机械设计基础11平面连杆机构.ppt

第第1111章章 平面连杆机构平面连杆机构 11.1 11.1 铰链四杆机构铰链四杆机构 11.11.1.1 1.1 铰链四杆机构的类型及应用铰链四杆机构的类型及应用 11.11.1. 1.2 2 铰链四杆机构类型的判别铰链四杆机构类型的判别 11.2 11.2 具有一个移动副的平面四杆机构具有一个移动副的平面四杆机构 11.11.2. 2.1 1 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 1111. .2. 2.2 2 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 11.3 11.3 偏心轮机构和平面多杆机构偏心轮机构和平面多杆机构 11.11.3. 3.1 1 偏心轮机构偏心轮机构 11.11.3. 3.2 2 平面多杆机构平面多杆机构 11.4 11.4 平面四杆机构的运动特性平面四杆机构的运动特性 11. 11.4. 4.1 1 曲柄摇杆机构的运动特性曲柄摇杆机构的运动特性 11. 11.4. 4.2 2 曲柄滑块机构的运动特性曲柄滑块机构的运动特性 11.4.3 11.4.3 曲柄摆动导杆机构的运动特性曲柄摆动导杆机构的运动特性 11.5 11.5 曲柄摆动导杆机构的运动特性曲柄摆动导杆机构的运动特性 11.5.1 11.5.1 按给定的连杆长度和位置设计平面四杆机构按给定的连杆长度和位置设计平面四杆机构 11.5.2 11.5.2 按给定的行程速度变化系数设计平面四杆机构按给定的行程速度变化系数设计平面四杆机构 本章本章习题习题习题习题 11.1 11.1 铰链四杆机构铰链四杆机构 11.11.1. 1.1 1 铰链四杆机构的类型及应用铰链四杆机构的类型及应用 根据连架杆的不同运动形式，铰链四杆机构可分为曲柄摇杆机 构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本类型。 1 1曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 两个连架杆中一个为曲柄另一个为摇杆的四杆机构，称为曲柄两个连架杆中一个为曲柄另一个为摇杆的四杆机构，称为曲柄 摇杆机构，如图摇杆机构，如图11.111.1所示。其中构件所示。其中构件1 1是曲柄，构件是曲柄，构件3 3是摇杆。是摇杆。 图11.1 铰链四杆机构 图11.2 雷达天线俯仰角调整机构图 11.1.1 11.1.1 铰链四杆机构的类型及应用铰链四杆机构的类型及应用 2 2双曲柄机构双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。在图两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。在图11.411.4所所 示的惯性筛机构中，由构件示的惯性筛机构中，由构件1 1、2 2、3 3、6 6构成的铰链四杆机构为双构成的铰链四杆机构为双 曲柄机构。主动件曲柄曲柄机构。主动件曲柄1 1匀速转动，从动曲柄匀速转动，从动曲柄3 3则作周期性变速回则作周期性变速回 转运动，通过连杆转运动，通过连杆4 4使筛子在往复运动中具有所需的加速度，从使筛子在往复运动中具有所需的加速度，从 而达到筛分物料的目的而达到筛分物料的目的。 图11.4 惯性筛机构 2 2双曲柄机构双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若对边的长度相等而且平行在铰链四杆机构中，若对边的长度相等而且平行, ,该机构称为平行该机构称为平行 四边形机构。如图四边形机构。如图11.511.5所示，不论以哪个构件为机架，平行四边所示，不论以哪个构件为机架，平行四边 形机构都是双曲柄机构。