《機(jī)械基礎(chǔ)》課件第6章 平面連桿機(jī)構(gòu)

第6章平面連桿機(jī)構(gòu)6.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)6.2含有一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)6.3平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性6.4平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介習(xí)題66.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)6.1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)副連接而成的封閉四桿系統(tǒng)（即四構(gòu)件系統(tǒng)），其中一個(gè)桿固定，圖6-1所示。在此機(jī)構(gòu)中，固定不動(dòng)的桿4稱為機(jī)架；與機(jī)架相連的桿1和桿3稱為連架桿；不與機(jī)架相連的桿2稱為連桿。凡能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱為曲柄，只能在小于360°的范圍內(nèi)作往復(fù)擺動(dòng)的連架桿稱為搖桿。圖6-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)6.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及應(yīng)用根據(jù)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有無曲柄，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可分為如下三種基本類型。

1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩連架桿中一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿時(shí)，稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。圖6-2所示的雷達(dá)天線調(diào)整機(jī)構(gòu)即為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。天線固定在搖桿3上，當(dāng)主動(dòng)件曲柄1回轉(zhuǎn)時(shí)，通過連桿2使搖桿3（天線）擺動(dòng)。并要求搖桿3的擺動(dòng)達(dá)到一定的擺角，以保證天線具有指定的擺角。

圖6-3所示的是某些汽車前窗刮雨器，當(dāng)主動(dòng)曲柄AB回轉(zhuǎn)時(shí)，通過連桿BC使從動(dòng)搖桿CD作往復(fù)擺動(dòng)，利用搖桿CD的延長部分實(shí)現(xiàn)刮雨動(dòng)作。

圖6-2雷達(dá)天線調(diào)整機(jī)構(gòu)圖6-3汽車前窗刮雨器

在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，通常曲柄作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿作變速往復(fù)擺動(dòng)。曲柄和搖桿可分別作主動(dòng)件。當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，可將曲柄的整周連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)（如圖5-2所示的顎式破碎機(jī)）；當(dāng)搖桿為主動(dòng)件時(shí)，可將搖桿的往復(fù)擺動(dòng)變?yōu)榍恼苓B續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。2.雙曲柄機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩連架桿均為曲柄時(shí)，稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。圖6-4所示的慣性篩分機(jī)中的四桿機(jī)構(gòu)ABCD即為雙曲柄機(jī)構(gòu)。當(dāng)主動(dòng)曲柄AB作等速回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)曲柄CD作變速回轉(zhuǎn)，使篩子EF獲得加速度，從而達(dá)到篩分材料的目的。雙曲柄機(jī)構(gòu)中的兩曲柄可分別作主動(dòng)件。該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)等速轉(zhuǎn)動(dòng)和變速轉(zhuǎn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換。圖6-4慣性篩機(jī)構(gòu)圖6-5機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)

在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，僅當(dāng)兩曲柄等長且連桿與機(jī)架等長時(shí)，兩曲柄的角速度才在任何瞬時(shí)都相等。這種雙曲柄機(jī)構(gòu)稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)。圖6-5所示的蒸汽機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，是平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。平行雙曲柄機(jī)構(gòu)在兩個(gè)曲柄與機(jī)架共線時(shí)，可能會(huì)因某些偶然因素的影響而使兩個(gè)曲柄反向回轉(zhuǎn)，機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用三個(gè)曲柄的目的就是為了防止其反轉(zhuǎn)（中間的桿2為虛約束）。3.雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩連架桿均為搖桿時(shí)，稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。圖6-6所示的飛機(jī)起落架收放機(jī)構(gòu)即為雙搖桿機(jī)構(gòu)。飛機(jī)起飛后，需將輪5收起；飛機(jī)著陸前，要把輪5放下。這些動(dòng)作是由主動(dòng)搖桿1通過連桿2、從動(dòng)搖桿3帶動(dòng)著陸輪5予以實(shí)現(xiàn)的。雙搖桿機(jī)構(gòu)中的兩搖桿可分別作主動(dòng)件。該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)不同的往復(fù)擺動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換。在雙搖桿機(jī)構(gòu)中，若兩搖桿長度相等，則稱為等腰梯形機(jī)構(gòu)，如圖6-7所示的汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)就是這種雙搖桿機(jī)構(gòu)。圖6-6飛機(jī)起落架收放機(jī)構(gòu)

圖6-7汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6.1.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本形式的區(qū)別在于機(jī)構(gòu)中是否有曲柄存在。通過理論證明（可參見有關(guān)資料），機(jī)構(gòu)在什么條件下存在曲柄，與其機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件相對(duì)尺寸的大小以及取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架有關(guān)。即鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件（桿長之和條件）為：

(1)最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿的長度之和；

(2)連架桿或機(jī)架中必有一桿是最短桿。

以上的兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足，否則機(jī)構(gòu)中不存在曲柄。但對(duì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本形式的具體判別，除了滿足鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件外，還與固定不同桿作機(jī)架有關(guān)，可根據(jù)以上綜合歸納為：(1)當(dāng)最短桿與最長桿的長度之和大于其他兩桿的長度之和時(shí)，只能是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

