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1、 第二章 平面连杆机构 学习目的：学习目的：掌掌握握常常用用平平面面连连杆杆机机构构的的运运动动和和动动力力性性能能，设设计已知条件下的有关平面连杆机构。计已知条件下的有关平面连杆机构。学习重点：学习重点：曲柄摇杆机构、平面四杆机构的设计。曲柄摇杆机构、平面四杆机构的设计。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 从从第第一一章章知知，任任何何机机构构都都是是诸诸构构件件经经运运动动副副联联接接而而成成。我我们们常常见见的的曲曲柄柄滑滑块块机机构构、四四杆杆机机构构、导导杆杆机机构构、五五杆杆机机构构，它它们们都都是是一一些些构构件件，经经过过运运动动副副如如高高副副、低低副副、转转动动副副、移
2、移动动副副联联接接而成的。而成的。这四个机构中，它们有一个共同的特点：这四个机构中，它们有一个共同的特点：组组成成这这些些机机构构的的构构件件都都是是刚刚性性构构件件，且且大大部部分分呈杆状。呈杆状。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 它它们们都都是是由由低低副副联联接接而而成成，因因为为除除了了回回转转副副之之外，就是移动副联接。外，就是移动副联接。运动特点：运动特点：主动件：往复移动、转动、摆动、移动主动件：往复移动、转动、摆动、移动从动件：转动、往复移动、摆动、移动从动件：转动、往复移动、摆动、移动它们之间可以任意地组合。它们之间可以任意地组合。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构
3、一、定义：一、定义：由由刚刚性性构构件件用用低低副副联联接接起起来来的的机机构构叫叫做做平面连杆机构平面连杆机构。这这种种机机构构在在工工程程实实际际中中应应用用极极为为广广泛泛，例例如如活活塞塞式式原原动动机机、牛牛头头刨刨床床、颚颚式式破破碎碎机机、插插齿齿机机、起起重重运运输输机机、缝缝纫纫机机、自自动动包包装装机机、仪仪表表的的指指示示机机构构等等等等，都都包包含含有有平平面面连连杆杆机机构。构。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 平面连杆机构的应用：平面连杆机构的应用：例，例，公共汽车上的门公共汽车上的门采用平面连杆机构。采用平面连杆机构。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构
4、平面连杆机构的应用：平面连杆机构的应用：第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 雷达天线雷达天线 平面连杆机构的应用：平面连杆机构的应用：例，例，第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 搅拌机搅拌机 碎石机碎石机 平面连杆机构的应用：平面连杆机构的应用：第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 双曲柄机构双曲柄机构 火车车轮机构火车车轮机构平面连杆机构的应用：平面连杆机构的应用：又例，平面连杆机构又例，平面连杆机构在在汽车转向机构汽车转向机构中的应用。中的应用。当汽车往右拐时，通当汽车往右拐时，通过驾驶盘推杆向前。过驾驶盘推杆向前。当汽车左转弯时，通当汽车左转弯时，通过
5、驾驶盘拉过驾驶盘拉5 5杆向后。杆向后。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构平面连杆机构的应用：平面连杆机构的应用：鹤式起重机鹤式起重机 第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构平面连杆机构的应用：平面连杆机构的应用：第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构平面连杆机构的应用：平面连杆机构的应用：第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构二、平面连杆机构的优缺点二、平面连杆机构的优缺点 优优点点：由由于于平平面面连连杆杆机机构构全全部部是是由由低低副副联联接接的的。因此，它的优点主要就是低副的优点。因此，它的优点主要就是低副的优点。面面接接触触,单单位位压压力力及及磨磨损损都都比比高高副副小小,容容
