《汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ)》第17章

第17章平面機(jī)構(gòu)的應(yīng)用1汽車(chē)中有各種機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)特定形式的運(yùn)動(dòng)。例如，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞連桿機(jī)構(gòu)能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)以提供持續(xù)動(dòng)力，如圖17-1（a）所示；汽車(chē)前后窗的雨刮器能夠左右擺動(dòng)以清潔車(chē)玻璃，如圖17-1（b）所示；載重汽車(chē)的車(chē)廂能夠自動(dòng)升起以卸裝貨物，如圖17-1（c）所示。（a）活塞連桿（b）雨刮器（c）自動(dòng)升起的車(chē)廂圖17-1平面機(jī)構(gòu)在汽車(chē)中的應(yīng)用第17章平面機(jī)構(gòu)的應(yīng)用17.1平面機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)副的分類17.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其繪制17.3自由度計(jì)算217.4平面連桿機(jī)構(gòu)17.1平面機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)副的分類機(jī)構(gòu)是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上構(gòu)件組成的具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合體，其主要作用是轉(zhuǎn)換和傳遞運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)中的基本運(yùn)動(dòng)單元稱為構(gòu)件，其具有獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)特性。317.1.1平面機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)是指各構(gòu)件均在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。在平面機(jī)構(gòu)中，若組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件間只能發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)，則該平面機(jī)構(gòu)稱為平面連桿機(jī)構(gòu)。平面機(jī)構(gòu)主要由機(jī)架、主動(dòng)件及從動(dòng)件等組成，如圖17-2所示。該機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件4固定不動(dòng)，用來(lái)安裝其他構(gòu)件，稱為機(jī)架。構(gòu)件1處于活動(dòng)狀態(tài)且其運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知，稱為主動(dòng)件。構(gòu)件2和構(gòu)件3的運(yùn)動(dòng)都與主動(dòng)件有關(guān)，稱為從動(dòng)件。圖17-2平面機(jī)構(gòu)示意圖17.1.2運(yùn)動(dòng)副的類型為使組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件不發(fā)生各自獨(dú)立的自由運(yùn)動(dòng)，需要對(duì)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行限制，以便構(gòu)件直接接觸時(shí)保持能發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)連接狀態(tài)。這種兩個(gè)構(gòu)件之間的活動(dòng)連接稱為運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副時(shí)，直接相互接觸的點(diǎn)、線、面稱為運(yùn)動(dòng)副元素。41．低副兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，如圖17-3所示。根據(jù)兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式的不同，低副可分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。（a）轉(zhuǎn)動(dòng)副（b）移動(dòng)副圖17-3低副2．高副兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副，如圖17-4所示。凸輪機(jī)構(gòu)中頂輪和凸輪、齒輪嚙合時(shí)齒輪1和齒輪2之間均為點(diǎn)或線接觸，故凸輪副和齒輪副都屬于高副。5（a）凸輪副（b）齒輪副圖17-4高副17.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其繪制617.2.1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖為了形象直觀地表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特征，常用一定長(zhǎng)度的比例尺確定運(yùn)動(dòng)副的位置，并用特定的簡(jiǎn)單線條和符號(hào)來(lái)說(shuō)明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況和受力分析。由此繪制的簡(jiǎn)單圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖與機(jī)構(gòu)示意圖不同，后者是為了表示機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)的傳遞情況和構(gòu)造特征，無(wú)需嚴(yán)格按照比例來(lái)確定機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置。通常，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖包括下列信息。1．運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念①主動(dòng)件數(shù)目及構(gòu)件總數(shù)目。②運(yùn)動(dòng)副的類型及數(shù)目。③構(gòu)件之間的相對(duì)位置和連接關(guān)系。④構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的尺寸參數(shù)。2．構(gòu)件的表示方法構(gòu)件一般用直線或小方塊表示，并且標(biāo)明該構(gòu)件參與構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副，如圖17-5所示。