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1、平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性1.铰链四杆机构中曲柄存在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，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。条件二：连架杆或机架中最少有一根是最短杆。一、铰链四杆机构中曲柄存在的条件一、铰链四杆机构中曲柄存在的条件第1页/共18页cbda+cadb+-)(badc+-)(曲柄存在条件曲柄存在条件 最短杆与
2、最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；连架杆与机架中必有一杆为最短杆。连架杆与机架中必有一杆为最短杆。第2页/共18页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；第3页/共18页(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。第4页/共18页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。第5页/共18页二二、平面四杆机构的基本特性、平面四杆机构的基本特性1 1 1 1、急回特性、急回特性、急回特性、急回
3、特性 极位夹角极位夹角 当从动摇杆处于左、右当从动摇杆处于左、右 两极限位置时，主动两极限位置时，主动曲曲 柄两位置所夹的锐角柄两位置所夹的锐角摇杆的摆角摇杆的摆角 从动摇杆两极限位从动摇杆两极限位 置间的夹角置间的夹角急回特性急回特性 当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不当曲柄等速转动时，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，通常用同的运动特性。急回特性的相对程度，通常用v2 2 与与v1 1的比值的比值K来衡量，来衡量，K称为行程速比系数。称为行程速比系数。第6页/共18页行程速比系数行程速比系数行程速比系数行程速比系数K K第7页/共18页越大越大K K值就越
4、大，急回特性值就越大，急回特性就越明显。在机械设计时可根就越明显。在机械设计时可根据需要先设定据需要先设定K K值，然后算出值，然后算出值，再由此计算得各构件的长值，再由此计算得各构件的长度尺寸。度尺寸。急回特性在实际应用中广泛急回特性在实际应用中广泛用于单向工作的场合，使空回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。例如牛头刨床滑枕高生产率。例如牛头刨床滑枕的运动。的运动。牛头刨床机构第8页/共18页传动角传动角压力角的余角。压力角的余角。2 2 2 2、压力角和传动角、压力角和传动角、压力角和传动角、压力角和传动角压压力力角角从从动动件件受受力
5、力点点（C C点点）的的受受力力方方向向与与受受力力点点的速度方向之间所夹的锐角。的速度方向之间所夹的锐角。设计条件设计条件如何确定如何确定minmin？第9页/共18页在在ABD和和BCD中，分别有中，分别有式中，式中，。联立求解得联立求解得如何确定铰链四杆机构的最小传动角？第10页/共18页压力角的余角是连杆与摇杆所夹锐角，称为传动角。由于更便于观察，所以通常用来检验机构的传力性能。传动角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min。一般可取min40，重载高速场合取min50。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B
6、1点或B2点位置。第11页/共18页3 3 3 3、死点位置、死点位置、死点位置、死点位置从Ft=F cos知，当压力角=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。曲柄摇杆机构曲柄滑块机构当从动曲柄AB与连杆BC共线时，出现压力角=90，传动角=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。第12页/共18页死点位置死点位置在摇杆在摇杆CDCD为主为主动件的曲柄摇杆机构中，动件的曲柄摇杆机构中，连杆连杆BCBC与从动曲柄与从动曲柄ABAB出现出现两次共线的位置。两次共线的位置。特征特征=0=0（=9
7、0=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。第13页/共18页四杆机构是否存在止点，取决于从动件是否与连杆共线。四杆机构是否存在止点，取决于从动件是否与连杆共线。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第14页/共18页顺利通过死点位置的措施顺利通过死点位置的措施：利用系统的惯性；利用系统的惯性；利用特殊机构利用特殊机构蒸汽机车驱动轮联动机构蒸汽机车驱动轮联动机构 利用机构错位排列利用机构错位排列缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构利用惯性利用惯性止点的存在对机构运动是不利的，应尽量避免出现止点。止点的存在对机构运动是不利的，应尽量避免出现止点。死点的缺陷死点的缺陷第15页/共18页死点的利用死点的利用快速夹具快速夹具飞机起落架飞机起落架第16页/共18页第17页/共18页