设计四杆机构的行程速度变化系数K优化方案

设计具有急回运动特性的四杆机构时，通常按实际需要先给定行程速度变化系数K的数值，然后根据机构在极限位置的几何关系，结合有关辅助条件来确定机构运动简图的尺寸参数。

（1）曲柄摇杆机构

已知摇杆长度l3、摆角ψ和行程速度变化系数K，要求设计此曲柄摇杆机构。其设计的实质就是确定铰链中心A点的位置，然后求出曲柄、连杆、机架的长度尺寸l1、l2和l4。设计步骤如下：

①由给定的行程速度变化系数K，按式（3.5）求出极位夹角θ，即

图3.31　按K设计曲柄摇杆机构

②选取适当的作图比例尺。如图3.31所示，任选固定铰链中心D的位置，按摇杆长度l3和摆角ψ，作出摇杆两个极限位置C1D和C2D，则∠C1DC2=ψ。

③连接C1和C2，并过C1点作C1M垂直于C1C2。

④作∠C1C2N=90°-θ，C2N与C1M相交于P点，则∠C1PC2=θ。

⑤作△C1C2P外接圆，在此圆周（弧C1C2和弧EF除外）上任取一点A作为曲柄的固定铰链中心。连AC1和AC2，因同一圆弧上对应的圆周角相等，故∠C1AC2=∠C1PC2=θ。(www.xing528.com)

⑥因为摇杆在极限位置时，曲柄与连杆共线，故AC1=l2-l1，AC2=l2+l1，从而得曲柄长度l1=（AC2-AC1）/2，连杆长度l2=（AC2+AC1）/2。由图得AD=l4。

由于A点是△C1C2P外接圆上任选的点，所以满足按给定的行程速度变化系数K设计的结果有无穷多个。但A点位置不同，机构传动角及曲柄、连杆和机架的长度也各不相同。为了使机构获得良好的传动性能，可按照最小传动角γmin或其他辅助条件来确定A点的位置。

（2）摆动导杆机构

图3.32　按K设计摆动导杆机构

已知摆动导杆机构中机架的长度l4和行程速度变化系数K，要求设计此摆动导杆机构。由图3.32可知，摆动导杆机构的极位夹角θ等于导杆的摆角ψ，所需要确定的尺寸是曲柄的长度l1。设计步骤如下：

①按式（3.5）求出极位夹角θ，即

②任选固定铰链中心C，以摆角ψ作出导杆两极限位置Cm和Cn。

③作摆角ψ的角平分线AC，按选定的比例尺在线上取AC=l4，得到固定铰链中心A的位置。

④过点A作导杆极限位置的垂线AB1（或AB2），即得曲柄长度l1=AB1。