6、易易润润滑滑,寿命较长。寿命较长。如如果果是是回回转转副副，则则是是园园柱柱面面相相接接触触，如如果果是是移移动动副副，则则是是平平面面相相接接触触，而而高高副副则则是是点点或或线线的的接接触触，接接触触面面积积相相比比之之下下，低低副副要要大大得得多多。在在作作用用力力为为常常数数的的情情况况下下，面面积积增增大大，单单位位压压力力下下降降，磨磨损损降低，寿命增长。降低，寿命增长。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 移移动动平平面面和和回回转转的的园园柱柱面面的的加加工工简简单单,容容易易达到较高的精度。达到较高的精度。因因为为平平面面和和园园柱柱面面都都是是规规范范的的几几何何形形状状
7、，比比起起齿齿轮轮的的不不规规则则曲曲面面和和齿齿轮轮的的渐渐开开线线曲曲面面要要好好加加工得多。因而，前者可以获得更好的加工精度。工得多。因而，前者可以获得更好的加工精度。低低副副的的形形状状锁锁合合，封封闭闭，不不需需要要另另加加外外力力来保证运动副的经常闭合。来保证运动副的经常闭合。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 如回转副，轴销和孔始终是接触的。如回转副，轴销和孔始终是接触的。又如移动副，也是在不需要外力的情况下自又如移动副，也是在不需要外力的情况下自行接触。行接触。然而，凸轮和从动杆则需要在有外力的作用然而，凸轮和从动杆则需要在有外力的作用下才能保证经常的接触。下才能保证经常的
8、接触。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 理理论论上上利利用用连连杆杆机机构构可可以以使使机机构构中中的的某某点点近近似似地地产产生生任任何何给给定定的的运运动动轨轨迹迹，或或者者说说，使使从从动动件件和和原动件之间产生任何给定的运动（相对运动）。原动件之间产生任何给定的运动（相对运动）。缺点：缺点：在在实实现现较较复复杂杂的的运运动动规规律律时时，结结构构往往往往不不如如高高副机构简单，因而设计和制造均复杂些。副机构简单，因而设计和制造均复杂些。由由于于低低副副中中间间有有间间隙隙，会会引引起起一一定定的的运运动动误误差差，特特别别是是在在为为了了满满足足复复杂杂的的运运动动而而设设计计
9、成成多多杆杆机机构构时时，运运动动副副增增加加，产产生生的的积积累累误误差差可可能能会会使使运运动动规规律律的的偏差增大。同时，机构自锁的可能性也增加。偏差增大。同时，机构自锁的可能性也增加。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 本本身身能能运运动动的的机机构构在在一一定定的的条条件件下下，由由于于结结构构上上的的原原因因，不不论论驱驱动动力力有有多多大大，机机构构也也不不能能运运动动，这就是自锁的初步概念。这就是自锁的初步概念。用用于于高高速速时时，平平面面连连杆杆机机构构的的惯惯性性力力难难以以平平衡，因此一般只用于低速。衡，因此一般只用于低速。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 学
10、学习习了了平平面面连连杆杆机机构构的的优优缺缺点点后后，使使我我们们对对它它有有了了一一个个清清醒醒的的认认识识，今今后后我我们们在在设设计计时时，就就要要尽尽可可能能地地扬扬长长避避短短。扬扬长长避避短短是是科科学学中中经经常常采采用用的的一一种种手手法法，充充分分地地发发挥挥优优点点，尽尽量量地地抑抑制制缺缺点点，比比如如，在在传传递递的的功功率率较较大大的的情情况况下下我我们们用用低低副副机机构，而运动很复杂时用高副机构。构，而运动很复杂时用高副机构。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 最简单的平面连杆机构是由最简单的平面连杆机构是由一个起始构件和机架组成。它的一个起始构件和机架组成
11、。它的自由度为自由度为1 1，如图所示。这时起，如图所示。这时起始构件既是主动件，也是从动件始构件既是主动件，也是从动件（电动机、鼓风机、电风扇）。（电动机、鼓风机、电风扇）。由三个构件组成的全回转副由三个构件组成的全回转副连杆机构，其自由度为连杆机构，其自由度为0 0，它实，它实际上是一个刚体，因此这种机构际上是一个刚体，因此这种机构是不存在的。是不存在的。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 四杆机构是应用最广泛的四杆机构是应用最广泛的机构，同时它也是组成复杂的机构，同时它也是组成复杂的多杆机构的基础。多杆机构的基础。主要研究、讨论四杆机构主要研究、讨论四杆机构的基本类型、性质及其常用的
