验和仿真获得的数据结果，以评估平面四杆机构的性能和效果。
总结
平面四杆机构的基本特性
采用多套机构错位排列，使死点相互错开。
平面四杆机构的基本特性
三、死点
2、死点的应用
A D
B1 C1
地面
飞机起落架收放机架
平面四杆机构的基本特性
三、死点
2、死点的应用 （夹紧工件）
F
FN
总结
运动特性
基本特性
传力特性
曲柄存在的条件及推论
（铰链四杆机构类型判别）
压力角和传动角(最小值) 死点位置
平面四杆机构的 基本特性
平面四杆机构的基本特性
一、急回特性
1、什么是急回特性：
从动件空回行程比工作 行程的速度大的特性。
可以缩短非生产时间, 提高生产效率时.
观察现象：
平面四杆机构的基本特性
一、急回运动
观察：
2、急回特性产生的原因：
极位夹角
工作行程：
摇杆 C1 C2 1
空回行程
摇杆 C2
C1
2
0 (即 90 )
时的位置。
曲柄与连杆共线的两个位置
平面四杆机构的基本特性
三、死点
注意：曲柄为从动件，才会出现死点
BHale Waihona Puke AB1脚C2
踏板 D
C1 缝纫机主运动机构
平面四杆机构的基本特性
三、死点
1、克服死点的办法
安装飞轮加 大惯性，借惯性 作用使机构闯过 死点。
平面四杆机构的基本特性
三、死点
冲压机构
平面四杆机构的基本特性
四、死点 例：缝纫机 –踏板机构 属曲柄摇杆机构
平面四杆机构的基本特性
问题1：对踏板机构操作不熟练会怎样？ 踏板易卡死，不能动或出现飞轮倒转。
平面连杆机构——滑块四杆机构工作特性
(a3+)3如0≤果50能+3成5 为双摇杆机构，求a的取值范围。
(2) 如果能成为双曲柄机构，求a的取值范围。 机在构机中 构具中有，整具转有副整的转构副件的是构关件键占性有的重构要件的。地位，因为只有这种构件才能用电机等连续转动装置来带动。
a+30＞≤5500++3355
1这5时m，m＜应a考＜虑45下m述m 两种情况：
b+a≤c+d 在机曲构柄 中A具B有转整动转一副周的的构过件程是中关，键曲性柄的A构B必件定。与连杆BC有两个共线的位置（曲柄转至B1，B2处）。
所以
50+a≤35+30 a≤15mm
四铰链机构
(2) 若能成为双曲柄机构，则应满足“杆长之和的条件”， 且AD必须为最短杆。 这时，应考虑下述两种情况：
将以上三式两两相加，经过化简后得到 a≤b a≤c a≤d
可见，曲柄1是机构中的最短杆，并且最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两 杆长度之和，我们把这种杆长之和的关系简称为杆长之和条件。
【例】在下图所示四铰链机构中，已知：b＝50mm，c＝35 mm，d＝30mm，AD 为固定件。
另这外时，还应应考考虑虑下(到述1两B)C种与如情C况D果杆：延能长成成一直为线时曲，需柄满足摇三角杆形的机边长构关系，(一边且小于A另B两边是之和曲)，柄即 ，求a的极限值。
平面四杆机构的几个工作特性
构件具有整转副的条件
在机构中，具有整转副的构件占有重要的地位，因为只有这种构件才能用电机等 连续转动装置来带动。如果这种构件与机架相铰接(亦即是连架杆)， 则该构件就是一 般所指的曲柄。机构中具有整转副的构件是关键性的构件。 在图的曲柄摇杆机构中，
平面四杆机构的基本特性
机械设计基础
Machine Design Foundation
2 B
平面四杆机构的基本特性
Fn
F
C″ C
C′ Ft vC
″
′
3
1A
B″
B′ 4
D
图6 – 19 传力特性分析
机械设计基础
Machine Design Foundation
平面四杆机构的基本特性
在机构的运动过程中， 传动角同样也是随着机构
机械设计基础
