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第三章平面连杆机构 第一节平面四杆机构的类型及其应用 第二节平面四杆机构的一些基本特性 第三节平面四杆机构的设计 第四节平面连杆机构的结构 第一节平面四杆机构的类型及其应用 一、平面四杆机构的基本形式 平面四杆机构的基本形式是铰链四杆机构。如图3一1所示，在铰链四杆机构中，各运动副均是转动副，其固定不动的构件4称为机架;与机架相连的构件1和构件3称为连架杆，其中能做整周转动的称为曲柄，不能做整周转动的称为摇杆;不与机架直接连接的构件2称为连杆，连杆作复杂的平面运动。 铰链四杆机构根据其两连架杆运动形式，又可分为三种型式 1.曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆，则称为曲柄摇杆机构(图3一1)。 第一节平面四杆机构的类型及其应用 2.双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄，则称为双曲柄机构(图3一4)。这种机构的运动特点是当主动曲柄连续转动时，从动曲柄也作连续转动。图3一5所示的惯性筛机构中ABCD就是双曲柄机构。当曲柄AB作等角速转动时，另一曲柄CD作变角速转动，再通过构件CE使筛子6产生变速直线运动。这样，便可利用筛上物料的惯性来筛选物料。 3.双摇杆机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆，则称为双摇杆机构(图3一10) 第一节平面四杆机构的类型及其应用 二、平面四杆机构的演化型式 1.曲柄滑块机构 在图3一14(a)所示的曲柄摇杆机构中，随着摇杆3长度的增加，C点的运动轨迹m一m逐渐趋于平缓。当摇杆3的长度增至无限大时，C点的运动轨迹则成为直线m一m(图3一14(b))，这时构件3由摇杆演变成滑块，转动副D也转化成移动副，于是曲柄摇杆机构演化成曲柄滑块机构(图3一14(c) ,(d) )，直线m一m即为滑块导路的中心线 当滑块导路中心线m一m通过曲柄转动中心A时，则称该机构为对心式曲柄滑块机构(图3一14(c));若当滑块导路中心线m一m不通过曲柄回转中心A而有一偏距。时，则称该机构为偏置式曲柄滑块机构(图3一14(d))。曲柄滑块机构广泛应用于活塞式内燃机、空气压缩机、冲床、送料机等机械中。 第一节平面四杆机构的类型及其应用 2.导杆机构 导杆机构可以看成是改变曲柄滑块机构(图3一15(a))中的固定构件演化而来的。演化后在滑块中与滑块做相对移动的构件称为导杆。 3.偏心轮机构 在曲柄滑块机构中，若要求滑块行程较小则必须减小曲柄长度。由于结构上的困难，很难在较短的曲柄上制造出两个转动副，往往采用转动副中心与几何中心不重合的偏心轮来代替曲柄(图3-20(a))。两中心间的距离e称为偏距，其值即为曲柄长度，图中滑块行程为2e这种将曲柄作成偏心轮形状的平面四杆机构称为偏心轮机构，它可视为是图3 -20(b)中的转动副B扩大到包容转动副A，使构件1成为转动中心在A点的偏心轮而成，因此其运动特性与原曲柄滑块机构等效。同理，也可将图3 -20(c)所示的另一种偏心轮机构演化成曲柄摇杆机构(图3 -20(d) )，其运动特性与原机构也完全相同。 第二节平面四杆机构的一些基本特性 一、曲柄存在条件 图3一21所示为铰链四杆机构，设构件1、构件2,构件3和构件4的长度分别为a ,b,c和d，并取ad当构件1能绕点A做整周转动时，构件1必须能通过与构件4共线的两位置AB1和AB2。故此，可导出构件1作为曲柄的条件。 当构件1转至AB1时，形成△B1 C1D，根据三角形任意两边长度之和必大于第三边长度的几何关系并考虑到极限情况，得 当构件1转至AB2时，形成△B2 C2D，同理可得 第二节平面四杆机构的一些基本特性 即可写成 将式(3一1)、式(3 -2)、式(3一3)中的三个不等式两两相加，化简后得 第二节平面四杆机构的一些基本特性 由上述关系可知，在铰链四杆机构中，要使构件1为曲柄，它必须是四杆中之最短杆，且最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。考虑到更一般的情形，可将铰链四杆机构曲柄存在条件概括为: 1)连架杆与机架中必有一杆是最短杆。 2)最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和。 第二节平面四杆机构的一些基本特性 二、急回特性和行程速比系数 当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度是不同的，摇杆的这种运动特性称为急回特性。为了表明该急回特