平面四杆机构的运动特性

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 使飞机的降落更加安全可靠。
问题 摇杆在两个极限位置时， 所对应的曲柄和连杆处于 怎样的位置关系？
在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于 两个极限位置，简称极位；
此时输入构件曲柄相对应位置之间所夹角的锐角θ称为 极位夹角。
工作行程
• 当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆 从C2D位置摆到C1D。所花时间为t1 , 平均 速度为V1,则有：
C
复习:
压力角 ：从动件受力 B
方向与受力点线速度方
向之间所夹的锐角。
死 点
传动角γ ：压力角
A
的余角，也等于连
死 点
D
杆与从动件之间所 夹的锐角
F
V
总结
机构具有死点位置的条件：
a、主动件为摇杆； b、从动件与连杆共线，即：压力角为α=90°、传动角γ=0°。
注意： 平面四杆机构是否存在“死点”取决于从动件与连杆是否共线。 机构处于死点位置，从动件会出现卡死（机构自锁）或运 动方向不确定的现象。
因为从动件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Leabharlann Baidu件滑块 位于极限位置时，无极位夹角，故机构无急回特性。
滑块行程不是曲柄长度的两倍，广泛应用于蒸汽机、内 燃机以及各种冲压机器中。
问题1： 观察曲柄摇杆机构的运动，回答柄摇杆机构 中曲柄和摇杆的运动各有什么特点？ 问题2： 摇杆在空回行程和工作行程往复摆动的过程 中，哪个行程运动速度较快？
一、急回特性
我们再来看上图的曲柄摇杆机构，曲柄为主动件逆时针匀 速转动，当摇杆从右向左摆动时速度较慢，从左向右摆动时 速度较快。也就是说摇杆的返回速度较快，我们称它具有急 回运动特性。为什么会出现这种现象呢？ 下面我们来分析：
K V 2 C1C2 t 2
V 1 C1C 2 t1
t 1 180 t 2 180
由 K18 0 可得 : 180K1
18 0
K1
只要θ≠0 ，机构就具有急运动；并且θ越大，K 值越
大，急回程度就越高，但机构的平稳性下降。
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。
应用实例2：火车轮机构 利用两组机构错开排列
这是为什么呢？
1．死点的概念
曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件，曲柄为从动件，当连杆与从动曲
柄共线时，机构的传动角 γ＝0 ， ＝90°此时摇杆CD 通过连杆作用 于从动曲柄AB上的力恰好通过曲柄回转中心，故出现了不能使曲柄AB转
动的卡死现象，机构的这种连杆与从动件共线、传动角为零时的位置称 为机构的死点位置或死点。
1—复习旧课
问题1：铰链四杆机构中各个构件的名称是什么？
4 —机架， 2 — 5 1、3 —
摇杆
机架
问题2：铰链四杆机构有哪三种基本形式？
问题3：铰链四杆机构中存在曲柄的条件？
（1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆 长度之和（称为杆长之和条件）；
（2）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。
2—平面四杆机构的运动特性
t1(180)/
V 1C 2C 1 t1C 2 C 1 /1 ( 8 0 )
空回行程
• 当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从 C1D位置摆到C2D，所花时间为t2 ,平均速度 为V2 ,则有：
t1(18 0)/
V2C1C2 t2C 1 C 2 /1 ( 8 0 )
推导结果：因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动时间不一样，平
实例1： 牛头刨主机构
这是一个六杆机构，曲柄整周匀速转动，带动刨刀往复移 动,该机构利用摆动导杆机构的急回特性使刨刀快速退回，缩 短非生产工作时间，以提高工作效率。
实例2：插床导杆机构
利用摆动导杆机构 的急回特性使插刀快速 退回，缩短非生产工作 时间以提高工作效率。
二、死点位置
你用过缝纫机吗？当你踩 缝纫机踏板时，由于操作 不当，遇到过踩不动或使 缝纫机飞轮反转的情况吗？
均速度也不相等：
t1 >t2 ，V2 > V1
急回特性的定义： 主动件等速旋转时，作往复运动的从动件在 空回行程中的平均速度大于工作行程的平均 速度的这种运动特性称为急回特性。
行程速比因数K
曲柄摇杆机构的急回运动程度可以用 行程速比因数K 来表示，
K等于从动件空回行程的平均速度与工作行程的平均速度之比。
摆动导杆机构机构的急回特性
该机构具有急回运动性质，且具有最好的传力性能， 常用于牛头刨床、插床等。
拓展应用— 机构急回特性的应用实例
应用实例牛头刨床主机构、插床导杆机构。
设计目的：通过演示牛头刨床主机构、插床导杆机 构的实际工作过程，让学生观察分析，分组讨论， 从而得到急回特性的意义——利用机构的急回特性， 可缩短非生产工作时间，提高工作效率。 这样可以使学生对急回特性的应用有了进一步的感 性认识.
飞机起落架机构
（2）死点的缺陷 对于传动机构，存在死点位置是一个缺陷，常采用下
列措施使机构顺利通过死点位置。 克服死点的措施： ①利用系统的惯性；如缝纫机的脚踏机构 ②利用多组机构错列；如火车轮机构
应用实例1：缝纫机的脚踏机构
利 用 惯 性
脚踏机构将踏板的往复摆动 变换为带轮的单向转动，就是借 助带轮的惯性通过死点位置，并 使带轮转向不变的。
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
位夹角θ，且极位夹角θ ≠0。
4—拓展延伸
偏置曲柄滑块机构 （1）曲柄滑块机构的急回特性
对心曲柄滑块机构 （2）摆动导杆机构机构的急回特性
偏 置 曲 柄 滑 块 机 构