平面四桿機構的應用和基本形式

平面四桿機構的應用和基本形式
1平面連桿機構的特點和應用
    平面連桿機構是若干個剛性構件用平面低副
(轉動副或轉動副和移動副)連接而成，各構件均在
相互平行的平面內運動的機構。平面連桿機構又稱平
面低副機構。
    由于平面連桿機構能夠實現多種運動軌跡曲線和
運動規律，且低副不易磨損，而又易于加工以及能由
本身幾何形狀保證接觸等優點，因此廣泛地應用于各
種機器、儀器和運動變換裝置之中。
    在平面連桿機構中，最基本的是平面四桿機
構。工程上最基本的平面四桿機構是由4個構件
通過4個轉動副連接組成的校鏈四桿機構。曲柄
滑塊機構、導桿機構等可以看作由鉸鏈四桿機構
演化而來。
2平面四桿機構的簽本形式及其曲柄存在
      條件
    在通常情況中，驅動機構運動的原動機均固定在
機架上，并能作整周轉動，故要求機構的主動件也能
作整周轉動而成曲柄。鉸鏈四桿機構中任意兩相鄰構
件互為曲柄的條件為:
    1)最短桿與最長桿長度之和不大于其余兩桿長
度之和。
    2)兩相鄰桿之一必為最短桿。
    因此，滿足上述條件的鉸鏈四桿機構，由于變換
機架(即固定不同構件)可得曲柄搖桿機構、雙曲
柄機構和雙搖桿機構:固定最短桿的相鄰桿得曲柄搖
桿機構;固定最短桿得雙曲柄機構;固定最短桿的對
面桿得雙搖桿機構。
    如果鉸鏈四桿機構中的最短桿與最長桿長度之和
大于其余兩桿長度之和，則不論固定哪個構件均只能
得到雙搖桿機構，也即此平面校鏈四桿機構中不存在
互為曲柄的情況。
    對于由原動機驅動的構件不是連架桿時，可以用
互為曲柄條件來判別它能否相對于原動機的機架作整
周轉動。
    平面四桿機構的幾種基本型式及其曲柄存在條件
見表11.3-1,
    表11.3一列出了平面四桿機構3種基本型式，
以及通過改變不同構件作機架的演化方法，從演化可
以看出各個機構間的內在聯系。



3平面四桿機構的急回特性
    平面四桿機構中的曲柄搖桿機構、曲柄滑塊機構
及導桿機構等都有急回特性。圖11.3-1中所示的曲
柄搖桿機構，當主動曲柄等速回轉時，從動搖桿自點
Cl擺至點C2和自點C2擺回點C1的平均角速度是不
同的，在擺回時具有較大的平均角速度，故具有急回
特性。搖桿擺回的平均速度與其擺出(自Cl擺至
C2)的平均角速度之比稱為行程速比系數K，可用以
表示機構的急回程度。將曲柄與連桿兩共線位置之間
所夾的銳角θ稱為極位夾角，則


4平面四桿機構的壓力角與傳動角
    不計摩擦力、重力和慣性力時，機構物出桿受力
點的受力方向與該點的速度方向間所夾的銳角α稱
為壓力角，見圖11.3-2.
    壓力角的余角γ稱為傳動角。傳動角越大，傳力
性能越好。
    傳動角在傳動過程中是變化的，合理地選擇各構
件的尺寸，可使機構的最小傳動角具有最大值。機構
運轉中最小傳動角的容許值是按受力情況、運動副間
隙大小、摩攘和速度等因素而定。一般傳動角不小于
40°，高速機構則不小于50°。
    平面四桿機構最小傳動角發生的位置見表11.3-3。


5平面四桿機構的運動連續性
    在平面四桿機構的設計中，對所得機構都應按運
動連續要求，通過幾何作圖，檢驗該機構是否的確在
運動時能實現給定的位置要求。
    圖11.3-3所示校鑄四桿機構，在實際運動時，
通過幾何作圖可以發現，B點無論是順時針或逆時針
從B1點“連續”運動至B2點時,C點只能從C1連

續運動到C2，即機構實際運動上只能實現連桿的
B1C1和B2C2兩位置。這是由于以B2為圓心、BC為
半徑作圓弧與C點所在圓相交時有兩個交點C2、
C2'，而實際運動時卻只能達到其中一個位衛，若機
構按AB1C1D裝配好后，就只能實現AB2C2D;若要
實現AB2C2'D，只有將C處轉動副拆開，重新按
AB2C2'D裝配，但這時連桿又無法運動至B1C1位置。
6平面四桿機構應用舉例
平面四桿機構應用十分廣泛，其應用舉例見表
11.3-4。


(責任編輯：laugh521521)

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