第七讲 平面四杆机构的基本型式

双曲柄机构
双摇杆机构
曲柄摇杆机构 曲柄摇杆机构
双摇杆机构
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第三节 平面四杆机构的基本工作特性
一、急回特性和行程速度变化系数
1。急回特性 在工程上，往往要求作往复运动的从动件，在工作 行程时的速度慢些，而空回行程时的速度快些，以 缩短非生产时间，提高生产效率。这种运动性质称 为急回特性。
2。速度变化系数 在具有急回特性的机构中，原动件作等速回转时， 从动件在空回行程中的平均速度（或角速度）与工 作行程中的平均速度（或角速度）之比值，称为行 程速度变化系数，以 K 表示。
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例4 已知偏置式曲柄滑块机构偏距为e，曲柄与连杆长度 分别为AB、BC，求作该机构的极位夹角θ 和滑块行程H。 解 1)在图纸上合适的位置确定曲柄转动中心的位置A，选择 适当的长度比例尺µl作与A的距离为e/µl的导轨直线dd ′。 2) 以 A 为 圆 心 ， 以 (BC+AB)/µl 和 (BC−AB)/µl 为 半 径 画 圆 ) + ) − ) 与直线dd′分别交于C 点和C 作出机构运动简图。 弧，与直线 ′分别交于 1点和 2点。作出机构运动简图。
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死点位置的渡过
对于传动机构来说，机构有死点位置是不利， 为了使机构能顺利地通过死点位置，通常在 曲柄轴上安装飞轮，利用飞轮的惯性来渡过 死点位置，例如缝纫机上的大带轮起到飞轮 的作用。
利用飞轮惯性 机构错位排列
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D A C D A B B C
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例 3 已 知 摆 动 导 杆 机 构 导 杆 的 摆 角 ϕ = 60° ， 机 架 ° AD=300mm，求作该机构的机构运动简图， 并计算其行程速 = ， 求作该机构的机构运动简图， 度变化系数K之值 之值。 度变化系数 之值。 解 a 1)在图纸上选择合适的位置 C″ C′ 作导杆摆角∠C ′DC ″=ϕ，得导杆 θ A 摆动中心铰链位置D。 B′ B″ 2)过D作∠C′DC″的角平分线Da， 选择适当的µl，在角平分线上作 ψ DA=(d/µl)mm ， 得 曲柄 AB 的 转 动 中 心 铰 链 位 置 A 和 曲 柄 长 度 AB=AB′∙µl =150mm。导杆长度应大于 D 300+150=450mm。作出机构运动简 图。 3)极位夹角θ =ϕ =60°，行程速度变化系数 K=2。
A
AD≤10mm
最长杆 C C b c a A 整转副 d D 整转副
2
c D
双曲柄机构
⑵ AD杆长介于最短杆与最长杆之间(20<AD<50) 曲柄存在的条件：20+50≤ AD+40
最短杆 最长杆
AD≥30mm
b B a d
A
C 整转副 B c a D A d
C b c D
曲柄摇杆机构 整转副
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lmin + lmax ≤ l2 + l3
1
例 1 已 知 铰 链 四 杆 机 构 ABCD ， 其 中 AB=20mm ， BC=50mm，CD=40mm,AD为机架。改变AD杆长，分析机构的 类型变化。 ⑴ AD杆为最短杆(0<AD ≤ 20) 曲柄存在的条件：AD+50 ≤ 20+40
最短杆 b B B a d
⑶ AD杆为最长杆(50 ≤ AD<110) 曲柄存在的条件：AD+20≤40+50
最长杆 b B a d
A
AD≤70mm
最短杆 C C 整转副 B a A 整转副 d 曲柄摇杆机构 D b
c
c D
当10<AD<30和70<AD<110时，由于不满足杆长条件，机 构无整转副，为双摇杆机构。
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0≤AD≤10mm 10mm<AD<30mm 30mm≤AD ≤ 50mm 50mm ≤ AD ≤ 70mm 70mm<AD<110mm
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3。极位夹角
摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄两位置 ABI 与 AB 2之间所夹的锐角，称为极位夹角，以 θ 表示
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可见，当极位夹角 θ 愈大时， K 也愈大，它表示急回程度愈大；当 K 值增大时，机构急回特性就越明显，但从动件加速度会越大，惯性 增大，机构振动,稳定性差。一般机械 K≤ 2 ; K = 1 ，机构无急回作用。 因此行程速度变化系数 K 表示急回运动的特性。
θ =∠C1AC2
H=C1C2∙ µl
d e A B2 B1 C2 θ
H C1 d′
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作业：
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一、平面四杆机构的基本型式
铰链四杆机构分为三种基本型式： 1。曲柄摇杆机构。 2。双曲柄机构。 3。双摇杆机构。
铰链四杆机构
二、平面四杆机构的演化
① 选取不同构件为机架。 ② 移动副代替转动副。 ③ 扩大转动副。 三、四杆机构存在曲柄的条件为： l ）曲柄为最短杆 2 ）最短杆与最长杆的长度之和，小于 或等于其他两杆长度之和。
可见角度 α 的大小直接影响 Ft 和 Fn 的大小。 α 愈小，则 Fn 愈小，而 Ft 愈大。即：压力角愈小，传力性能愈好，对机构工作愈有利。
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2。传动角
压力角 α 的余角 γ 称为传动角
连杆 BC 与从动件 CD 之间所夹的锐角δ也等于传动角 γ 。 γ 愈大，对传力愈 有利。由于传动角易于观察和测量，因此工程上常以传动角 γ 来衡量连杆机 构的传力性能。为了使传动角不致过小，常要求其最小值γmin大于许用传动 角 ［ γ ］。
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4。偏置曲柄滑块机构的急回特性
滑块极限位置间的距离称为滑块的行程，以 h 表示
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5。摆动导杆机构的有急回特性 Nhomakorabea6。在设计具有急回特性的机构时，通常先给 定 K 值，然后求出极位夹角 θ
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二、压力角、传动角
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1。压力角
在曲柄摇杆机构中，作用在从动摇杆上的力 F 与其作用 点 C 的速度之间所夹的锐角 α ，称为从动摇杆在此位置 时的压力角，通常也称为连杆机构的压力角。
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3。γmin的位置
当曲柄转到与机架相重合的两个位置 AB2Z 和 AB1 , （图中虚线位置）时， δ 分别达到最大值 δmax和最小值δmin 。
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三、死点位置 曲柄摇杆机构中，若取摇杆为原动件，当其处于两极限位置时，连 杆传给从动曲柄 的驱动力将通过曲柄的转动中心 ，此时传动角 γ=0 （或压力角 α=90⁰ ）。驱动力对从动件 3 的有效力矩为零，此时， 驱动力将不能驱动机构。同时，曲柄 AB 的转向也不能确定，即不 一定按需要的方向回转。机构的这种位置称为死点位置。