12、的基本类型、性质及其常用的基本设计方法。基本设计方法。第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构第二章 平面连杆机构2.1 2.1 铰链四杆机构铰链四杆机构的基本型式和特性的基本型式和特性 如图所示的四杆机构，它有一如图所示的四杆机构，它有一个特点，它所有的运动副全部都是个特点，它所有的运动副全部都是回转副，这种四杆机构叫铰链四杆回转副，这种四杆机构叫铰链四杆机构。机构。定义：定义：全部由回转副联接的四全部由回转副联接的四杆机构称之为杆机构称之为铰链四杆机构铰链四杆机构。机架：机架：在铰链四杆机构中，在铰链四杆机构中，假定某根杆件是固定不动的，这根假定某根杆件是固定不动的，这根固定不运动的杆就称为
13、机架。固定不运动的杆就称为机架。连杆：连杆：与两根连架杆相联的叫连杆。与两根连架杆相联的叫连杆。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 连架杆连架杆：与机架相联的杆就：与机架相联的杆就是连架杆。铰链四杆机构中有两是连架杆。铰链四杆机构中有两根连架杆。根连架杆。曲柄曲柄：能绕固定点旋转：能绕固定点旋转360360的连架杆。连架杆上的固定点只的连架杆。连架杆上的固定点只有一个，有一个，A A和和D D就是与机架相联就是与机架相联的点。的点。摇杆：摇杆：若连架杆只能绕其固定点摆动一个小于若连架杆只能绕其固定点摆动一个小于360360的角度，就称为的角度，就称为摇杆摇杆。2.
14、1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 对于任意一个铰链四杆机构而言，连杆和机对于任意一个铰链四杆机构而言，连杆和机架是必然存在的，而连架杆有可能都是曲柄，有架是必然存在的，而连架杆有可能都是曲柄，有可能都是摇杆，也有可能一个是曲柄，一个是摇可能都是摇杆，也有可能一个是曲柄，一个是摇杆。杆。这样，我们就可以根据曲柄和摇杆存在的情这样，我们就可以根据曲柄和摇杆存在的情况，把况，把铰链四杆机构分成三种类型。铰链四杆机构分成三种类型。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 铰链四杆机构可分为：铰链四杆机构可分为：1 1，曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 ，连架
15、杆一为曲柄，一为摇杆。，连架杆一为曲柄，一为摇杆。2 2，双曲柄机构双曲柄机构 ，连架杆全为曲柄。，连架杆全为曲柄。3 3，双摇杆机构双摇杆机构，连架杆全为摇杆，连架杆全为摇杆 。曲柄摇杆机构是重点，因为其应用极为广泛。曲柄摇杆机构是重点，因为其应用极为广泛。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性双曲柄机构双曲柄机构2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性双摇杆机构双摇杆机构 一、曲柄摇杆机构
16、一、曲柄摇杆机构 如如图图所所示示的的是是颚颚式式碎碎矿矿机机就就是是曲曲柄柄摆摆杆杆机机构构的的一一个个例例子子。在在电电动动机机的的带带动动下下，曲曲柄柄ABAB绕绕A A点点作作圆圆周周运运动动，通通过过连连杆杆BCBC使使摇摇杆杆CDCD不不断断地地摇摇动动，挤压矿石而达到矿石破碎的作用。挤压矿石而达到矿石破碎的作用。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 书书上上图图2-22-2是是牛牛头头刨刨床床的的横横向向自自动动进进给给机机构构，图图2-32-3是是调调整整雷雷达达天天线线仰仰俯俯角角的的机机构构，它它们们都都是是以曲柄摇杆机构作为基础的。以曲柄摇杆机
17、构作为基础的。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 在在这这几几个个例例子子中中，有有一一个个共共同同的的特特点点，曲曲柄柄一一般般都都作作为为主主动动件件（原原动动件件），而而摇摇杆杆则则通通常常作作为为从从动动件件。当当然然，也也有有相相反反的的情情况况，图图示示的的缝缝纫纫机机的的脚脚踏踏机机构构就就是是以以摇摇杆杆为为原原动动件件，而而以以曲曲柄为从动件。柄为从动件。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 下下面面，讨讨论论曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构的的运运动动特特性性、动动力力特特性性 。A A、极限位置、摆角极限位置、摆角 图示的