形机构都是双曲柄机构。 3 3双摇杆机构双摇杆机构 两个连架杆均为摇杆的铰链四杆两个连架杆均为摇杆的铰链四杆 机构称为双摇杆机构。图机构称为双摇杆机构。图11.911.9所所 示的鹤式起重机中的四杆机构即示的鹤式起重机中的四杆机构即 为双摇杆机构。当主动件摆动时为双摇杆机构。当主动件摆动时 ，从动摇杆也随之摆动，而且可，从动摇杆也随之摆动，而且可 以通过设计找到连杆上某点的运以通过设计找到连杆上某点的运 动轨迹近似为水平直线。动轨迹近似为水平直线。 图11.5 平行四边形机构 图11.9 鹤式起重机 11.1.2 11.1.2 铰链四杆机构的类型及应用铰链四杆机构的类型及应用 1 1 曲柄存在的条件曲柄存在的条件 在图在图11.1111.11所示的铰链四杆机构中，各杆长度分别为所示的铰链四杆机构中，各杆长度分别为 、 、 、 ， 杆杆1 1、杆、杆3 3为连架杆、杆为连架杆、杆2 2为连杆、杆为连杆、杆4 4为机架，如果连架杆为机架，如果连架杆1 1能作整能作整 周回转，即为曲柄，那么周回转，即为曲柄，那么1 1必须能顺利通过与机架必须能顺利通过与机架4 4共线的两个位置共线的两个位置 和。和。 当曲柄处于当曲柄处于 位置时，形成位置时，形成 ，可，可 得得 处于位置时处于位置时 ，形成，形成 ，可得，可得 ， ， 由分析表明，在铰链四杆机构中，连架杆由分析表明，在铰链四杆机构中，连架杆1 1成为曲柄的条件如下：成为曲柄的条件如下： (1)(1)连架杆连架杆1 1是最短杆是最短杆(2)(2)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余 两杆长度之和。两杆长度之和。 图11.11 铰链四杆机构曲柄存在条件的分析 11.1.2 11.1.2 铰链四杆机构的类型及应用铰链四杆机构的类型及应用 2 2铰链四杆机构类型的判断铰链四杆机构类型的判断 若最短杆与最长杆长度之和小于或等于另外两杆长度之和，则若最短杆与最长杆长度之和小于或等于另外两杆长度之和，则 (1) (1) 当最短杆为连架杆时，该机构是曲柄摇杆机构。当最短杆为连架杆时，该机构是曲柄摇杆机构。 (2) (2) 当最短杆为机架时，该机构是双曲柄机构。当最短杆为机架时，该机构是双曲柄机构。 (3) (3) 当最短杆为连杆时，该机构是双摇杆机构。当最短杆为连杆时，该机构是双摇杆机构。 若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，因机构中若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，因机构中 不可能有曲柄存在，故不论取任何构件为机架，都是双摇杆机不可能有曲柄存在，故不论取任何构件为机架，都是双摇杆机 构。构。 若构件的长度具有特殊的关系，如不相邻的杆长两两分别相等若构件的长度具有特殊的关系，如不相邻的杆长两两分别相等 ，该机构不论以哪个杆件为机架，都是双曲柄机构，该机构不论以哪个杆件为机架，都是双曲柄机构( (平行四杆机平行四杆机 构或反向双曲柄机构构或反向双曲柄机构) )。 11.2 11.2 具有一个移动副的平面四杆机构具有一个移动副的平面四杆机构 11.1.2 11.1.2 铰链四杆机构的类型及应用铰链四杆机构的类型及应用 在图在图11.12(11.12(a)a)所示的曲柄摇杆机构中，摇杆所示的曲柄摇杆机构中，摇杆3 3上上C C点的运动轨迹是以点的运动轨迹是以D D 为圆心、为圆心、CDCD长为半径的圆弧长为半径的圆弧 。若杆。若杆3 3长度增至无穷大，则如图长度增至无穷大，则如图 11.12(11.12(b)b)所示，所示， C C 点轨迹变为直线点轨迹变为直线 。于是摇杆。于是摇杆3 3演化为直线运动演化为直线运动 的滑块，原曲柄摇杆机构中的转动副演化为图的滑块，原曲柄摇杆机构中的转动副演化为图11.1211.12c c所示的曲柄滑所示的曲柄滑 块机构。