第2章 平面连杆机构及设计 2.1 概 述
连杆机构：各构件之间用低副和刚性构件连接起来实行运动传递
的机构。如图2-1
分为平面连杆机构和空间连杆机构 。 连杆机构由连架杆，连杆和机架组成。
平面连杆机构的特点：
2.2平面连杆机构的基本类型和结构特点： 由于连杆机构的构件一般呈杆状，也以其构件的数量称为多杆机构。
平面杆机构是最基本最常用的连杆机构。 一、平面连杆机构的基本类型：
1) 曲柄摇杆机构 2）双曲柄机构 3）双摇杆机构 二、平面连杆机构演化
1) 转动副转化为移动副 如图2-8 2）取不同的构件为机架 如图2-11 3）变换构件的形态 如图2-12 4）扩大转动副的尺寸 如图2-10
2.3平面连杆机构的传动特性与运动规律 2.3.1平面连杆机构的运动特性：
（1）判定铰链四杆机构存在整周回转构件的Grashoff定理（简称曲柄存在条件）：如图2-6
CC'a + d ≤ b + c bB b ≤ d – a + c cC\ c ≤ d – a + b aB'ω a ≤ c a + b ≤ c + d DB\dA a ≤ b a + c ≤ b + d a ≤ d a + d ≤ b + c
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在全铰链四杆机构中，如果最短杆与最长杆杆长之和小于或等于其余两杆杆长之和，则必然存在作整周转动的构件。若不满足上述条件，即最短杆与最长杆杆长之和大于其余两杆杆长之和，则不存在作整周转动的构件。 （2）四杆机构从动件的急回特性：如图2-25
四杆机构从动件的回程所用时间小于工作行程所用的时间，称为该机构急回特性。
急回特性用行程速比系数K表示。 C\K?v2v1?t1t2??1?2
aAB\BbθB'C 极位夹角θ—— 从动摇杆位于两
ωcC'dD极限位置时，原动件两位置所夹锐角。 θ越大，K越大，急回特性越明显。
2.3.2平面连杆机构的传力特性：
1． 传动角与压力角：如图2-28 在机构处于某一定位置时，从动件上作用力与作用点绝对速度方向所夹的锐角 ? 称为压力角。
压力角的余角 ?（ ? = 90°— ?） 作为机构的传力特性参数，故称为传动角。
在四杆机构运动过程中，压力角和传动角是变化的，为使机构具有良好的传力特性应使压力角越小越好，传动角越大越好。
通常规定： ?max ≤ [ ? ] —— 许用压力角 或 ?min ≤ [ ? ] —— 许用传动角
最小传动角 ? min 出现的位置：
曲柄与机架的两个共线位置，如图2-28(a)
BPnC2BCδmaxδδγαPtC1minPωAB1D
214 同理，曲柄滑块机构最小传动角 如图2-28(b) 出现在曲柄与导路垂直位置。
2. 机构工作的死点及力的增益 如图2-29
当机构在运动过程中，出现传动角为零时（或压力角为90°），由于Pt = 0，则无论P力多大，均不能驱动从动件运动。这种“顶死”的现象称为机构的死点位置。
死点出现在两类机构中:
(1)曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构和曲柄导杆机构中，作往复运动的构件为主动件时，曲柄与连杆共线位置会出现死点。 (2)平行四边形机构中 ，当主动曲柄与机架共线时，连杆也与输出曲柄与机架重合，从动件曲柄上传动角等于零，它将可能朝两个方向转动，也称为死点位置（运动不确定位置）。 3.机械增益 M.D
机械中输出力矩(或力)与输入力矩(或力)之比值称为机构的机械增益。
2.3.3平面连杆机构的运动分析 ：
由于机构是由单杆构件（通常为原动件）和基本杆组所组成故通过对基本杆组进行运动分析，便可得到整个机构的运动情况。
1）杆组法：
运用单杆构件和Ⅱ级杆组运动分析的解析式编制的子程序，即可对较复杂的多杆Ⅱ级机构进行运动分析。 步骤：
（1）建立坐标系 （2）拆杆组 （3）确定模式系数 （4）画流程图 （5）编制主程序
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多媒体教学讲义第二章(1)
