分析平面四杆机构传动特性的步骤

一、急回特性

如图2－1－17所示的曲柄摇杆机构，如果原动件做匀速转动，则从动摇杆的回程所用的时间较短，这种回程速度较快的现象叫作机构的急回特性。机构急回特性的相对程度，可用行程速度变化系数K来表示，称为行程速度变化系数，即在急回运动机构中，主动件做等速转动时，做往复运动的从动件在空回程中的平均速度与工作行程中的平均速度的比值，可用下式表示：

图2－1－17　极位夹角

式中：θ——极位夹角，即摇杆处于两极限位置时，对应曲柄两位置AB1与AB2之间所夹的锐角。

二、传动特性

常用压力角和传动角表示四杆机构的传力性能。图2－1－18所示为曲柄摇杆机构。

（一）压力角

在不考虑摩擦时，如果把连杆BC看作二力杆，则它作用于从动摇杆上的力是沿BC方向的，作用在从动件上的驱动力与该力作用点的速度方向所夹的锐角α称为压力角。

（二）传动角

连杆BC和从动件CD之间所夹的锐角∠BCD＝γ。

传动角与压力角互为余角。F可分成两个分力Ft和Fn，由图2－1－18可得：

切向分力：

Ft＝Fcosα＝Fsinγ

图2－1－18　压力角与传动角

法向分力：

Fn＝Fcosγ＝Fsinα

由此可知，γ加大，则Ft加大，对传动有利。(www.xing528.com)

为保证机构良好的传力性能，设计时一般要求γmin≥40°；对于高速大功率机械，应使γmin≥50°。为此，必须确定γ＝γmin时机构的位置，并检验γmin的值是否大于上述许用值。

如图2－1－18所示曲柄摇杆机构最小传动角出现的位置在哪里？

做一做

用作图法标识出任务2.1中偏置曲柄滑块机构的最小传动角。

三、死点

曲柄AB为从动件，当连杆BC与曲柄AB处于共线位置时，连杆BC与曲柄AB之间的传动角γ＝0°，压力角α＝90°，这时摇杆CD经连杆BC传给从动件曲柄AB的力通过曲柄转动中心A，转动力矩为零，从动件不转，机构停顿，机构所处的这种位置称为死点位置，如图2－1－19所示。

图2－1－19　死点位置

死点现象是不利于机构传动的，所以机构要顺利通过死点位置必须采取以下措施：

（1）利用从动件的惯性，例如：家用缝纫机利用安装在曲柄上的飞轮的惯性来冲过死点位置。

（2）采用错位排列的方式，例如：火车驱动机构就是利用多套机构的相互错开来克服死点的。

工程上有时也利用死点来实现一定的工作要求。如图2－1－20所示的飞机起落架，当机轮放下时，BC杆与CD杆共线，机构处于死点位置，地面对机轮的力不会使CD杆转动，以保证降落可靠。

如图2－1－21所示的夹具夹紧机构是如何利用死点位置来进行工作的？

图2－1－20　飞机起落架

图2－1－21　夹具的夹紧机构

做一做

学习任务中内燃机的工作冲程，以滑块为原动件是否有死点位置？偏置式曲柄滑块机构的死点位置又在哪里？请绘制出来。