机械基础一轮复习资料
（平面连杆机构）
【复习要求】
1.了解铰链四杆机构的三种基本类型、特点及应用；
2.掌握三种基本形式的判别条件；
3.了解四杆机构的演化形式及应用；
4.了解“死点”位置产生的原因、克服方法及应用；
5.了解急回运动特性及其应用。
【知识网络】
【知识精讲】
一、平面连杆机构
由一些刚性构件用转动副和移动副相互联接而组成的在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。
注当平面四杆机构中的运动副都是转动副时称为铰链器杆机构。
二、铰链四杆机构的类型、特点及应用(见表)
三、铰链四杆机构三种基本形式的组成条件(见表)
四、铰链四杆机构的演化和应用(见表)
注:四杆机构的演化形式都可以看作是改变四杆机构某些构件的形状、相对长度或选择不同构件作
为机架而获得的。
五、铰链四杆机构的特性
1.“死点”位置(以曲柄摇杆机构为例)
(1)“死点”位置的产生：摇杆为主动件曲柄为从动件时，当摇杆处于两极限位置时，连杆与曲柄出现
两次共线，此时曲柄上所受的力通过曲柄转动的中心，转动力矩为零，从动件不动，机构停顿。
(2)机构在“死点”位置时，将出现从动件转向不确定或卡死不动。
(3)克服“死点”位置的措施：利用自重、加飞轮、增设辅助机构或机构错列。
(4)“死点”位置出现的利与弊：对传动机构来说，“死点”位置的出现是不利的，应设法予以避免，而工程中某些工作要求(如连杆式夹具的夹紧)就是利用“死点”位置来实现的。
2.急回运动特性
(1)定义：机构空回行程的平均速度大于工作行程平均速度的性质。
(2)意义：利用急回运动特性可缩短空回行程时间，提高生产效率。
(3)行程速比系数(K)和极位夹角(θ)行程速比系数是从动件空回行程平均速度与从动件工作行程平均速度的比值，其大小反应急回特性；极位夹角是主动曲柄与连杆两次共线位置时的夹角。
K=(180°+θ)/(180°-θ) 或θ=180°(K-1)/(K+1)
注 K＞1或θ＞0°时机构具有急回特性；摆角(ψ)是指摇杆两极限位置的夹角。
(4)具有急回运动特性的常见机构曲柄摇杆机构(曲柄主动件)、摆动导杆(曲柄主动件)、双曲柄机构( 平行双曲柄机构除外)、曲柄滑块机构(曲柄为主动件)等。
【边缘知识】
压力角、传动角及其对机构传力性能的影响：
1.压力角：从动件C点所受力F的方向与C点的绝对速度υc方向间所夹的锐角(α)(见图)。
传动角：压力角的余角(γ)(见图)。
2.压力角(或传动角)是判别机构传力性能的重要参数。
F可分解为两个力；
F t=F cosα，推动从动件作有效功，称为“有效分力”；
F n=Fsinα，引起摩擦阻力，产生有害的摩擦功，称为“有害分力”。
压力角(α)↓，F t↑，F n↓，效率↑。
注 1.一般机械αmax≤50°(或γmin≥40°)；大功率机械αmax≤40°(或γmin≥50°)；
2.机构在死点位置时γ=0°，α=90°。
【典型例题】
【例题1】铰链四杆机构若以最短杆为机架，就得到双曲柄机构。
(____)
解题分析本题为四杆机构基本形式的判别。
双曲柄机构必须同时满足：①最长杆与最短杆长度之和
小于或等于其余两杆长度之和；②最短杆为机架两条件。
题目中，虽最短杆为机架，若最长杆与最短
杆长度之和大于其余两杆长度和，则只能得到双摇杆机构。
解：本题答案“×”。
【例题2】应用摆动导杆机构的牛头刨床具有急回运动特性。
已知该机构在工作行程中所需时间为3 秒，空回行程时间为2秒，则该机构极位夹角值为(____)。
A.36°
B.30°
C.26°
D.20°
解题分析急回运动特性是空回行程速度＞工作行程速度，以行程速比系数K=υ空回/υ工作表示。
本
题中导杆在工作和空回行程中的路程相同，
则k=υ空回/υ工作=(C１C2／t空回)/(C１C2／t工作=t工作/t空回=3/2＞1
∴θ=(K-1)/(K+1)×180°=(3/2-1)/(3/2+1)×180°=36°
解：本题答案为“A”。
【例题3】图6-2所示机构中，当e≠0时，杆AB为曲柄的条件是________；当e=0时，杆AB为曲柄
的条件是______。
以AB杆为机架时，该机构为_______。
解题分析图6-2所示机构为曲柄滑块机构。
当e=0时为对心曲柄滑块机构，e≠0时为偏心曲柄滑块机构。
使AB成为曲柄即是说AB可整周旋转，则只要通过Rt△ABC来求解即可。
e≠0时，AB+e≤BC；当e=0 时，只需AB≤BC即可。
AB为机架时，则为导杆机构(l AB＜l BC和l AB＞l BC两种情况可得不同导杆机构。
解：本题答案为AB+e≤BC; AB≤BC; 导杆机构。
【例题4】如图所示为一筛料主体机构的运动简图。
件1为主动件，件5为滑块(筛子)，各构件的
长度尺寸分别为：AB=70mm、BC=125mm、CD=110mm、AD=50mm、CE=225mm，试回答：
(1)该机构由_____个基本机构组成。
其基本类型名称是______；
(2)若件1作匀速转动，则件3具有________特征。
件5的______(转动?摆动?移动?)为________(匀速? 变速?)运动。
解题分析该机构为一复合机构。
解题时只要弄清以下三个问题，该题便迎刃而解。
1.找出基本机构
时看构件的特性；2.普通双曲柄机构的特性(具有急回特性)；3.曲柄滑块机构的运动特征：可以将曲
柄的整周旋转运动转变为滑块的往复移动，也可以将滑块的往复移动转变为曲柄的整周旋转运动。
解：(1)2；双曲柄机构、曲柄滑块机构；
(2)急回；移动；变速。
【例题5】如图所示铰链四杆机构中，已知L BC=50mm,L CD=35mm,L AD=30mm,AD为机架。
(1)若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求L AB的最大值；
(2)若此机构为双曲柄机构，求L AB的最小值。
解题分析该题为四杆机构类型判别条件的综合应用。
分析时应根据相应关系列出相关不等式，挖掘隐含条件，再解不等式组即可。
解(1)若机构为曲柄摇杆机构时，需满足条件：l max+l min≤l1+l2且最短杆邻杆为机架。
∴AD杆应为最短杆邻杆。
又 l CD＞l AD
∴AB为最短杆
∴l AB≤l AD=30 ①
又 l max+l min≤l1+l2即：l AB+50≤30+35 ②
由①、②联立解得：l AB≤15(mm) 即(l AB)max=15mm；
(2)若机构为双曲柄机构，则需满足条件：l max+l min≤l1+l2且最短杆为机架。
∴l AB≥30
①当l AB≥50时，则l AB+30≤50+35
∴l AB≤55
∴50≤l AB≤55
∴(l AB)min=50mm
②当l AB≤50时，则30+50≤l AB+35
∴l AB≥45
∴45≤l AB≤50
∴(l AB)min=45mm。