块机构。 若点若点C C运动轨迹运动轨迹A A正对曲正对曲 柄转动中心，则称为对柄转动中心，则称为对 心曲柄滑块机构如图心曲柄滑块机构如图 11.12(11.12(c)c)所示；若所示；若C C点运点运 动轨迹动轨迹 的延长线与曲的延长线与曲 柄转动中心柄转动中心A A之间存在偏之间存在偏 距距ee如图如图11.12(11.12(d)d)所示所示 ，则称为偏置曲柄滑块，则称为偏置曲柄滑块 机构机构 。 11.1.2 11.1.2 铰链四杆机构的类型及应用铰链四杆机构的类型及应用 导杆机构可以看成是通过改变曲柄滑块机构中的固定构件演化而来导杆机构可以看成是通过改变曲柄滑块机构中的固定构件演化而来 的。演化后能在滑块中作相对移动的构件的。演化后能在滑块中作相对移动的构件 图图11.14(b)11.14(b)、(c)(c)、(d)(d)中中 的构件的构件44称为导杆。根据导杆的运动特征，导杆又分为四种类型。称为导杆。根据导杆的运动特征，导杆又分为四种类型。 1 1曲柄转动导杆机构曲柄转动导杆机构 在图在图11.14(b)11.14(b)中，以杆中，以杆1 1为机架为机架 ，由于杆的长度，由于杆的长度 ，因此杆，因此杆 2 2和杆和杆4 4都可以作整周转动。这种都可以作整周转动。这种 具有一个曲柄和一个能作整周转具有一个曲柄和一个能作整周转 动导杆的四杆机构称为曲柄转动动导杆的四杆机构称为曲柄转动 导杆机构。导杆机构。 图图11.1511.15所示的小所示的小 型刨床机构简图中，采用的就是型刨床机构简图中，采用的就是 由杆由杆1 1、2 2、3 3、4 4组成的曲柄转动组成的曲柄转动 导杆机构。导杆机构。 (a) 曲柄滑块机构 (b) 曲柄转动导杆机构 图11.15 曲柄转动导杆机构在小型刨床机构中的应用 2 2 曲柄摆动导杆机构曲柄摆动导杆机构 在图在图11.14(11.14(b)b)中，如果杆的长度中，如果杆的长度 ，那么机构演化成图，那么机构演化成图 11.16(11.16(a)a)所示的曲柄摆动导杆机构。图所示的曲柄摆动导杆机构。图11.16(11.16(b)b)所示为曲柄所示为曲柄BCBC摆动摆动 导杆机构在电器开关中的应用。当曲柄处于图示位置时，动触点导杆机构在电器开关中的应用。当曲柄处于图示位置时，动触点4 4 和静触点和静触点1 1接触，当接触，当BCBC偏离图示位置时，两触点分开。偏离图示位置时，两触点分开。 (a) 曲柄摆动导杆机构 (b) 曲柄摆动导杆机构在电器开关中的应用 图图11.16 11.16 曲柄摆动导杆机构曲柄摆动导杆机构 3 3移动导杆机构移动导杆机构 在图在图11.14(11.14(c)c)中，以构件中，以构件3 3为机架，便得到移动导杆机构。图为机架，便得到移动导杆机构。图 11.17(11.17(b)b)所示的抽水唧筒就是移动导杆机构的应用实例。所示的抽水唧筒就是移动导杆机构的应用实例。 (c) 移动导杆机构 d) 摆动导杆滑块机构 图11.14 曲柄滑块机构向导杆机构的演化 a) 移动导杆机构 (b) 抽水唧筒 图11.17 移动导杆机构的应用实例 4 4摆动导杆滑块机构摆动导杆滑块机构 在图在图11.14(11.14(d)d)中，以杆中，以杆2 2为机架，便得到摆动导杆滑块机构。图为机架，便得到摆动导杆滑块机构。图 11.1811.18所示的汽车自动卸料机构用的就是摆动导杆滑块机构。所示的汽车自动卸料机构用的就是摆动导杆滑块机构。 ( (a) a) 摆动导杆滑块机构摆动导杆滑块机构 ( (b) b) 汽车自动卸料机构汽车自动卸料机构 图11.18 汽车自动卸料机构 11. 3 11. 3 偏心轮机构和平面多杆机构偏心轮机构和平面多杆机构 11.3.1 11.3.1 铰链四杆机构的类型及应用铰链四杆机构的类型及应用 偏心轮机构实际上也是由铰链四杆机构演化而来的。