Machine Design Foundation
平面四杆机构的基本特性
如图6 - 19所示的导杆机构， 其极位夹角θ＞0°，
因此导杆机构也具有急回特性。
综上所述， 平面四杆机构具有急回特性的条件可归 纳如下：
(1) 主动件以等角速度作整周转动；
(2) 输出从动件具有正行程和反行程的往复运动；
(3) 机构的极位夹角θ＞0°。
机械设计基础
Machine Design Foundation
平面四杆机构的基本特性
快速
慢速
A
C2
＝
C1
D
图6 - 19 导杆机构的极位夹角
机械设计基础
Machine Design Foundation
平面四杆机构的基本特性
1.2 传力特性
1. 压力角和传动角
在图6 - 19所示的曲柄摇杆机构中， 如果不考虑各个构件的质量和运动副中的摩擦力， 则连
Ft=F cosα Fn=F sinα
（6 - 2）
机械设计基础
Machine Design Foundation
平面四杆机构的基本特性
压力角α的余角称为传动角， 用γ表示。 传动角 γ与压力角α的关系如下：
平面四杆机构的运动特性
偏置曲柄滑块机构 对心曲柄滑块机构
偏滑块导路的中心线不通过曲柄的回转中心，c1、c2为滑块的两极限位置，θ极位夹角存在， 故该机构具有急回特性，滑块行程不是曲柄长度的两倍。
对 心 曲 柄 滑 块 机 构
因滑块导路的中心线通过曲柄的回转中心，从动件滑块位于极限位置时，无极位夹角，故机构无 急回特性。
2．死点的利弊 〔1〕死点的利用
在工程中也常常应用死点位置实现工作要求。 如工件加紧机构、飞机起落架等。
连杆2与连架杆3共线，此时不管N多大， 作 用在1上的力由2传给3时总是通过3的回转中 心D，无法使其转动。
应用实例1：工件加紧机构
应用实例2：飞机起落架
γ=0
F
BC、CD共线，机构处于死点位置，承受着陆时 的地面反力，作用于CD的力通过其铰链中心D，故起 落架不会反转〔摇杆CD不会转动〕，从而使飞机的降 落更加平安可靠。
平面四杆机构具有急回特性的条件：
① 主动件作整周回转运动；
② 从动件往返运动且有极位；
③ 从动件存在两极位时，主动件相应的有极位夹角θ，
④
且极位夹角θ ≠0。
机构具有死点位置的条件：
① 主动件为摇杆；
② 从动件与连杆共线，即：压力角为 α=90°、传动角
③
γ=0°。
7—布置作业
上交作业： P68：T1.1，T1.5，T6。 目的：稳固本节所学知识 考虑题： 1、我们坐折叠椅的时候，靠在椅背上，为何靠椅不会自动松开或合拢？
故，可通过分析机构中是否存在极位夹角θ以及θ的大小来判断机构是否有急回运动以及急回运 动的程度。
总结归纳：
平面四杆机构具有急回特性的条件：
• ①主动件作整周回转运动； • ②从动件往返运动且有极位； • ③从动件存在两极位时，主动件相应的有极
机械设计-平面四杆机构的特性
4 - 4
01
平面四杆机构的运动特性
平面四杆机
构 的 特 性
02
平面四杆机构的传力特性
平面连杆机构能实现转动、摆动、移
动等，在应用机构时我们需要知道它的运动
特点和传力性能，平面连杆机构的运动特点
有急回特性，传力特点有压力角、传动角、
死点位置。
在图4-4.1所示的曲柄摇杆机构中，
（2）死点位置：当从动件与连杆共线时，=0，该位置叫做死点位置，工程中有的地方可以利
用死点位置，如夹具机构；有的需要克服死点位置，如缝纫机的踏板机构。
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从动摇杆3所受的力F与力作用点C 的速
度vC 间所夹 的锐角称为压力角，用α表示。
习惯用压力角α的余角γ来判断传力性
