机械原理 第5章 平面连杆机构及其设计

5-1 概述

连杆机构是若干刚性构件用低副连接而成的机构，故又称为低副机构

5-2 平面四杆机构的基本类型及其演化

一、平面四杆机构的基本类型及应用

全部运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是四杆机构的最基本形式

曲柄：能作整周回转运动的连架杆

摇杆：只能在一定范围内作往复摆动的连架杆

1. 曲柄摇杆机构
2. 双曲柄机构
3. 双摇杆机构

二、平面连杆机构的演化

1. 改变相对杆长、转动副演化为移动副

图b为偏置曲柄滑块机构 图c为对心曲柄滑块机构

2. 选用不同构件为机架

曲柄滑块机构和转动（摆动）导杆机构的区别？
曲柄滑块机构：输出是“直线移动”。
转动导杆机构：输出是“绕点转动或摆动”。

3. 扩大转动副尺寸

偏心轮机构的转动副可以承受很大的力

5-3 平面四杆机构有曲柄的条件及几个基本概念

一、平面四杆机构有曲柄的条件

铰链四杆机构有曲柄的条件？

1. 最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和
2. 最短杆是连架杆或机架

满足有曲柄条件时，以不同构件作为构件可以得到不同类型的机构：

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. 以最短杆对边为机架时，为双摇杆机构

曲柄滑块机构有曲柄的条件？

\[a+e \leq b\]

二、压力角和传动角

1. 压力角：作用力方向与受力点运动方向之间的夹角

为了使机构传动灵活，效率高，通常要求压力角越小越好

1. 传动角：压力角的余角

传动角越大越好，通常要求$\gamma_{\min} \geq 40^\circ$,传递力矩较大时，要求$\gamma_{\min} \geq 50^\circ$

曲柄摇杆机构中，最小传动角发生在曲柄与机架共线的两位置之一

三、急回运动和行程速度变化系数

1. 极位夹角$\theta$：曲柄对应摇杆两个极限位置时，两条曲柄位置线之间的夹角
2. 急回运动：在往复运动机构中，从动件完成工作行程和回程所用时间不相等，其中回程时间较短、回程速度较快的运动特性
3. 行程速度变化系数：衡量摇杆急回作用的程度

\[K=\frac{\text{从动件快速行程平均速度}}{\text{从动件慢速行程平均速度}}=\frac{180^\circ+\theta}{180^\circ-\theta}\] \[\theta=180^\circ \frac{K-1}{K+1}\]

通常是先给$K$值然后计算出$\theta$作为已知条件，工程中一般取$K \leq 2$,所以$\theta$一般为锐角

四、机构的死点位置

死点位置：从动件的传动角$\gamma=0^\circ$时机构所处的位置