第二章 平面连杆机构

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。
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
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，
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。
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
（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，
§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。
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。
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
➢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。
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
止点的利弊
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
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
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
§2.2 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