18、图示的曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构，以以ABAB杆即曲柄作为原动件，杆即曲柄作为原动件，设若它作等角速旋转设若它作等角速旋转，CDCD杆即摇杆作为从动件，它来杆即摇杆作为从动件，它来回地变速摆动。不断地旋转曲柄，我们可以发现，回地变速摆动。不断地旋转曲柄，我们可以发现，曲柄曲柄ABAB在旋转在旋转360360的过程中，的过程中，A A点到点到C C点的距离是点的距离是不断地改变着的。在此过程中，曲柄不断地改变着的。在此过程中，曲柄ABAB和连杆和连杆BCBC有两次共线，处在同一条直线上。而且使有两次共线，处在同一条直线上。而且使ACAC的距离的距离分别为最长和最短。分别为最长和最短。2.1 铰链四
19、杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 当当AB AB 在在ABAB1 1位时，位时，AC AC 最短，最短，ACAC1 1=BCBCABAB 当当AB AB 在在ABAB2 2位时，位时，AC AC 最长，最长，ACAC2 2=BC+ABBC+AB 亦亦即即说说，摇摇杆杆的的C C点点在在任任何何情情况况下下都都不不能能比比C C1 1点点更更靠靠近近定定点点A A；同同样样在在任任何何情情况况下下都都不不能能比比C C2 2点点更更远远离离定定点点A A。换换句句话话说说，C C1 1和和C C2 2两两点点是是动动点点C C的的极极限限位位置置。因因而而，摇摇杆杆CDCD分分
20、别别在在C C1 1D D和和C C2 2D D取取得得极限位置。极限位置。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 摆角：摆角：摇杆在两极限摇杆在两极限位置之间的夹角位置之间的夹角 称之为摇称之为摇杆的摆角。杆的摆角。B:B:急回特性急回特性,急回运动急回运动 进一步研究、分析曲柄进一步研究、分析曲柄在匀角速转动的条件下，摇在匀角速转动的条件下，摇杆杆CDCD摆动速度的变化情况。摆动速度的变化情况。先假定曲柄先假定曲柄ABAB的角速度为的角速度为 等于常数，且是等于常数，且是顺时针的。顺时针的。曲柄曲柄 摇杆摇杆 ABAB1 1ABAB2 2 1 1 t t1 1 C
21、 C1 1DCDC2 2D CD C1 1C C2 2 1 1 t t1 1 ABAB2 2ABAB1 1 2 2 t t2 2 C C2 2D DC C1 1D CD C2 2C C1 1 2 2 t t2 2 2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性注意：1 1=180=180+2 2=180=180 =常数常数 t t1 1=1 1/t t2 2=2 2/C C1 1C C2 2=C=C2 2C C1 1 1 1=2 2 如果我们以如果我们以V V表示表示C C点的线速度，那么，点的线速度，那么，C C点在点在C C1 1和和C C2 2范围内的平均线速度就为：范
22、围内的平均线速度就为：2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 结结论论：在在ABAB旋旋转转360360 的的一一个个周周期期中中，摇摇杆杆CDCD前前进进的的速速度度要要慢慢些些，而而返返回回的的速速度度要要快快些些。这这就就是是曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构著著名名的的急急回回特特性性，即即它它具具有有急急回回运动的性质。运动的性质。急急回回运运动动在在生生产产实实际际中中往往往往是是很很有有用用的的。例例如如在在刨刨床床中中，工工作作行行程程时时，F F 上上升升希希望望V V，这这样样所所要要求求的的电电动动机机功功率率NN，成成本本降降低低。空空行行程程时时，F
23、F，希希望望V V，这这样样使使回回程程的的辅辅助助时时间间t t，提提高工作效率。高工作效率。曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 对对于于任任一一个个曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构，又又怎怎样样知知道道它它的的反反回回速速度度比比进进给给速速度度快快多多少少呢呢？这这就就需需要要有有一一个个评评价价标标准准来来表表示示急急回回特特性性，一一般般我我们们用用行行程程速速比比系数系数K K来表示。来表示。（2-12-1）可可见见，曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构有有无无急急回回运运动动，急急回回运运动动是否显著，最终只取决于最终只取决于是否显著，最终只取决