能，γ称为传动角。越大，机构传力性能越
好，为了保证机构传力性能良好，一般要求
机构的最小传动角min≥40°，传递大功率
时所用机械 如颚式破碎机、冲床等，
min≥50°。
图4-4.2 压力角和传动角
=2/1=(180°+)/(180°−)，
=180°(−1)/(+1)。
平面四杆机构有无急回特性取决于极位夹角θ。
若θ≠0，则K>1，机构有急回特性，且θ越大，机构
的急回特性就越明显；若θ=0，机构无急回特性。
利用机构的急回特性，可以缩短空回行程的时
间，提高机器的生产率。
图4-4.1 曲柄摇杆机构的运动特性
（a）
（b）
图4-4.5 克服死点位置
本节课学习了以下几个内容：
1. 平面连杆机构的运动特性——急回特性：空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度，极
位夹角θ越大，机构的急回特性越明显，若θ=0，机构无急回特性。
机械设计中的平面四杆机构设计
机械设计中的平面四杆机构设计机械设计中的平面四杆机构设计是一项关键的技术，它对于机械设备的运动性能和工作效率具有重要影响。
在本文中，我们将探讨平面四杆机构的设计原理和方法，并重点讨论几种常见的平面四杆机构设计。
1. 平面四杆机构的基本原理平面四杆机构是由四个杆件和四个转动副组成的机械系统。
其中，两个杆件为连杆，两个杆件为曲柄。
通过合理的连接和安排，平面四杆机构可以实现特定的运动轨迹和工作功能。
平面四杆机构通常具有四个连杆长度、四个连杆转动角度和四个面间夹角等参数，这些参数的选择和设计将直接影响机构的性能。
2. 平面四杆机构的设计方法在平面四杆机构的设计过程中，需要注意以下几个关键要素：2.1 机构类型选择根据具体的工作需求和运动特点，选择合适的平面四杆机构类型。
常见的类型包括双曲柄四杆机构、双滑块四杆机构和连杆滑块四杆机构等。
每种类型的机构都有其特点和适用范围，设计者需要根据具体情况做出选择。
2.2 运动轨迹设计平面四杆机构的设计目标之一是确定所需的运动轨迹。
通过合理设置连杆长度和转动角度等参数，设计者可以使机构实现所需的直线运动、往复运动或者特定的曲线轨迹等。
2.3 运动性能评估在设计过程中，需要对平面四杆机构的运动性能进行评估。
常见的评估指标包括机构速度、加速度、运动稳定性和工作效率等。
通过使用运动分析软件或者手工计算，可以得到机构的具体性能参数。
3. 常见的平面四杆机构设计在实际应用中，有几种常见的平面四杆机构设计。
3.1 双曲柄四杆机构双曲柄四杆机构由两个曲柄和两个连杆组成，具有简单的结构和稳定的运动特性。
它常用于需要往复运动的机械设备中，例如活塞式发动机。
3.2 双滑块四杆机构双滑块四杆机构包含两个滑块和两个连杆，可实现两个滑块的相对运动。
这种结构常用于需要同时进行两个工作操作的装置，比如双手操作的印刷机械。
3.3 连杆滑块四杆机构连杆滑块四杆机构是由两个连杆和两个滑块组成，其中一个滑块在连杆上滑动。
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(3)满足条件一而且最短杆为连架杆的是曲柄摇杆机构; (4)不满足条件一是双摇杆机构。
例已知铰链四杆机构的各杆尺寸,机架的位 置,判断各四杆机构的类型。
二 、平面四杆机构的基本特性
1、急回特性
极位夹角—— 当从动摇杆处于左、右
两极限位置时，主动曲 柄两位置所夹的锐角θ
摇杆的摆角—— 从动摇杆两极限位
如果改摇杆主动为曲柄主动， 则摇杆为从动件，因连杆BC与 摇杆CD不存在共线的位置，故 不存在止点。
如果改曲柄为主动， 就不存在止点。
曲柄摇杆机构
曲柄滑块机构
