连杆机构的参数

嗨！大家好！我介绍下我的参数。

我为什么能够动呢？因为有自由度。机构的自由度：机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目，即为了使机构的位置得以确定，必须给定的独立的广义坐标的数目，其数目常以F表示（计算公式为：F=3n-2P_L-P_H）。为了使机构具有确定的运动，则机构的原动件数目应等于机构的自由度的数目。如果机构的原动件数目小于机构的自由度，机构的运动将不完全确定。如果原动件数大于机构的自由度，则将导致机构中最薄弱的环节的损坏。

我能否构成呢？这与杆长有关系的，如果最长杆小于其他三杆之和，就能组成四杆机构的我，否则，我都没法构成。我能否有曲柄呢？这个是由有曲柄的条件确定的，即最长与最短杆之和小于等于其他两杆之和。如果满足这个杆长和条件，以最短杆的邻杆或最短本身做机架，都会有曲柄。

我工作时希望能尽可能提高传力效果，怎么衡量我传力的效果呢？对，用压力角来衡量传力效果。请看图1a，从动件C点的受力与运动方向的夹角是压力角。由于压力角不好直接测量，也可以用与压力角互余的传动角来衡量传力效果。您们看啊，传动角就是杆BC（连杆）和杆CD（摇杆）所夹的角。工程实践中，传动角越大越好，我一般希望最小传动角大于40-50°。最小传动角如何得到呢？看看图1b和1c,曲柄与机架两次共线位置，连杆与摇杆之间夹角的最小值为最小传动角。

图1 压力角与传动角

我工作时很认真，信奉“慢工出细活”，回程时为了节省时间，运动很快。人们把这种特性称为急回特性。怎么表示急回特性呢？可以用极位夹角与行程速比系数来描述。极位夹角是指摇杆处于两个极限位置时，这时连杆与曲柄共线，连杆两个位置之间的夹角，如图2所示的θ。而行程速比系数，是回程速度与工作行程速度之比。我通常情况下是有急回特性的，但有时也是没有的，您能设计出来吗？

图2 极位夹角

前面我说过，我通常是用曲柄输入运动，带动摇杆工作，但有时也往复摇动摇杆，使曲柄整周转动（如用在缝纫机、打谷机中）。当摇杆为主动件时，在曲柄与连杆共线的位置，无论在摇杆上施加多大的力，我都不能运动，这个位置是我的死点位置，如图3所示。

图3 死点

对于死点，我有时想办法克服，有时利用它做一些事情。

当需要避免死点时，我会在输出曲柄上安装飞轮（如内燃机安装的飞轮），借助飞轮的惯性，使机构闯过死点；或者借助特别的结构避免死点；或者采用多个相同机构驱动同一个曲柄，这些多套机构的相位相互错开，从而使各机构的死点位置不同以度过死点，分别如图4所示。

图4 克服死点的方法

当需要利用死点时，我就让机构工作在死点位置，可以夹紧工件、保障支撑工作可靠等，如图5所示。

图5 利用死点

我是怎么来的呢？后面会介绍我的设计方法，请听下回分解。谢谢。