第二章 平面连杆机构

A 1
4
B
2
C
3
§2.3 平面四杆机构的工作特性
一运动特征
行程速比系数K
为了表示工作件往复运动时的急回程度，用V2和V1的比值K来描述。
k
V2 V1
c2c1 / t2 c1c2 / t1
t1 t2
1 2
1800 1800
由上式可得： 1800 k 1
k 1
一般： K ≤ 2， ∴ θ为锐角。
止点的Байду номын сангаас弊
利：工程上利用止点进行工作。 弊：机构有止点，从动件将出现卡死或运动方向不确定现象，对传动机
例2-1 铰链四杆机构ABCD的各杆长 度如图2-10所示。请根据基本类型判 别准则，说明机构分别以AB、BC、 CD、AD各杆为机架时属于何种机构
解：分析题目给出铰链四杆机构知，最 短杆为AD = 20，最长杆为CD = 55，其 余两杆AB = 30、BC = 50。
因为 AD＋CD = 20＋55 = 75 AB＋BC = 30＋50 = 80 ＞ Lmin＋Lmax
摆角ψ： 摇杆在两极限位置间的夹角(∠C1DC2)。
极位夹角θ： 曲柄在摇杆处于两极限位置时所夹的锐角(∠C1AC2)。
曲柄转角 1 1800
2 1800
对应的时间 t1 1 / 1
t2 2 / 1
故 v2>v1
摇杆点C的 平均速度
v1 C1C2 / t1
v2 C2C1 / t2
二、传动特征
（一）、 压力角和传动角
1.压力角a (分析)
压力角：从动件所受的力F与 受力点速度Vc所夹的锐角a。 a愈小，机构传动性能愈好。
2.传动角g
传动角：连杆与从动件所夹的
锐角g。 g=900-a
➢ g是连杆机构的重要动力指标；gmax＝900时，a＝0 →Ft=F
➢ g在机构运转时是变化的
g太小易自锁， 限制gmin，
机，冲床等。
§2.2 平面四杆机构的其他形式
2. 扩大回转副
演化： 曲柄滑快机构 扩大回转副B
偏心轮机构
§2.2 平面四杆机构的其他形式
优点： 曲柄短时轴径尺寸大，强度高，刚度高，
且便于加工制造。
应用： 曲柄销承受较大载荷或曲柄过短时，
如破碎机、冲床、剪床、内燃机等。
§2.2 平面四杆机构的其他形式
§2.2 平面四杆机构的其他形式
图2-12 曲柄滑块机构的应用
§2.2 平面四杆机构的其他形式
类型：
曲柄滑块机构（偏距e）
对心曲柄滑块机构， e=0 滑块运动线与曲柄回转中心共线
偏置曲柄滑块机构，e≠0 滑块运动线与曲柄回转中心不共线
特点：曲柄等速回转，滑块具有急 回特性。
应用：活塞式内燃机，空气压缩
则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构。
§2.1 铰链四杆机构
可用以下方法来判别铰链四杆机构的基本类型：
1.若机构不满足杆长之和条件则只能成为双摇杆机构 2.若机构满足杆长之和条件，则
(1) 以最短杆的邻边为机架时为曲柄摇杆机构 (2) 以最短杆为机架时为双曲柄机构 (3) 以最短杆的对边为机架时为双摇杆机构
§2.1 铰链四杆机构
故满足曲柄存在的第一个条件。 1)以AB或CD为机架时，即最短杆 AD成连架杆，故为曲柄摇杆机构； 2)以BC为机架时，即最短杆成连 杆，故机构为双摇杆机构； 3)以AD为机架时，即以最短杆为 机架，机构为双曲柄机构。
§2.2 铰链四杆机构的其他形式
一、曲柄滑块机构
图2-11 曲柄滑块机构
对于摆动导杆机构由于在任何位置时 主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的 方向，与从动杆上受力点的速度方向 始终一致，所以传动角等于90度。
§2.3 平面四杆机构的工作特性
二：止点
止点的位置
在从动曲柄与连杆共线的位置，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止点位置。
铰链四杆机构的类型与尺寸之间的关系：
1）如果：lmin+lmax≤其它两杆长度之和
——满足曲柄存在的条件（满足杆长和条件） 且： 1 以最短杆的相邻构件为机架，此机构为曲柄摇杆机构；
2 以最短杆为机架，则此机构为双曲柄机构； 3 以最短杆的对边为机架，此机构为双摇杆机构。
2）如果： lmin+lmax＞其它两杆长度之和——不满足曲柄存在的条件，
➢g越大，机构的传动性能越好， 以保证机构正常工作。
设计时一般应使 gmin≥40°, 对于高速大功率机械应使 gmin≥50°。
3.最小传动角的位置 (分析)
铰链四杆机构在曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
§2.3 平面四杆机构的工作特性
对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时， 最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位 置。
二、导杆机构
B
2
3
C
1
l1<l2
当杆2的长度小于机架长度时，导秆4只能来回摆动，又 称为摆动导秆机构，牛头刨中的主运动机构是其应用实例。
A2 B 1
3
C
l1>l2
三、摇块机构和定块机构
当以连杆2为机架时，可演化成摇块机构，图示卡车的翻斗机构实例
B
1A
2 4
C
3
当以滑块3为机架时，可演化成定块机构，图示压水机就是实例
可见：θ↑ K↑急回特性越显著——导致机器动载↑ 冲击↑
急回特性的作用
四杆机构的急回特性可以节省时间，提高生产率。
§2.3 平面四杆机构的工作特性
急回性能分析
以曲柄摇杆机
极位夹角
2
C v1 C1 v2
C2
构为例
设：曲柄以ω1等速转动
B
1
1
1
B2
A
B1
2
3
摆角
4
D
当AB与BC两次共线时，输出件CD处于两极限位置。
第二章 平面连杆机构
§2.1 铰链四杆机构 §2.2 平面四杆机构的其他形式 §2.3 平面四杆机构的工作特性 §2.4 平面四杆机构的设计简介
§2.1 铰链四杆机构
一、 平面四杆机构的基本形式
组成：4—机架 →固定不动 1,3—连架杆→定轴转动 作整周转动—曲柄 作往复摆动—摇杆
2—连杆→平面运动
二、铰链四杆机构的类型
1.曲柄摇杆机构 2.双曲柄机构
3.双摇杆机构
连杆2
连架杆3
连架杆1
机架4
§2.1 铰链四杆机构
铰链四杆机构
构件4为机架——曲柄摇杆机构 构件1为机架——双曲柄机构 构件2为机架——曲柄摇杆机构 构件3为机架——双摇杆机构
二、铰链四杆机构中曲柄存在的条件
铰链四杆机构有一个曲柄的条件： (1) 最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和； (2) 最短杆为连架杆。