24、于最终只取决于。是是什什么么呢呢？是是曲曲柄柄在在摇摇杆杆处处于于两两个个极极限限位位置置时所夹的锐角，我们称之为时所夹的锐角，我们称之为极位夹角极位夹角。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 由（由（2-12-1）式，我们可得：）式，我们可得：（2-22-2）注意：注意：增大，增大，K K增大，增大，V V2 2/V V1 1增大。增大。=0=0，K=1K=1，无急回运动。无急回运动。K1K1 在在设设计计具具有有急急回回运运动动的的机机械械时时，一一般般先先给给出出行行程程速比系数速比系数K K，根据根据K K算出算出 进行设计。进行设计。2.1 铰链四杆机构的
25、基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 另另一一个个确确定定极极位位夹夹角角的的例例子子，图图示示为为一一个个偏偏置置式式的的曲曲柄柄滑滑块块机机构构，同同样样，曲曲柄柄ABAB是是原原动动件件，滑滑块块C C 是是从从动动件件，从从动动件件C C 在在其其两两个个极极限限位位置置C C1 1C C2 2时，曲柄所夹的锐角时，曲柄所夹的锐角 就是极位夹角。就是极位夹角。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性对中曲柄滑块对中曲柄滑块机构机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构 摆动导杆机构摆动导杆机构的极位
26、夹角的极位夹角2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 C C传力性能和死点位置传力性能和死点位置 在在一一个个曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构中中，设设若若曲曲柄柄ABAB为为原原动动件件，摇摇杆杆CDCD为为从从动动件件。如如果果忽忽略略连连杆杆的的重重力力和和惯惯性性力力，以以及及运运动动副副的的摩摩擦擦力力。那那么么，连连杆杆所所传传递递的的驱驱动动力力P P 必必然然通通过过连连杆杆BCBC，作作用用到到CDCD摇摇杆杆的的C C点点上上。我我们们可可以以把把P P 分分解解成成沿沿C C点点绝绝对对速速度度方方向向的的P Pt t 和和沿沿摇杆摇杆CD CD 方向的
27、分力方向的分力P P n n。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性两个力的作用：两个力的作用：P Pn n /CD/CD，只只能能对对铰铰链链C C、D D产产生生径径向向压压力力，不不能能做功。做功。P Pt t /V V c c ，它它能能推推动动摇摇杆杆运运动动，是是能能做做功功的的有有效效分分力力。也也就就是是说说，在在P P t t 和和P P n n中中，P P t t 是是有有用用的的需需要的力。要的力。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 如果设如果设P P与与P P n n之之 间的夹角为间的夹角为，那么：，那么：P P
28、t t =P P sinsin 增加，增加，P Pt t 增大，增大，在在P P 相同的条件下，相同的条件下，P Pt t 增增大大，P P n n减减小小，这这就就对对机机构构的的传传动动有有利利。=9090 时时，P Pt t最最大大。反反之之亦亦然然。下下降降，P Pt t下下降降，P P n n减减小小，对对机机构构传传动动就就不不利利，甚甚至至产产生生自自锁锁。=0 0 时时，不不论论P P力力有有多多大大，P Pt t=0 0，机机构构不不能运动。能运动。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 通通常常，我我们们把把 称称为为传传动动角角，而而 的的余余角