偏心轮机构实际上也是由铰链四杆机构演化而来的。 在图在图11.19(11.19(a)a)所示的曲柄摇杆机构中，回转副所示的曲柄摇杆机构中，回转副B B是由曲柄上的销轴与连杆上的是由曲柄上的销轴与连杆上的 轴孔所组成的，当曲柄轴孔所组成的，当曲柄ABAB的长度较小，而销轴上又要承受较大载荷时，将销的长度较小，而销轴上又要承受较大载荷时，将销 轴直径加大，则连杆的轴孔也必须相应地加大。当曲柄的销轴直径加大到大轴直径加大，则连杆的轴孔也必须相应地加大。当曲柄的销轴直径加大到大 于曲柄于曲柄ABAB的长度时，则连杆的轴孔的长度时，则连杆的轴孔B B就形成了环状，曲柄就形成了环状，曲柄ABAB变成为一个仍然绕变成为一个仍然绕 点转动而几何中心为点转动而几何中心为B B的圆盘的圆盘( (也就是偏心轮也就是偏心轮) )，如图，如图11.19(11.19(b)b)所示。虽然结构所示。虽然结构 形状改变了，但由于杆件形状改变了，但由于杆件ABAB、BCBC、CDCD、ADAD的长度均未改变，因此各构件间的的长度均未改变，因此各构件间的 相对运动关系均未改变。点相对运动关系均未改变。点B B到到A A点的距离称为偏心距，它等于曲柄的长度。点的距离称为偏心距，它等于曲柄的长度。 这种偏心轮机构适用于曲柄短、受力大的场合。这种偏心轮机构适用于曲柄短、受力大的场合。 (a) 曲柄摇杆机构 (b) 偏心轮机构 11.3.2 11.3.2 平面多杆机构平面多杆机构 平面四杆机构是平面连杆机构的基本形式。在实际应用中，常平面四杆机构是平面连杆机构的基本形式。在实际应用中，常 将多个平面四杆机构组合在一起，构成平面多杆机构，以满足将多个平面四杆机构组合在一起，构成平面多杆机构，以满足 各种不同的工作要求。图各种不同的工作要求。图11.411.4所示的惯性筛机构便是由构件所示的惯性筛机构便是由构件1 1、 2 2、3 3、6 6组成的双曲柄机构和由构件组成的双曲柄机构和由构件3 3、4 4、5 5、6 6组成的曲柄滑块组成的曲柄滑块 机构组合而成的六杆机构，图机构组合而成的六杆机构，图11.1511.15也是平面多杆机构的应用实也是平面多杆机构的应用实 例。例。 11. 4 11. 4 平面四杆机构的运动特性平面四杆机构的运动特性 11.4.1 11.4.1 曲柄摇杆机构的运动特性曲柄摇杆机构的运动特性 1 1急回特性急回特性 在图在图11.2011.20所示的曲柄摇杆机构中，当曲柄所示的曲柄摇杆机构中，当曲柄ABAB为主动件并作整周为主动件并作整周 转动时，摇杆转动时，摇杆CDCD作往复摆动。当曲柄作往复摆动。当曲柄ABAB转到转到 的位置时，摇杆的位置时，摇杆 CDCD达到右极限达到右极限 位置，曲柄与连杆拉直共线；当曲柄转到位置位置，曲柄与连杆拉直共线；当曲柄转到位置 时，摇杆达到左极限位置，曲柄与连杆重叠共线。从动件摇杆时，摇杆达到左极限位置，曲柄与连杆重叠共线。从动件摇杆 处于两极限位置时，曲柄对应两个位置所夹的锐角处于两极限位置时，曲柄对应两个位置所夹的锐角称为极位称为极位 夹角夹角。 当曲柄沿顺时针方向以等角速度当曲柄沿顺时针方向以等角速度 由位置由位置 转到转到 时，其转角时，其转角 ，所用时间为，所用时间为 ，与此同，与此同 时，摇杆由位置时，摇杆由位置 摆到摆到 ，其摆角为，其摆角为 ，C C点点 的平均速度的平均速度 ；当曲柄继续由位置；当曲柄继续由位置 转到时转到时 ，其转角为，其转角为 ，所用时间为，所用时间为 ，这时摇杆由位置，这时摇杆由位置 摆到摆到 ，摆角仍为，摆角仍为 ，C C 点的平均速度点的平均速度 ；显然；显然 。 图11.20 曲柄摇杆机构的急回特性 图11.20 曲柄摇杆机构的急回特性 摇杆由位置摇杆由位置 摆到摆到 这一过程称为工这一过程称为工 作行程，摇杆由位置摆到这一过程称为作行程，摇杆由位置摆到这一过程称为 返回空行程。