1、 2-2 铰链四杆机构的特性 运动特性 传力特性 一一. . 铰链四杆机构铰链四杆机构有整转副的条件有整转副的条件一一. .整转副整转副：两构件能相对转动相对转动360360的转动副。二.研究整转副之目的：具有整转副整转副的铰链四 杆机构才可能存在曲柄可能存在曲柄。三三. .具有整转副的条件具有整转副的条件: 取决于各杆的相对长度。四四. .获得铰链四杆机构三种基本型式的方法获得铰链四杆机构三种基本型式的方法图213。图2-13具有整转副的条件曲柄整周转动的连架杆摇（摆）杆往复摆动的连架杆注意观察运动链各构件间的运动关系。ACDB该机构具有两个整转副A、B(能整周转动的转动副）两个摆动副C、D
2、(只能作摆动的转动副）ACDB具有两个整转副的条件?adcb设：各杆长a,b,c,d.ACDBadcba+b c+d曲柄与连杆拉直共线ACDBadcba+bc+dc d+ b-ad c + b-ac+ a d+ b；d + a c + b曲柄与连杆重叠共线ACDBadcbc+ a d+ b；d + a c + bACDBadcba+b c+d以上各式两两相加得： a b ；a c ；a d。ACDBadcbb + a c+dc+ a d+ b；d + a c + bACDBadcba b ；a c ；a d。1，具有两个整转副的构件为机构中的最短杆；2，最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆之和
3、。ACDBadcbACDBadcb1 1，最短杆与最长杆之和小于或等于其它两，最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆之和杆之和( (称为杆长之和条件）。称为杆长之和条件）。2 2，具有两个整转副的构件为机构中的最短，具有两个整转副的构件为机构中的最短杆；（杆；（即整转副在最短杆上整转副在最短杆上，且成对成对出现）机构具有两个整转副的条件获得铰链四杆机构三种基本型式的方法1 1，有整转副存在，有整转副存在2 2，最短杆为连架杆或机架，最短杆为连架杆或机架 曲柄存在条件ADCB 若以BC构件为机架，观察各转动副的运动性质已知：最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆之和A,B 仍为整转 副C,D仍为摆动
4、副ACDBACDB运动副的性质不随机架变更而改变运动副的性质不随机架变更而改变 低副运动的可逆性。低副运动的可逆性。ACDBAD（或BC）为机架得曲柄摇杆机构ACDBAB为机架得双曲柄机构ACDBDC为机架得双摇杆机构推论推论：当铰链四杆机构中各杆尺寸不满足杆长之和条件时，不论以何杆为机架只能得到双摇杆机构。铰链四杆机构型式判别表铰链四杆机构型式判别表杆长关系机架条件 机构型式 最短杆+最长杆其余两杆之和 最短杆为连架杆 曲柄摇杆机构 最短杆为机架 双曲柄机构 最短杆为连杆 双摇杆机构 最短杆+最长杆其余两杆之和任一杆为机架 双摇杆机构 课堂练习练习1：1)判断该机构有无整转副?2)分别以AB
5、 、BC、DC 、AD为机架,能得到什么类型的机构?407090110ABCD练习2：如图，已知：a=70, b=90, d=40; 问c 取何值时，该机构为双曲柄机构?(根据双曲柄机构存在条件)adcbABCD二.急回特性 (1) 急回运动:当曲柄当曲柄ABAB为原动件时为原动件时,从动件摇杆在空回行程时产生急回。 (2) 极位夹角 (3) 行程速比系数K(描述急回运动特性)图24 CBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdACDBacbdCBADdCBADdC2ADd机构的远极位B2ADdC2B2v2机构的远极位BADdv
6、2C2机构的远极位BADdv2C2C2机构的远极位BADdv2C2机构的远极位BADdv2C2机构的远极位ADdv2C12机构的近极位C2B2B1摆角机构的远极位摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄所夹的锐角极位夹角ADdC1C2B2B1急回运动急回运动设：摇杆由设：摇杆由C1DC2D为工作行程为工作行程C2DC1D为空回行程为空回行程摇杆由摇杆由BADdC2V1C1CBADdC2v22V1CBADdC2V1CBADdC2V1ACDacbdC2V1CBADdC2V1BADdC2V11 ( t1）B2B1C1工作行程时间：工作行程时间：t1ADdC2B2v2空回行程空回行程BADdv2C2BADdv