7（a）參與兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件（b）參與三個(gè)運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件（c）機(jī)架圖17-5構(gòu)件的表示符號(hào)3．轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示方法轉(zhuǎn)動(dòng)副通常用一個(gè)小圓圈來(lái)表示，圓圈的圓心表示兩構(gòu)件相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸線。圖17-6（a）所示的兩構(gòu)件都可以運(yùn)動(dòng)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)副又稱為活動(dòng)鉸鏈；圖17-6（b）所示構(gòu)件中有一個(gè)作為機(jī)架處于固定狀態(tài)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)副又稱為固定鉸鏈；圖17-6（c）所示為轉(zhuǎn)動(dòng)副中相對(duì)運(yùn)動(dòng)軸線不垂直于紙面時(shí)的表示方法。8（1）轉(zhuǎn)動(dòng)副（a）（b）（c）圖17-6轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示符號(hào)3．轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示方法移動(dòng)副中通常用方塊表示移動(dòng)構(gòu)件，用直線表示移動(dòng)的方向。圖17-7（a）所示為兩構(gòu)件都未固定的移動(dòng)副，圖17-7（b）所示為有一個(gè)構(gòu)件被固定的移動(dòng)副。9（2）移動(dòng)副（a）（b）圖17-7移動(dòng)副的表示符號(hào)高副通常用兩構(gòu)件接觸時(shí)的輪廓曲線來(lái)表示。圖17-8（a）所示為齒輪副的符號(hào)，可用齒輪嚙合時(shí)輪齒的輪廓或兩個(gè)相切的節(jié)圓來(lái)表示；圖17-8（b）所示為凸輪副的符號(hào)，可用凸輪的輪廓曲線和從動(dòng)件在接觸處的形狀來(lái)表示。（3）高副（a）齒輪副

（b）凸輪副圖17-8高副的表示符號(hào)17.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟①仔細(xì)觀察組成機(jī)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件，認(rèn)真分析它們的運(yùn)動(dòng)情況，確定主動(dòng)件、從動(dòng)件及機(jī)架的數(shù)目。②從主動(dòng)件開(kāi)始，沿著運(yùn)動(dòng)傳遞的路線，分析各構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，確定運(yùn)動(dòng)副的類型及數(shù)目。③測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置，并根據(jù)圖紙大小及構(gòu)件的實(shí)際尺寸以確定合適的繪圖比例。④選擇合適的視圖，根據(jù)選好的比例，利用規(guī)定的符號(hào)和線條繪出機(jī)構(gòu)中所有的運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件，即可得到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。10例17-1繪制如圖17-9（a）所示的汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)活塞連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（a）示意圖（b）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1—曲軸；2—連桿；3—活塞；4—?dú)飧左w圖17-9內(nèi)燃機(jī)曲柄活塞機(jī)構(gòu)17.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟解：①由活塞連桿機(jī)構(gòu)的示意圖可知，氣缸體4固連在內(nèi)燃機(jī)機(jī)體上，可視為機(jī)架；活塞3在高溫高壓氣體推動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，可視為主動(dòng)件；連桿2和曲軸1都視作從動(dòng)件。②活塞3與氣缸體4之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是滑動(dòng)，因此構(gòu)成移動(dòng)副；活塞3與連桿2、連桿2與曲軸1、曲軸1與內(nèi)燃機(jī)機(jī)體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都是轉(zhuǎn)動(dòng)，因此構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。③選擇連桿的運(yùn)動(dòng)平面作為繪制簡(jiǎn)圖的視圖平面。④當(dāng)活塞在氣缸中處于圖示位置時(shí)，選取適當(dāng)?shù)谋壤撸靡?guī)定的運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件的符號(hào)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖17-9（b）所示。1117.3自由度計(jì)算1217.3.1自由度和約束自由度是指構(gòu)件可以進(jìn)行的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。如圖17-10（a）所示，平面xOy內(nèi)構(gòu)件AB除了能沿x軸和y軸方向自由移動(dòng)外，還可以繞垂直于平面xOy的z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，故一個(gè)做平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有3個(gè)自由度。如圖17-10（b）所示，將構(gòu)件的A點(diǎn)與地面鉸接，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，則構(gòu)件AB在x軸方向和y軸方向的移動(dòng)受到約束，只能繞A點(diǎn)在平面xOy內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，自由度由3變?yōu)?。故引入運(yùn)動(dòng)副后，構(gòu)件的自由運(yùn)動(dòng)將受到限制，通常把對(duì)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的限制稱為約束。（a）自由運(yùn)動(dòng)構(gòu)件