通常把摇杆返回空行程速返回空行程。通常把摇杆返回空行程速 度大于工作行程速度这一运动特性，称度大于工作行程速度这一运动特性，称 为急回特性。为了表示急回特性的相对为急回特性。为了表示急回特性的相对 程度，引入行程速度变化系数程度，引入行程速度变化系数 K K ，即即 (11.4) (11.4) 显然，显然， 值越大，机构急回特性越显著。值越大，机构急回特性越显著。 值与极位夹角值与极位夹角 有关。有关。 越大，越大， 值越大；当值越大；当 时，时， ，机构无急回特性。由以上分析，机构无急回特性。由以上分析 可以看出，曲柄摇杆机构有急回特性的条件是：极位夹角可以看出，曲柄摇杆机构有急回特性的条件是：极位夹角 不等不等 于于0 0。由式。由式(11.4)(11.4)可得极位夹角可得极位夹角 K K K KK K 2 2压力角和传动角压力角和传动角 11.4.1 11.4.1 曲柄摇杆机构的运动特性曲柄摇杆机构的运动特性 在图在图11.2111.21所示的曲柄摇杆机构中所示的曲柄摇杆机构中 ，曲柄，曲柄ABAB是主动件。忽略各杆的是主动件。忽略各杆的 质量、惯性力和运动副中的摩擦质量、惯性力和运动副中的摩擦 力，则连杆力，则连杆BCBC是二力共线的构件是二力共线的构件 。从动件。从动件CDCD上上 C C 点的受力方向和该点的受力方向和该 点的速度方向之间所夹的锐角点的速度方向之间所夹的锐角 ，称为机构在该点处的压力角。，称为机构在该点处的压力角。 将力将力 F F 分解为相互垂直的两个分力分解为相互垂直的两个分力 F Ft t 和和 F Fn n ， F Ft t 的方向与铰链的方向与铰链 C C 点的速点的速 度方向度方向 v vc c 一致，一致， F Fn n 的方向沿着的方向沿着CDCD杆的方向并与杆的方向并与 F Ft t 的方向垂直，则有的方向垂直，则有 图11.21 曲柄摇杆机构的压力角和传动角 式中：式中： F Ft t 推动从动件推动从动件CDCD运动的有效力，对从动件产生有效转矩；运动的有效力，对从动件产生有效转矩； F F n n 铰链附加压力，加速铰链的摩擦磨损，是有害力。铰链附加压力，加速铰链的摩擦磨损，是有害力。 11.4.1 11.4.1 曲柄摇杆机构的运动特性曲柄摇杆机构的运动特性 2 2压力角和传动角压力角和传动角 为了便于度量和分析，工程上常用压力角的余角为了便于度量和分析，工程上常用压力角的余角 来分来分 析机构的传力性能，称为传动角。显然，析机构的传力性能，称为传动角。显然， 越大，机构的传力性越大，机构的传力性 能越好。在机构的运动过程中，传动角能越好。在机构的运动过程中，传动角 的大小是变化的。为了的大小是变化的。为了 保证机构具有良好的传力性能，需要限制最小传动角保证机构具有良好的传力性能，需要限制最小传动角 ，以免，以免 传动效率过低或机构出现自锁。对于一般机械，通常应使传动效率过低或机构出现自锁。对于一般机械，通常应使 ；对于高速和大功率传动机械，应使；对于高速和大功率传动机械，应使 。 对于曲柄摇杆机构，可以证明，在曲柄与机架拉直共线或重叠对于曲柄摇杆机构，可以证明，在曲柄与机架拉直共线或重叠 共线的两个位置之一，是机构的最小传动角共线的两个位置之一，是机构的最小传动角 。 11.4.1 11.4.1 曲柄摇杆机构的运动特性曲柄摇杆机构的运动特性 3 3死点死点 在在图图11.2011.20所示的曲柄摇杆机构中，以摇杆所示的曲柄摇杆机构中，以摇杆3 3为主动件，曲柄为主动件，曲柄1 1为从为从 动件，机构将摇杆的往复运动转变为曲柄的整周转动。当摇杆动件，机构将摇杆的往复运动转变为曲柄的整周转动。