7、2C2BADdv2C2BADdv2C2ADdv2C12 ( t2）C2B2B1空回行程时间：空回行程时间：t2ADdC2v22（ t2）V11（ t1）B2B1C1因为1（ t1） 2（ t2）；所以v2 v1，两速度之比：k= v2 / v1=（s/t2）/（s/ t1）= t1/ t2 =(1800+)/(1800-).K为行程速比系数，或称行程速度变化系数。弧长SADdC2v22（ t2）V11（ t1）B2B1C1行程速比系数k ，表示从动件的空行程平均速度与其工作行程平均速度之比。k=(1800+)/(1800-).或= 1800(k-1)/(k+1).= 1800(k-1)/(k+
8、1).设计这种机构时，通常根据给定的K值算出角作为已知的运动条件。当K=1 时， 0，机构无急回特性；当K 10,，机构有急回特性。其中K=3 时， 90；当K 3时，为钝角。工程中一般K 2，故常为锐角。三三. . 压力角和传动角压力角和传动角 (描述传力性能)(1) 定义压力角压力角-作用在从动件上的驱动力作用在从动件上的驱动力F F与该力与该力作用点绝对速度之间所夹的锐角作用点绝对速度之间所夹的锐角。ACDBl1l3l2l4CBADd作用在从动件CD上的力FFCBADdVcFFFF沿C点速度Vc方向的投影F有效分力F沿从动件DC方向的投影F无效分力CBADdVcFFFCBADdVcFFF
9、F=FCos ; , FF=FSin ; , F 的值可衡量机构传力性能的好坏。CBADdVcF压力角从动件受力方向与受力点速度方向所夹的锐角。FFCBADdVcF压力角从动件受力方向与受力点速度方向所夹的锐角。与压力角互余的角称为传动角。传力性能好。FF传动角传动角连杆与摇杆CD之间所夹的锐角(是的余角)。传力性能好CBADd机构的 ，随机构的位置变化。机构的最小传动角min在哪里?CBADd 与 对应，当B、D间的距离达到极值时， 有极值。CBADdminabcAB与AD内共线时有min，其对应的压力角，传动角。CBADdminabcmin=arccos b2+c2-(d-a) 2/(2b
10、c) = min CBADdmaxabcAB与AD外共线时有max，其对应的压力角，传动角。CBADdmaxabcmax=arcCos b2+c2-(d+a) 2/(2bc) = 1800-max BCADdmaxabcmax=arcCos b2+c2-(d+a) 2/(2bc) = 1800-max CBADdminabcmin = arcCos b2+c2-(d-a) 2/(2bc) = min 外共线内共线取与两者中的较小值为最小传动角 min = ， minBCADdmaxabcCBADdminabc外共线内共线最小传动角出现在曲柄与机架共线的两位置之一。min位置的确定：曲柄与机架两
11、次共线的位置。min值：对于一般机械，通常取min40。四四. . 死点位置死点位置ADCB图25(缝纫机踏板机构) ADCBADCBADCBDCBADCBADCBADCBADCBAADCBADCBADCBACBDDCBADCBADCBADCBACBDDAABCDD连杆BC与从动件曲柄AB共线，机构位于两个死点位置。靠轮的惯性或手动脱离死点位置。摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，此时机构不能运动.或运动不确定。称此位置为： 死点死点ADBCFVB机构在死点位置时，如果发生运动，其从动件运动方向不定。死点位置的功能分合闸机构搬动手柄使触头接上。触头FACBD弹簧拉力死点位置的功能ABCD弹簧拉力FFQFB在力的作用下手柄不会自动松脱。作者：潘存云教授作者：潘存云教授工件工件ABCD1234PABCD1234工件工件P钻孔夹具钻孔夹具=0=0TABDC飞机起落架飞机起落架ABCD=0=0F死点位置的功能 作业： 21； 23； 25