（b）組成轉(zhuǎn)動(dòng)副圖17-10構(gòu)件的自由度17.3.2平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算假定某平面機(jī)構(gòu)中有n個(gè)構(gòu)件，其中必定有一個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架，則活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為，未組成運(yùn)動(dòng)副時(shí)，機(jī)構(gòu)共有個(gè)自由度。當(dāng)各構(gòu)件組成PL個(gè)低副、PH個(gè)高副時(shí)，將分別引入2PL和PH個(gè)約束，失去個(gè)自由度，從而機(jī)構(gòu)的自由度F變?yōu)?3例17-2試計(jì)算圖17-10（b）所示的活塞連桿機(jī)構(gòu)的自由度。解：由機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖可知，該機(jī)構(gòu)共有4個(gè)構(gòu)件，其中活動(dòng)構(gòu)件3個(gè)；共有4個(gè)低副，其中1個(gè)移動(dòng)副，3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副；沒(méi)有高副。故該機(jī)構(gòu)的自由度為17.3.3計(jì)算自由度的注意事項(xiàng)141．復(fù)合鉸鏈圖17-11所示的平面機(jī)構(gòu)中共有5個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，6個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，則根據(jù)式（17-1）可計(jì)算出其自由度為。但實(shí)際上該機(jī)構(gòu)中主動(dòng)件1運(yùn)動(dòng)情況已知后，其他從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)都是確定的，這意味著該機(jī)構(gòu)的自由度為1。問(wèn)題出在轉(zhuǎn)動(dòng)副C處，該處有構(gòu)件2，3，4共3個(gè)構(gòu)件，這種由3個(gè)或3個(gè)以上構(gòu)件組成的多個(gè)共軸線轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈。復(fù)合鉸鏈處應(yīng)視作個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，其中m為組成復(fù)合鉸鏈的構(gòu)件總數(shù)。圖17-11存在復(fù)合鉸鏈的機(jī)構(gòu)故圖17-11所示的機(jī)構(gòu)中自由度的正確計(jì)算方法為2．局部自由度在圖17-12（a）所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，滾子的運(yùn)動(dòng)并不影響頂桿的運(yùn)動(dòng)，這種對(duì)其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)沒(méi)有影響的局部運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的自由度稱為局部自由度。15故在計(jì)算圖17-2（a）所示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)先將滾子和頂桿看作一個(gè)構(gòu)件，如圖17-12（b）所示。則機(jī)構(gòu)中共有2個(gè)活動(dòng)構(gòu)件、1個(gè)移動(dòng)副、1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和1個(gè)凸輪副，自由度為。（a）（b）圖17-12存在局部自由度的機(jī)構(gòu)3．虛約束機(jī)構(gòu)中某些約束因與其他約束重復(fù)而不起獨(dú)立約束作用，這種約束稱為虛約束。16兩個(gè)構(gòu)件在同一個(gè)方向組成多個(gè)相同的移動(dòng)副時(shí)，只有一個(gè)移動(dòng)副起獨(dú)立約束作用，其余移動(dòng)副帶來(lái)的約束都屬于虛約束，如圖17-13（a）所示。（1）重復(fù)移動(dòng)副（2）重復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)構(gòu)件組成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起獨(dú)立約束作用，其余轉(zhuǎn)動(dòng)副帶來(lái)的約束都屬于虛約束，如圖17-13（b）所示。（a）重復(fù)移動(dòng)副（b）重復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)副圖17-13虛約束3．虛約束17機(jī)構(gòu)中某些對(duì)稱部分對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用，會(huì)在機(jī)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生虛約束。如圖17-13（c）所示的周轉(zhuǎn)輪系中，行星架H上對(duì)稱分布有3個(gè)行星輪。它們與齒輪3組成的3個(gè)齒輪副中，只有一個(gè)是獨(dú)立作用的，其余2個(gè)都屬于虛約束。（3）對(duì)稱結(jié)構(gòu)（4）距離不變某活動(dòng)構(gòu)件上的一點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)時(shí)同其他構(gòu)件上某點(diǎn)間的距離始終保持不變，此時(shí)用一構(gòu)件和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副將這兩點(diǎn)連接，便會(huì)引入虛約束，如圖17-14所示。此時(shí)計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，應(yīng)將距離不變的兩點(diǎn)間的構(gòu)件去掉。圖17-13虛約束（c）對(duì)稱機(jī)構(gòu)17.3.4平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件18研究表明，平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是該機(jī)構(gòu)的自由度大于零，且主動(dòng)構(gòu)件的數(shù)目W與自由度F相等，即解：由圖17-15可知，該機(jī)構(gòu)具有4個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，5個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，機(jī)構(gòu)的自由度為例17-3在圖17-15所示平面五桿機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件1和構(gòu)件4為主動(dòng)構(gòu)件，轉(zhuǎn)速分別為n1和n2，試判斷該機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動(dòng)。