当摇杆3 3依依 次摆到两个极限位置次摆到两个极限位置 C C1 1D D 和和 C C2 2D D 时，曲柄时，曲柄1 1与连杆与连杆2 2共线，摇杆共线，摇杆3 3通过通过 连杆连杆2 2施加在曲柄施加在曲柄1 1上的力正好通过曲柄的转动中心上的力正好通过曲柄的转动中心 A A ，该力对该力对 A A 点点 不产生转矩，因此不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点。不产生转矩，因此不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点。 由此可见，机构有无死点决定于从动件与连杆能否共线。由此可见，机构有无死点决定于从动件与连杆能否共线。 图图11.22 11.22 零件夹紧机构零件夹紧机构 1夹头 2零件 3手柄 11.4.2 11.4.2 曲柄摇杆机构的运动特性曲柄摇杆机构的运动特性 1 1急回特性急回特性 图图11.23(11.23(a)a)所示的对心曲柄滑块机构，由于极位夹角所示的对心曲柄滑块机构，由于极位夹角 ，即，即 ，滑块，滑块3 3的工作行程和返回行程平均速度相等，所以机构无急回的工作行程和返回行程平均速度相等，所以机构无急回 特性。而图特性。而图11.23(11.23(b)b)所示的偏置曲柄滑块机构，因其极位夹角所示的偏置曲柄滑块机构，因其极位夹角 时，时，K K1 1，所以机构有急回特性。所以机构有急回特性。 (a) 对心曲柄滑块机构 (b) 偏置曲柄滑块机构 图11.23 曲柄滑块机构的急回特性 11.4.2 11.4.2 曲柄摇杆机构的运动特性曲柄摇杆机构的运动特性 2 2死点位置死点位置 在图在图11.2311.23所示的曲柄滑块机构中，如以滑块所示的曲柄滑块机构中，如以滑块3 3为主动件，当滑为主动件，当滑 块块3 3移动到两个极限位置时，连杆移动到两个极限位置时，连杆2 2与从动曲柄与从动曲柄1 1处于共线位置处于共线位置 ，即机构处于死点位置。为使机构通过死点位置，也可采用图，即机构处于死点位置。为使机构通过死点位置，也可采用图 11.2411.24所示机构死点位置错位排列的方法。这种方法常用在多所示机构死点位置错位排列的方法。这种方法常用在多 缸发动机中。缸发动机中。 图11.24 死点位置错开的曲柄滑块机构 11.4.2 11.4.2 曲柄摇杆机构的运动特性曲柄摇杆机构的运动特性 3 3传动角传动角 在曲柄滑块机构中，当曲柄为主在曲柄滑块机构中，当曲柄为主 动件而滑块为从动件时，最小传动件而滑块为从动件时，最小传 动角动角 出现在曲柄垂直于滑块出现在曲柄垂直于滑块 导路的瞬时位置：对心曲柄滑块导路的瞬时位置：对心曲柄滑块 机构机构 如图如图11.2511.25( (a)a)所示所示 ，当曲，当曲 柄柄ABAB转到转到ABAB 1 1 和和ABAB 2 2 位置时，两次位置时，两次 出现最小传动角出现最小传动角 ；而偏置曲；而偏置曲 柄滑块机构柄滑块机构 如图如图11.2511.25( (b)b)所示所示 ，只有当曲柄，只有当曲柄ABAB转到转到ABAB 1 1 位置时，位置时， 机构才出现最小传动角。机构才出现最小传动角。 图11.25 曲柄滑块机构的最小传动角 11.4.11.4.3 3 曲柄摆动导杆机构的运动特性曲柄摆动导杆机构的运动特性 1 1急回特性急回特性 在图在图11.2611.26所示的曲柄摆动导杆机构中，当曲柄所示的曲柄摆动导杆机构中，当曲柄BCBC转动一周，两转动一周，两 次与导杆次与导杆ACAC垂直时，导杆摆到两个极限位置时的垂直时，导杆摆到两个极限位置时的 ，K K1 1， 所以机构具有急回特性。所以机构具有急回特性。 2 2传动角传动角 在图在图11.2611.26中，因为滑块中，因为滑块3 3对从动导杆对从动导杆4 4的作用力方向恒与杆的作用力方向恒与杆4 4垂直垂直 ，即传动角，即传动角 始终等于始终等于9090，所以导杆机构的传力性能最好。，所以导杆机构的传力性能最好。 图11.26 曲柄摆动导杆机构的急回特性 11. 