[工学]第6章 平面连杆机构

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1、第6章平面连杆机构6.1铰链四杆机构6.2含有一个移动副的平面四杆机构6.3平面四杆机构的工作特性6.4平面四杆机构设计简介习题66.1铰链四杆机构6.1.1铰链四杆机构的组成铰链四杆机构是由转动副连接而成的封闭四杆系统（即四构件系统），其中一个杆固定，图6-1所示。在此机构中，固定不动的杆4称为机架；与机架相连的杆1和杆3称为连架杆；不与机架相连的杆2称为连杆。凡能作整周回转的连架杆称为曲柄，只能在小于360°的范围内作往复摆动的连架杆称为摇杆。图6-1铰链四杆机构6.1.2铰链四杆机构的基本类型及应用根据铰链四杆机构有无曲柄，铰链四杆机构可分为如下三种基本类型。1.曲柄

2、摇杆机构铰链四杆机构的两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆时，称为曲柄摇杆机构。图6-2所示的雷达天线调整机构即为曲柄摇杆机构。天线固定在摇杆3上，当主动件曲柄1回转时，通过连杆2使摇杆3（天线）摆动。并要求摇杆3的摆动达到一定的摆角，以保证天线具有指定的摆角。图6-3所示的是某些汽车前窗刮雨器，当主动曲柄AB回转时，通过连杆BC使从动摇杆CD作往复摆动，利用摇杆CD的延长部分实现刮雨动作。图6-2雷达天线图6-3汽车前窗刮雨器在曲柄摇杆机构中，通常曲柄作等速转动，摇杆作变速往复摆动。曲柄和摇杆可分别作主动件。当曲柄为主动件时，可将曲柄的整周连续转动变为摇杆的往复摆动（如图5

3、-2所示的颚式破碎机）；当摇杆为主动件时，可将摇杆的往复摆动变为曲柄的整周连续转动。2.双曲柄机构铰链四杆机构的两连架杆均为曲柄时，称为双曲柄机构。图6-4所示的惯性筛分机中的四杆机构ABCD即为双曲柄机构。当主动曲柄AB作等速回转时，从动曲柄CD作变速回转，使筛子EF获得加速度，从而达到筛分材料的目的。双曲柄机构中的两曲柄可分别作主动件。该机构能实现等速转动和变速转动之间的转换。图6-4惯性筛机构图6-5机车车轮联动机构在双曲柄机构中，仅当两曲柄等长且连杆与机架等长时，两曲柄的角速度才在任何瞬时都相等。这种双曲柄机构称为平行双曲柄机构。图6-5所示的蒸汽机车车轮联动机构，

4、是平行双曲柄机构的应用实例。平行双曲柄机构在两个曲柄与机架共线时，可能会因某些偶然因素的影响而使两个曲柄反向回转，机车车轮联动机构采用三个曲柄的目的就是为了防止其反转（中间的杆2为虚约束）。3.双摇杆机构铰链四杆机构的两连架杆均为摇杆时，称为双摇杆机构。图6-6所示的飞机起落架收放机构即为双摇杆机构。飞机起飞后，需将轮5收起；飞机着陆前，要把轮5放下。这些动作是由主动摇杆1通过连杆2、从动摇杆3带动着陆轮5予以实现的。双摇杆机构中的两摇杆可分别作主动件。该机构能实现不同的往复摆动之间的转换。在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则称为等腰梯形机构，如图6-7所示的汽车前轮转向机

5、构就是这种双摇杆机构。图6-6飞机起落架收放机构图6-7汽车前轮转向机构6.1.3铰链四杆机构有曲柄的条件铰链四杆机构三种基本形式的区别在于机构中是否有曲柄存在。通过理论证明（可参见有关资料），机构在什么条件下存在曲柄，与其机构的各构件相对尺寸的大小以及取哪个构件为机架有关。即铰链四杆机构有曲柄的条件（杆长之和条件）为：(1)最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆的长度之和；(2)连架杆或机架中必有一杆是最短杆。以上的两个条件必须同时满足，否则机构中不存在曲柄。但对铰链四杆机构三种基本形式的具体判别，除了满足铰链四杆机构有曲柄的条件外，还与固定不同杆作机架有关，可根据以

6、上综合归纳为：(1)当最短杆与最长杆的长度之和大于其他两杆的长度之和时，只能是双摇杆机构。(2)当最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆的长度之和时，①最短杆为机架时，是双曲柄机构；②最短杆相邻杆为机架时，是曲柄摇杆机构；③最短杆的对面杆为机架时，是双摇杆机构。铰链四杆机构的主要基本形式见表6-1。表6-1两种四杆机构的主要形式对比6.2含有一个移动副的平面四杆机构6.2.1曲柄滑块机构图6-8(a)所示的曲柄摇杆机构中，构件1为曲柄，构件3为摇杆。现将其曲柄摇杆机构中点D转动副扩大，杆4做成一个环形槽，点D为槽的中心，而杆3做成一个弧形滑块，在环形槽内运动，如图6-8

7、(b)所示。因杆3仅在环形槽的一部分摆动，所以可将一部分的环形槽去掉，如图6-8(c)所示。这时，尽管点D的转动副形状发生了变化，但其相对运动的性质与原曲柄摇杆机构完全相同。如果再将环形槽半径扩大为无穷大，即点D为无穷远处，则环形槽变成了直槽，转动副变成了移动副，如图6-8(c)所示。此时，曲柄摇杆机构演化成偏置曲柄滑块机构。图中的e为曲柄转动中心A至直槽之间的垂直距离，称为偏距。当e≠0时，这种形式的机构称为偏置曲柄滑块机构；当e=0时，这种形式的机构则称为对心曲柄滑块机构，如图6-8(d)所示。图6-8曲柄滑块