平面四杆机构的应用和基本形式

平面四杆机构的应用和基本形式
1平面连杆机构的特点和应用
    平面连杆机构是若干个刚性构件用平面低副
(转动副或转动副和移动副)连接而成，各构件均在
相互平行的平面内运动的机构。平面连杆机构又称平
面低副机构。
    由于平面连杆机构能够实现多种运动轨迹曲线和
运动规律，且低副不易磨损，而又易于加工以及能由
本身几何形状保证接触等优点，因此广泛地应用于各
种机器、仪器和运动变换装置之中。
    在平面连杆机构中，最基本的是平面四杆机
构。工程上最基本的平面四杆机构是由4个构件
通过4个转动副连接组成的校链四杆机构。曲柄
滑块机构、导杆机构等可以看作由铰链四杆机构
演化而来。
2平面四杆机构的签本形式及其曲柄存在
      条件
    在通常情况中，驱动机构运动的原动机均固定在
机架上，并能作整周转动，故要求机构的主动件也能
作整周转动而成曲柄。铰链四杆机构中任意两相邻构
件互为曲柄的条件为:
    1)最短杆与最长杆长度之和不大于其余两杆长
度之和。
    2)两相邻杆之一必为最短杆。
    因此，满足上述条件的铰链四杆机构，由于变换
机架(即固定不同构件)可得曲柄摇杆机构、双曲
柄机构和双摇杆机构:固定最短杆的相邻杆得曲柄摇
杆机构;固定最短杆得双曲柄机构;固定最短杆的对
面杆得双摇杆机构。
    如果铰链四杆机构中的最短杆与最长杆长度之和
大于其余两杆长度之和，则不论固定哪个构件均只能
得到双摇杆机构，也即此平面校链四杆机构中不存在
互为曲柄的情况。
    对于由原动机驱动的构件不是连架杆时，可以用
互为曲柄条件来判别它能否相对于原动机的机架作整
周转动。
    平面四杆机构的几种基本型式及其曲柄存在条件
见表11.3-1,
    表11.3一列出了平面四杆机构3种基本型式，
以及通过改变不同构件作机架的演化方法，从演化可
以看出各个机构间的内在联系。



3平面四杆机构的急回特性
    平面四杆机构中的曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构
及导杆机构等都有急回特性。图11.3-1中所示的曲
柄摇杆机构，当主动曲柄等速回转时，从动摇杆自点
Cl摆至点C2和自点C2摆回点C1的平均角速度是不
同的，在摆回时具有较大的平均角速度，故具有急回
特性。摇杆摆回的平均速度与其摆出(自Cl摆至
C2)的平均角速度之比称为行程速比系数K，可用以
表示机构的急回程度。将曲柄与连杆两共线位置之间
所夹的锐角θ称为极位夹角，则


4平面四杆机构的压力角与传动角
    不计摩擦力、重力和惯性力时，机构物出杆受力
点的受力方向与该点的速度方向间所夹的锐角α称
为压力角，见图11.3-2.
    压力角的余角γ称为传动角。传动角越大，传力
性能越好。
    传动角在传动过程中是变化的，合理地选择各构
件的尺寸，可使机构的最小传动角具有最大值。机构
运转中最小传动角的容许值是按受力情况、运动副间
隙大小、摩攘和速度等因素而定。一般传动角不小于
40°，高速机构则不小于50°。
    平面四杆机构最小传动角发生的位置见表11.3-3。


5平面四杆机构的运动连续性
    在平面四杆机构的设计中，对所得机构都应按运
动连续要求，通过几何作图，检验该机构是否的确在
运动时能实现给定的位置要求。
    图11.3-3所示校铸四杆机构，在实际运动时，
通过几何作图可以发现，B点无论是顺时针或逆时针
从B1点“连续”运动至B2点时,C点只能从C1连

续运动到C2，即机构实际运动上只能实现连杆的
B1C1和B2C2两位置。这是由于以B2为圆心、BC为
半径作圆弧与C点所在圆相交时有两个交点C2、
C2'，而实际运动时却只能达到其中一个位卫，若机
构按AB1C1D装配好后，就只能实现AB2C2D;若要
实现AB2C2'D，只有将C处转动副拆开，重新按
AB2C2'D装配，但这时连杆又无法运动至B1C1位置。
6平面四杆机构应用举例
平面四杆机构应用十分广泛，其应用举例见表
11.3-4。


(责任编辑：laugh521521)

文章分享：