什么是平面连杆机构,它在机械设计中有怎样的应用?

发布网友 发布时间：2024-05-28 21:13

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热心网友 时间：2024-06-03 19:59

1　铰链四杆机构

如图1-22所示为一种常见的脚踏缝纫机，当脚踏动踏板1时，摇动的踏板通过连杆2可驱动皮带轮3旋转，以此把旋转的动力供应给缝纫机头工作。缝纫机踏板、连杆、皮带轮所组成的传动装置，是一种典型的平面连杆机构，称作曲柄摇杆机构，它能将摇动的运动形式转换成旋转的运动形式，反之也能将皮带轮的旋转运动转换为踏板的摇动，如图1-23所示，当AB杆360°旋转能通过BC杆驱动杆件CD围绕D点在一定范围内摆动。

图1-22　脚踏缝纫机运动简图

1—踏板；2—连杆；3—皮带轮；4—机架

图1-23　曲柄摇杆机构运动简图

1—曲柄；2—连杆；3—摇杆；4—机架

图1-23是按一定比例的直线、曲线及简单的符号，来表示机构各构件间相对运动关系和运动规律的简图，称之为机构运动简图，是对具体事物的抽象。在机构中，构件与构件之间的连接部位被称为运动副，如AB与BC杆件连接处的小圆圈称为回转副或铰链，表示AB杆件和BC杆件可以相对转动。其中，AB杆能够绕转动副A轴线360°转动，称其为曲柄；CD杆仅能绕其转动副轴线往复摆动，称其为摇杆；AD杆是固定不动的杆件，起支撑作用，称其为机架；BC杆件因不与机架连接，称其为连杆。

当机架杆件长度相对其他杆件长度发生改变时，得到的运动形式又将不同，如图1-24（a）和（b）所示，分别为双曲柄机构和双摇杆机构。在双曲柄机构中，主动件和从动件均为曲柄，主动曲柄等速旋转，而从曲柄变速旋转；在双摇杆机构中，杆件AB和CD仅能产生摆动。曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构统称为铰链四杆机构，是平面连杆机构最基本的类型。

图1-24　双曲柄机构和双摇杆机构

曲柄摇杆机构在工业中有普遍的应用，如图1-25所示为目前石油开采广泛使用的游梁抽油机结构及机构运动示意图，其工作原理是电动机通过带轮和减速器减速带动曲柄OA转动，曲柄OA带动连杆O1B驱动游梁绕支架作上下摆动，驴头上悬绳器拉动抽油杆上下运动，拉动井底抽油泵中活塞进行抽吸原油，并将原油排出地面。

图1-25　游梁抽油机结构及机构运动示意图

机械中存在的诸多连杆机构基本上都是通过四杆机构演化而来的，如图1-26（a）所示，挖掘机一系列挖掘和提升的动作是几个连杆机构综合运动的结果，其中液压缸是长度可变的杆件，担负着驱动的任务；图1-26（b）的测量仪表是连杆机构与齿轮机构的组合，通过移动左边的滑块就能使大齿轮转动，以此带动小齿轮及指针旋转，达到显示测量结果的目的。

图1-26　连杆机构的应用实例

2　曲柄滑块机构

如图1-27所示为单缸四冲程汽油机构造示意图，发动机工作时气体燃烧的膨胀力将驱动活塞在气缸内直线移动，然后通过连杆驱动曲轴（即曲柄）做旋转运动，发动机由此进行旋转动力的输出。气缸、活塞、连杆、曲轴所组成的机构称为曲柄滑块机构，图1-28为曲柄滑块机构运动简图，此种机构是通过曲柄摇杆机构演化而来的，它能将旋转运动转化为直线往复移动的运动形式，在工程领域，压力机、活塞式空气压缩机均是以此机构为原理进行设计和制造的。若继续将此机构进行演化，可得手动抽水机机构，如图1-29所示。

图1-27　单缸四冲程汽油机构造示意图

1—气缸盖；2—气缸；3—活塞；4—连杆；5—飞轮；6—曲轴；7—曲轴箱；8，9—齿轮；10，11—凸轮；12—活塞销；13—进气门；14—排气门