平面四杆机构的工作特性

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。
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 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
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，
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。
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
式中，
BCD 。
联立求解得
b 2 + c 2 - a 2 - d 2 + 2ad cos cos 2bc
o 0（或 180o）时， cos +（或－ 1 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。
缝纫机踏板机构——利用惯性
死点的缺陷
快速夹具 飞机起落架
死点的利用
2.铰链四杆机构基本类型的判别准则
(1)满足条件一但不满足条件二的是双摇杆机构； (2)满足条件一而且以最短杆作机架的是双曲柄机构；
(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
C 2源自文库1

K -1 180 K +1
θ越大K值就越大，急回特性
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 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
2 2 2 l BD a + d - 2ad cos 2 2 2 l BD b + c - 2bc cos
B1C1D
a +d b +c
b (d - a ) + c c ( d - a) + b
B2C2 D
a + b d + c a + c d + b a + d b + c
曲柄存在条件
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。
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 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
v2 t1 1 180 + t2 K v1 C C t 2 2 180 - 1 2 t1