一、铰链四杆机构的运动特性

（一）平面四杆机构的极位

 曲柄摇杆机构、摆动导杆机构和曲柄滑块机构中，当曲柄为原动件时，从动件往复摆动或往复移动，存在左、右两个极限位置，称为极位。

从动件处于两个极位时，曲柄对应两位置所夹的锐角θ，称为极位夹角；两个极位间的夹角Ψ，称为最大摆角。

（二）急回特性

机构工作件返回行程速度大于工作行程的特性。

如上图所示的曲柄摇杆机构，曲柄AB为原动件，摇杆CD为从动件。原动件AB在一周的等速回转过程中，有两次与连杆共线，这时摇杆CD分别处于左右两个极限位置C₁D和C₂D，称为极位。机构在极位时，原动件AB所处两个位置之间所夹的锐角θ，称为极位夹角。

由于曲柄AB等速回转，其转角Φ₁>Φ₂，因此t₁> t₂，故ν₂>ν₁。由此得出：摇杆在空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度，这种特性称为机构的急回特性。

机构急回特性的大小，常用行程速比系数K 来表示。

由式（3-6）可推出极位夹角θ的计算式：

上述分析表明，平面四杆机构具有急回特性的条件是：

原动件等角速整周转动，即曲柄为原动件。

输出件作往复运动。

极位夹角满足θ≠0。

常见的具有急回特性的机构：曲柄摇杆机构、偏置曲柄滑块机构、摆动导杆机构。

 

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急回特性——曲柄摇杆机构

二、铰链四杆机构的传力特性

（一）压力角与传动角

在不计摩擦力、惯性力和重力时，从动件上受力点的速度方向与所受作用力方向之间所夹的锐角，称为机构的压力角，用α表示。压力角的余角γ＝π/2－α，称为机构的传动角。压力角α或传动角γ是衡量传力性能的重要指标。

 

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铰链四杆机构——压力角

力F可分解为沿υ_c方向的有效分力和垂直于υ_c方向的有害分力。

为了保证机构具有良好的传动性能，一般应使最小传动角。机构在运动过程中，压力角α和传动角γ是随机构位置而变化的。可以证明，γ_min必出现在曲柄AB与机架AD两次共线位置之一。

（二）止点位置

如上图所示的曲柄摇杆机构，若以摇杆CD为原动件，曲柄AB为从动件。不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条件下，当摇杆为主动件，连杆和曲柄共线时，过铰链中心A的力，对A点不产生力矩，这时，无论我们在原动件上施加多大的力都不能使曲柄转动，机构的这种位置称为止点。

 

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铰链四杆机构——止点

如果考虑运动副中的摩擦，则不仅处于止点位置时的机构无法运动，而且处于止点位置附近的一定区域内，机构同样会发生“卡死”现象，称为自锁现象。

显然，止点位置就是作往复运动的构件的极限位置，但只有当时，极限位置才称为止点位置。所以对于曲柄滑块机构、摆动导杆机构及双摇杆机构中，都可能存在止点位置。

 

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夹具

 

微课

平面连杆机构的运动特性

常见的具有急回特性的机构：曲柄摇杆机构、偏置曲柄滑块机构、摆动导杆机构。