29、角 则则称称之之为为压压力力角角。显显然然，所所谓谓压压力力角角就就是是通通过过C C点点的的P P力力和和C C点的绝对速度之间的夹角。点的绝对速度之间的夹角。+=90=90 2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 由由此此可可见见，减减小小，传传动动性性能能越越好好，增增大大，传传动性能越差。动性能越差。因因此此，我我们们还还可可以以用用 来来表表示示曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构的的传传力力性性能能。但但事事实实上上，由由于于在在机机构构中中观观察察 比比观观察察 方方便便，连连杆杆和和摇摇杆杆之之间间的的夹夹锐锐角角正正好好就就是是 。所所以以，在在实实际际应应用用
30、中中，为为度度量量和和观观察察方方便便，一一般般都都以以 来判断连杆机构的传动性能。来判断连杆机构的传动性能。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 由由上上面面的的分分析析可可知知，增增大大，减减小小，机机构构的的传传动动性性能能就就越越不不好好，甚甚至至要要产产生生自自锁锁。因因此此，传传动动角角 不不能能太太小小。但但是是在在机机构构运运转转过过程程中中，传传动动角角是变化的，为了保证机构的正常工作，一般为是变化的，为了保证机构的正常工作，一般为 minmin 40 40 2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 当传递功率当传递功率N
31、N 较大时，传动较大时，传动角角 minmin应取得更大。应取得更大。NN大大，如如果果 减减小小，则则P Pt t 减减小小，P P n n增增大大，损损耗就大。耗就大。因此，因此，N N 较大时，较大时，minmin=50=50。N N 较小时，如仪表机构，较小时，如仪表机构，minmin=40=40。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 下下面面讨讨论论曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构的的传传动动角角是是怎怎样样变化的，进而确定最小传动角处在什么位置。变化的，进而确定最小传动角处在什么位置。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 假设：假设：
32、曲柄和机架即水平线的夹角为曲柄和机架即水平线的夹角为，ABAB=l l1 1,BCBC=l l2 2,CDCD=l l3 3,ADAD=l l4 4过过B B、D D两两点点作作辅辅助助线线，然然后后我我们们得得到到两两个个三三角角形形ABDABD和和BCDBCD。根根据据余余弦弦定定理理我我们们可可以以求求出出传传动角的变化规律。动角的变化规律。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 (2-3)(2-3)显显然然，当当四四根根杆杆件件的的长长度度确确定定之之后后，仅仅与与 角角度有关，而度有关，而 在
33、在（03600360）变化，）变化，=0=0，coscos =1,=1,cosBCDcosBCD最大，最大，BCDBCD最小；最小；=180180，coscos =1,1,cosBCDcosBCD最最小小，BCDBCD最最大。大。注意：注意：是用锐角表示的。是用锐角表示的。当当BCD90BCD90，=BCD=BCD；当当BCD90BCD90，=180=180BCDBCD。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 在学习曲柄摇杆在学习曲柄摇杆机构的传动角机构的传动角 和压力和压力角角 的基础上，我们来的基础上，我们来进一步分析此机构的另进一步分析此机构的另外一种特性。外一
34、种特性。在前面我们讨论问题时，我们都是假设曲柄为在前面我们讨论问题时，我们都是假设曲柄为原动件，摇杆为从动件。现在反过来，假设摇杆为原动件，摇杆为从动件。现在反过来，假设摇杆为原动件，曲柄为从动件，看看会出现一个什么样的原动件，曲柄为从动件，看看会出现一个什么样的问题。问题。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 摇摇杆杆CDCD来来回回摆摆动动，当当它它处处在在极极限限位位置置C C1 1或或C C2 2时时，连连杆杆和和曲曲柄柄共共线线，即即连连杆杆和和曲曲柄柄的的夹夹角角为为零零，这这时时传传动动角角 =0 0，因因为为当当摇摇杆杆为为原原动动件件时时，传传动动