圖17-15平面五桿機(jī)構(gòu)17.4平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)又稱低副機(jī)構(gòu)，各構(gòu)件組成的運(yùn)動(dòng)副為轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副。其主要特點(diǎn)是：19①各構(gòu)件以低副相連，接觸面的壓力小，容易進(jìn)行潤(rùn)滑，機(jī)構(gòu)磨損較小。②運(yùn)動(dòng)副接觸面多為平面或圓柱面，制造方便，加工精度高。③可進(jìn)行多種運(yùn)動(dòng)變換，實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)軌跡。但是平面連桿機(jī)構(gòu)中，由于低副接觸面之間存在間隙，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生誤差，降低了傳動(dòng)精度。同時(shí)，平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜，難以精確地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。17.4.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單的平面連桿機(jī)構(gòu)，若四桿機(jī)構(gòu)中各桿件之間均以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，則稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，如圖17-16所示。構(gòu)件4是機(jī)架，構(gòu)件1，3稱為連架桿，構(gòu)件2稱為連桿。能繞軸線做360°轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿又稱為曲柄；相對(duì)機(jī)架做擺動(dòng)的連架桿又稱為搖桿。根據(jù)機(jī)構(gòu)中曲柄和搖桿的數(shù)量，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)以及雙搖桿機(jī)構(gòu)。20圖17-16鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是指兩個(gè)連架桿中一個(gè)連架桿為曲柄，而另一個(gè)為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。圖17-17汽車(chē)前窗刮雨器機(jī)構(gòu)示意圖2．雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)是指兩個(gè)連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)雙曲柄機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿長(zhǎng)度相等，連桿與機(jī)架長(zhǎng)度也相等時(shí)，該雙曲柄機(jī)構(gòu)又稱為平行四邊形機(jī)構(gòu)或平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，如圖17-18所示。21圖17-19所示為平行四邊形機(jī)構(gòu)在機(jī)車(chē)中的應(yīng)用，在曲柄的帶動(dòng)下，各個(gè)車(chē)輪保持相同的轉(zhuǎn)速。為了防止平行四邊形機(jī)構(gòu)中兩個(gè)曲柄在與機(jī)架共線時(shí)發(fā)生反轉(zhuǎn)，機(jī)車(chē)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)中采用了三個(gè)曲柄，組成一個(gè)雙平行四邊形機(jī)構(gòu)。（a）（b）圖17-18平行四邊形機(jī)構(gòu)圖17-19機(jī)車(chē)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)3．雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)是指兩個(gè)連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。22圖17-20所示為雙搖桿機(jī)構(gòu)在汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用，兩個(gè)車(chē)輪分別安裝在搖桿AB和CD上。當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，兩搖桿擺過(guò)不同的角度，使兩前輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線交匯于后輪軸線上的O點(diǎn)，以保證車(chē)輛轉(zhuǎn)彎的每個(gè)瞬間，四個(gè)輪與地面之間均繞O點(diǎn)做純滾動(dòng)。圖17-21所示為雙搖桿機(jī)構(gòu)在公共汽車(chē)開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用，兩扇車(chē)門(mén)分別安裝在搖桿AB和CD上。兩搖桿的初始角度不同，使得兩扇車(chē)門(mén)同時(shí)朝相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證兩扇門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉的同步性。圖17-20汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)示意圖圖17-21公共汽車(chē)開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)此時(shí)，最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和，無(wú)論最短桿的位置如何，該機(jī)構(gòu)一定為雙曲柄機(jī)構(gòu)。17.4.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判別此時(shí)最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，可細(xì)分為以下三種情形：①若最短桿為連架桿，則該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。②若最短桿為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。③若最短桿為連桿，則該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。231．2．假設(shè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，四桿長(zhǎng)度由短到長(zhǎng)依次為，，，則可按照以下方法判別鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型。