5 11. 5 平面四杆机构的图解法设计平面四杆机构的图解法设计 11.5.11.5.1 1 按给定的连杆长度和位置设计平面四杆机构按给定的连杆长度和位置设计平面四杆机构 1 1按照给定连杆的三个位置设计铰链四杆机构按照给定连杆的三个位置设计铰链四杆机构 如图如图11.2711.27所示，当给定连杆所示，当给定连杆BCBC的长度的长度 l l BCBC及其三个位置 及其三个位置 B B1 1C C1 1 、 B B2 2C C2 2 和和 B B3 3C C3 3 时，设时，设 计此机构的实质是确定两个固定铰链中心计此机构的实质是确定两个固定铰链中心 A A 和和 D D 的位置。观察机构的运动可知的位置。观察机构的运动可知 ，连杆上，连杆上 B B 、 C C 两点的运动轨迹分别是以两点的运动轨迹分别是以 A A 、 D D 为圆心的圆弧为圆心的圆弧 B B1 1B B2 2B B3 3 和和C C 1 1C C2 2C C3 3 ，所，所 以铰链中心以铰链中心 A A 必然位于必然位于 B B1 1B B2 2 和和 B B2 2B B3 3 的垂直平分线的垂直平分线 b b 1212和 和 b b 2323的交点上，铰链中心 的交点上，铰链中心 D D 必必 然位于然位于 C C1 1C C2 2 和和 C C2 2C C3 3 的垂直平分线的垂直平分线 c c 1212和 和 c c 2323的交点上。因此 的交点上。因此, ,这种机构的设计步骤这种机构的设计步骤 为：为： (1) (1) 选取适当的比例尺选取适当的比例尺 ，取，取 ，绘出给定连杆的三个位置，绘出给定连杆的三个位置 B B1 1C C1 1 、 B B2 2C C2 2 和和 B B3 3C C3 3 。 (2) (2) 分别作分别作 B B1 1B B2 2 和和 B B2 2B B3 3 的垂直平分线的垂直平分线 b b 1212和 和 b b 2323， ，其交点即铰链其交点即铰链 A A 的中心位置。的中心位置。 (3) (3) 用同样的方法确定铰链用同样的方法确定铰链 D D 的中心位置。的中心位置。 (4) (4) 联结联结ABAB 1 1C C1 1D D , ,得到所求铰链四杆机构在第一个位置时的机构运动简图。该得到所求铰链四杆机构在第一个位置时的机构运动简图。该 机构各杆的长度分别为：机构各杆的长度分别为： ， ， 。 11.5.11.5.1 1 按给定的连杆长度和位置设计平面四杆机构按给定的连杆长度和位置设计平面四杆机构 2 2按照给定连杆的两个位置设计铰链四杆机构按照给定连杆的两个位置设计铰链四杆机构 给定连杆的长度给定连杆的长度 l l BCBC及其两个位置 及其两个位置 B B1 1C C1 1 、 B B2 2C C2 2 ，其设计过程与上其设计过程与上 述基本相同。但由于过述基本相同。但由于过 B B1 1 、 B B2 2 两点的圆有无穷多，故铰链两点的圆有无穷多，故铰链 A A 的中的中 心位置可以在心位置可以在 B B1 1B B2 2 的垂直平分线的垂直平分线 b b 1212上任意选取，铰链 上任意选取，铰链 D D 的中心位的中心位 置也是如此。因此，设计结果有无穷多个。设计时通常还要考置也是如此。因此，设计结果有无穷多个。设计时通常还要考 虑一些附加条件，如满足最小传动角的要求，或给定机架的长虑一些附加条件，如满足最小传动角的要求，或给定机架的长 度和方位等。度和方位等。 图11.27 按照给定连杆的三个位置设计铰链四杆机构 11.5.11.5.2 2 按给定的行程速度变化系数设计平面四杆机构按给定的行程速度变化系数设计平面四杆机构 1 1曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 已知条件：行程速度变化系数K、摇杆的长度lCD及其摆角 。 设计分