35、角就是连杆和从动件曲柄之间的夹角了。角就是连杆和从动件曲柄之间的夹角了。=0=0，P Pt t=0=0，有用的力等于有用的力等于0 0。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 或或者者说说，P P与与运运动动方方向向，因因而而不不能能做做功功。从从图图上上也也可可以以清清楚楚地地看看出出，P P力力通通过过铰铰链链中中心心A A，对对A A点点不不能能产产生生力力矩矩，因因而而不不能能使使曲曲柄柄ABAB转转动动。当当然然前前提提条条件件是是忽忽视视各各杆杆件件的的重重力力、惯惯性性力力和和运运动动副副的摩擦力。的摩擦力。设设想想机机构构在在这这个个位位置置启启动动，
36、那那么么，不不论论驱驱动动P P有有多多大大，也也不不能能使使曲曲柄柄转转动动。这这个个位位置置就就称称这这为为机机构的构的死点位置。死点位置。此此外外，当当运运动动构构件件通通过过死死点点位位置置时时，如如果果受受到到某某些些突突然然外外力力的的影影响响，从从动动曲曲柄柄就就会会产产生生不不确确定定的运动，可能顺时针回转，也可能逆时针回转。的运动，可能顺时针回转，也可能逆时针回转。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 死死点点位位置置的的存存在在对对很很多多机机构构都都是是有有害害的的，比比如如缝缝纫纫机机，初初学学缝缝衣衣服服的的人人，不不熟熟悉悉缝缝纫纫机机，
37、不不是是踏踏不不动动了了，就就是是踏踏倒倒针针了了，这这就就是是死死点点带带来来的的害害处。处。为为了了克克服服死死点点位位置置对对机机构构的的影影响响，一一般般加加大大曲曲柄柄的的转转动动惯惯量量或或者者加加大大转转动动系系统统的的转转动动惯惯量量，如如缝缝纫纫机机的的上上方方都都要要设设计计一一下下飞飞轮轮，就就可可以以使使机机构构得得到到正正确确的的运运转转，手手扶扶拖拖拉拉机机上上的的大大飞飞轮轮也也是是由由于这个原因而加的。于这个原因而加的。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 然然而而，是是否否死死点点位位置置对对任任何何机机构构都都有有害害呢呢？否否！
38、在有些机构中，恰恰是利用了死点位置。在有些机构中，恰恰是利用了死点位置。图图示示的的铰铰链链四四杆杆夹夹具具机机构构，就就是是利利用用死死点点位位置置保持工件被压紧的。保持工件被压紧的。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 当当我我们们用用手手力力压压手手柄柄把把工工件件夹夹紧紧后后，BCDBCD同同线线。此此时时，如如果果我我们们松松手手，即即F F力力消消失失，夹夹紧紧力力QQ通通过过ABAB杆杆上上的的B B点点传传递递给给C C点点，这这个个力力与与C C点点运运动动方方向向垂垂直直。因因而而CDCD不不能能转转动动，进进而而ABAB就就不不能能转转动动，所
39、所以以工工件件仍仍然然被被夹夹紧紧，若若需需要要松松开开夹夹具具，必必须须向向上扳动手柄，才能取出工件。上扳动手柄，才能取出工件。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性飞机起落架机构飞机起落架机构，飞机起落架飞机起落架2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性二、二、双曲柄机构双曲柄机构和和双摇杆机构双摇杆机构自学，弄懂几个问题：自学，弄懂几个问题：1 1何何谓谓正正平平行行四四边边形形机机构构，反反平平行行四四边边形形机机构构和等腰梯形机构？和等腰梯形机构？2 2它们有何特点。它们
40、有何特点。3 3怎怎样样消消除除正正平平行行四四边边形形机机构构中中死死点点位位置置的的影响。影响。2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性 补充作业：补充作业：找出曲柄滑块机构，导杆机构的找出曲柄滑块机构，导杆机构的、并计算并计算K K。已知：已知：l l1 1=20mm=20mm，l l2 2=60mm=60mm，l l=12mm=12mm，l l3 3=30mm=30mm，l l4 4=100mm=100mm，l l5 5 =70mm=70mm 2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性2.1 铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构的基本型式和特性