四杆机构中,当
曲柄为主动件做匀速回转时,从动件摇杆的往返摆动行程和往返速度往往是不一样的,返程比往程要快,这种运动特性称为急回特性。
图1所示为一曲柄摇杆机构,设曲柄AB为原动件,在其转动一周的过程中有两次与连杆共线,这时摇杆CD分别处于两极限位置 和 。机构所处的这两个位置称为极位。机构在两个极位时,原动件AB所在两个位置之间的夹角 称为极位夹角(crank angle between two limit positions)。
当曲柄以等角速度顺时针转过时,摇杆将由位置摆到,其摆角为,设所需时间为,C点的平均速度为;当曲柄继续转过时,摇杆又从位置回到,摆角仍然是,设所需时间为,C点的平均速度为。由于曲柄为等角速度转动,而,所以有。摇杆这种性质的运动称为急回运动(quick-return motion)。
设曲柄AB为原动件,做匀速转动,在连杆BC与机架AD平行的两位置,两曲柄的角速度相等,即。当主动曲柄由位置逆时针转至位置时,主动曲柄转过,从动曲柄转过。在此区间,,设其平均值为;而在其余区间,,设其平均值为,故双曲柄机构的
行程速度变化系数K为
由上式可知,比值越大,K值也就越大,故一般双曲柄机构可有很大的行程速度变化系数K,并可用改变机架长度等方法来改变行程速度变化系数,故常用作可调变速转动机构(如图2( b))。
机构急回运动特性在工程上的应用有三种情况:第一种情况是工作行程要求慢速前进,以利于
切削、
冲压等工作的进行,而回程时为节省空回时间,则要求快速返回,如
牛头刨床、插床等就是如此,这是常见的情况。第二种情况是对某些
颚式破碎机,要求其动鄂快进慢退,使已被破坏的矿石能及时推出鄂板,避免矿石的过粉碎(因破碎后的矿石有一定的粒度要求)。第三种情况是一些设备在正、反行程中均在工作,故无急回要求,如图3所示的收割机中的割刀片的运动。某些机载搜索
雷达的摇头机构也是如此。