17.4.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化24在圖17-22（a）所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，為保證C點(diǎn)具有穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以取消搖桿CD，而用沿著機(jī)架上曲線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的滑塊代替。得到的機(jī)構(gòu)與原機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)完全相同，構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)均不變，且滑塊的移動(dòng)副與鉸鏈同屬低副。該機(jī)構(gòu)稱為曲線導(dǎo)軌曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。1．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)當(dāng)原來(lái)的連架桿CD長(zhǎng)度為無(wú)窮大時(shí)，曲線導(dǎo)軌將變?yōu)橹本€導(dǎo)軌，C點(diǎn)的軌跡也將變成一條直線，機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖17-22（b）所示。若滑塊的移動(dòng)中心線通過(guò)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，則稱為對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，否則稱為偏心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖17-22（c）所示。其中，導(dǎo)軌與曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心線之間的距離稱為偏距e。（a）（b）（c）圖17-22曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在圖17-23（a）所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，將機(jī)架由構(gòu)件4改為構(gòu)件1，主動(dòng)件由構(gòu)件1改為構(gòu)件2，構(gòu)件4稱為導(dǎo)桿，則滑塊3可相對(duì)導(dǎo)桿4滑動(dòng)并一起繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，得到導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。此時(shí)，若構(gòu)件2的長(zhǎng)度大于機(jī)架1，則構(gòu)件2做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)桿4做整圈回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該機(jī)構(gòu)稱為傳動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖17-23（b）所示。若構(gòu)件2的長(zhǎng)度小于機(jī)架1，則構(gòu)件2做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)桿4只能做往復(fù)擺動(dòng)，該機(jī)構(gòu)稱為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖17-23（c）所示。2．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)25（a）（b）（c）（d）圖17-23曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化形式3．搖塊機(jī)構(gòu)26在圖17-23（a）所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，將機(jī)架由構(gòu)件4改為構(gòu)件2，當(dāng)構(gòu)件1做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊3將繞機(jī)架上C點(diǎn)來(lái)回?cái)[動(dòng)，稱為搖塊，所得機(jī)構(gòu)稱為搖塊機(jī)構(gòu)，如圖17-23（d）所示。（a）（b）（c）（d）圖17-23曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化形式載重汽車(chē)的自動(dòng)卸貨機(jī)構(gòu)運(yùn)用的就是搖塊機(jī)構(gòu)，如圖17-24所示。液壓缸體相當(dāng)于搖塊，液壓桿推動(dòng)車(chē)廂轉(zhuǎn)動(dòng)。圖17-24載重汽車(chē)自動(dòng)翻斗機(jī)構(gòu)17.4.4平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性27圖17-25所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄AB轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，與連架桿BC重合兩次，位置分別為AB1和AB2，鉸鏈中心A和C的距離分別達(dá)到最小值A(chǔ)C1和最大值A(chǔ)C2，搖桿CD的兩個(gè)位置C1D和C2D分別為左、右極限位置。C1D和C2D的夾角稱為搖桿擺角，用符號(hào)表示。曲柄在搖桿處于左、右極限位置時(shí)在相應(yīng)的位置AB1和AB2之間所夾銳角稱為極位夾角，用符號(hào)表示。1．運(yùn)動(dòng)特性當(dāng)曲柄由位置AB1順時(shí)針轉(zhuǎn)到AB2時(shí)，轉(zhuǎn)過(guò)的角度為，所用時(shí)間為t1；搖桿相應(yīng)地從位置C1D擺動(dòng)到C2D，擺過(guò)的角度為，平均速度為v1。當(dāng)曲柄由位置AB2順時(shí)針轉(zhuǎn)到AB1時(shí)，轉(zhuǎn)過(guò)的角度為，所用時(shí)間為t2，搖桿擺過(guò)的角度仍為，平均速度為v2。由于，故在曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，

，從而。圖17-25曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性17.4.4平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性28通常將擺桿由C1D運(yùn)動(dòng)到C2D的過(guò)程稱為工作行程，由C2D運(yùn)動(dòng)到C1D的過(guò)程稱為返回行程，故返回行程的平均速度v2大于工作行程的平均速度v1，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的這種運(yùn)動(dòng)特性稱為急回特性。急回特性可由行程速度變化系數(shù)K