止点的存在对机构运动是不利的，应尽量避免出现止点。 顺利通过死点位置的措施：①利用系统的惯性；②利用特殊机构
蒸汽机车驱动轮联动机构 —— 利用机构错位排列
的速度方向之间所夹的锐角。
传动角γ——压力角的余角。
设计条件 min
如何确定γmin？
如何确定铰链四杆机构的最小 传动角？
在△ABD和△BCD中，分别有
l l
2 BD
2 BD
a2 b2
+ +
d 2 - 2ad cos c2 - 2bc cos
式中， BCD 。
联立求解得
cos b2 + c2 - a2 - d 2 + 2ad cos
就越明显。在机械设计时可根
据需要先设定K值，然后算出θ
值，再由此计算得各构件的长 度尺寸。
急回特性在实际应用中广泛用 于单向工作的场合，使空回程 所花的非生产时间缩短以提高 生产率。例如牛头刨床滑枕的 运动。
牛头刨床机构
2、压力角和传动角
压 力 角 α—— 从 动 件 受 力 点 （C点）的受力方向与受力点
置间的夹角ψ
急回特性—— 当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不
同的运动特性。急回特性的相对程度，通常用v2 与v1的比值K来衡量，K称为行程速比系数。
行程速比系数K
C2C1
K
v2 v1
t2
C1C 2
t1
t1 1 180 + t2 2 180 -
180 K -1
K +1
θ越大K值就越大，急回特性
死点的缺陷
缝纫机踏板机构——利用惯性
快速夹具
死点的利用
飞机起落架
共线的两个位置之一，如图所示的B1点或B2点位置。
3、死点位置
从Ft = F cosα知，当压力角α = 90°时，对从动件的作用力或力
矩为零，此时连杆不能驱动从动件工作。机构处在这种位置称 为止点，又称死点。
当从动曲柄AB与连杆BC共线 时，出现压力角α = 90°， 传动角γ = 0。
如果以滑块作主动，则当从动曲 柄AB与连杆BC共线时，外力F无 法推动从动曲柄转动。
B1C1D B2C2 D
a +d b +c
b (d -a) +c c (d -a) +b
曲柄存在条件
a + b d + c a + c d + b a + d b + c
a b a c a d
① 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和； ② 连架杆与机架中必有一杆为最短杆。
2. (2)满足条件一而且以最短杆作机架的是双曲柄机构；
曲柄摇杆机构
曲柄滑块机构
死点位置——在摇杆CD为主 动件的曲柄摇杆机构中， 连杆BC与从动曲柄AB出 现两次共线的位置。
特征——γ=0°（α=90°）
机构处于止点位置，一方面驱动力作用降为零，从动件要依 靠惯性越过止点；另一方面是方向不定，可能因偶然外力的 影响造成反转。
四杆机构是否存在止点，取决于从动件是否与连杆共线。
2bc 0（o 或180 o）时，cos +（1 或－1）， 有最小值（或最大值） 。
压力角α的余角γ是连杆与摇杆所夹锐角，称为传动角。由于γ 更便于观察，所以通常用来检验机构的传力性能。传动角γ随机
构的不断运动而相应变化，为保证机构有较好的传力性能，应
控制机构的最小传动角γmin。一般可取γmin≥40°，重载高速场 合取γmin≥50°。曲柄摇杆机构的最小传动角出现在曲柄与机架
平面四杆机构的特性
一、铰链四杆机构中曲柄存在的条件
1.铰链四杆机构中曲柄存在的条件 铰链四杆机构的三种基本类型的区别在于机构中是否存在曲柄， 存在几个曲柄。机构中是否存在曲柄与各构件相对尺寸的大小以及 哪个构件作机架有关。可以证明，铰链四杆机构中存在曲柄的条件 为： 条件一：最短杆与最长杆长度之和不大于其余两杆长度之和。 条件二：连架杆或机架中最少有一根是最短杆。