(2)當(dāng)最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿的長度之和時(shí)，①最短桿為機(jī)架時(shí)，是雙曲柄機(jī)構(gòu)；②最短桿相鄰桿為機(jī)架時(shí)，是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；③最短桿的對(duì)面桿為機(jī)架時(shí)，是雙搖桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的主要基本形式見表6-1。表6-1兩種四桿機(jī)構(gòu)的主要形式對(duì)比6.2含有一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)6.2.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)圖6-8(a)所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件1為曲柄，構(gòu)件3為搖桿。現(xiàn)將其曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中點(diǎn)D轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大，桿4做成一個(gè)環(huán)形槽，點(diǎn)D為槽的中心，而桿3做成一個(gè)弧形滑塊，在環(huán)形槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，如圖6-8(b)所示。因桿3僅在環(huán)形槽的一部分?jǐn)[動(dòng)，所以可將一部分的環(huán)形槽去掉，如圖6-8(c)所示。這時(shí)，盡管點(diǎn)D的轉(zhuǎn)動(dòng)副形狀發(fā)生了變化，但其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)與原曲柄搖桿機(jī)構(gòu)完全相同。

如果再將環(huán)形槽半徑擴(kuò)大為無窮大，即點(diǎn)D為無窮遠(yuǎn)處，則環(huán)形槽變成了直槽，轉(zhuǎn)動(dòng)副變成了移動(dòng)副，如圖6-8(c)所示。此時(shí)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化成偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。圖中的e為曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心A至直槽之間的垂直距離，稱為偏距。當(dāng)e≠0時(shí)，這種形式的機(jī)構(gòu)稱為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；當(dāng)e=0時(shí)，這種形式的機(jī)構(gòu)則稱為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖6-8(d)所示。圖6-8曲柄滑塊機(jī)構(gòu)6.2.2偏心輪機(jī)構(gòu)如圖6-9(a)所示的對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，AB為曲柄，若將轉(zhuǎn)動(dòng)副B的半徑擴(kuò)大，使其超過曲柄AB的長度，則曲柄AB演化為一個(gè)幾何中心為B與轉(zhuǎn)動(dòng)中心為A的不重合圓盤（見圖6-9(b)），該圓盤稱為偏心輪。偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心A與幾何中心B之間的距離就等于曲柄AB的長度，稱為偏心距，這種機(jī)構(gòu)稱為偏心輪機(jī)構(gòu)。同理，也可將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演變?yōu)槠妮啓C(jī)構(gòu)，如圖6-9(c)和圖6-9(d)所示。通常是在曲柄長度很短和需利用偏心輪慣性時(shí)，采用此種形式的機(jī)構(gòu)。偏心輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于剪床、沖床、顎式破碎機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等機(jī)械中。圖6-9偏心輪機(jī)構(gòu)的演化6.2.3導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)當(dāng)改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件時(shí)，可得到各種形式的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。導(dǎo)桿為能在滑塊中作相對(duì)移動(dòng)的構(gòu)件。如圖6-10(a)所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若取桿1為機(jī)架，滑塊3在桿4上往復(fù)移動(dòng)，桿4為導(dǎo)桿，這種機(jī)構(gòu)稱為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)桿1的長度小于或等于桿2的長度時(shí)，桿2和導(dǎo)桿4均可作整周回轉(zhuǎn)，故稱為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（見圖6-10(b)）；當(dāng)桿1的長度大于桿2的長度時(shí)，桿2可作整周回轉(zhuǎn)，導(dǎo)桿4卻只能作往復(fù)擺動(dòng)，故稱為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（見圖6-10（c））。圖6-10導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的演化

圖6-11所示為某插床的主機(jī)構(gòu)示意圖，其中AB為機(jī)架，并且AB的長度小于BC的長度，因此桿BC和導(dǎo)桿AC都可作整周回轉(zhuǎn)，即ABCD為一轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。這是由轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)ABC發(fā)展而成的六桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。圖6-12所示為電氣開關(guān)機(jī)構(gòu)。圖中桿1為機(jī)架，桿1的長度大于桿2的長度，此時(shí)，桿2可以作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，而導(dǎo)桿4只能作一定角度的擺動(dòng)，這是擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在電氣開關(guān)中的具體應(yīng)用。圖6-11插床機(jī)構(gòu)圖6-12電氣開關(guān)機(jī)構(gòu)6.2.4搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)

1.搖塊機(jī)構(gòu)當(dāng)取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的連桿2為機(jī)架時(shí)，則成為搖塊機(jī)構(gòu)（見圖6-13）。這種機(jī)構(gòu)常應(yīng)用于各種液壓和氣動(dòng)裝置上。圖6-14所示的自卸卡車的翻斗機(jī)構(gòu)即為一例。油缸3能繞定軸C擺動(dòng)，活塞桿4在油壓的作用下推動(dòng)車廂1，使其繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)而傾斜，從而達(dá)到自動(dòng)卸料的目的。圖6-13搖塊機(jī)構(gòu)圖6-14自卸卡車的翻斗機(jī)構(gòu)2.定塊機(jī)構(gòu)在圖6-15中，當(dāng)取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊3為機(jī)架時(shí)，桿1可作整周回轉(zhuǎn)，桿4作往復(fù)移動(dòng)，故稱為定塊機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)常用于老式的手動(dòng)抽水機(jī)（見圖6-16）和抽油泵中。圖6-15定塊機(jī)構(gòu)圖6-16手動(dòng)抽水機(jī)6.3平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性6.3.1急回特性在圖6-17所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)曲柄AB為主動(dòng)件，搖桿CD為從動(dòng)件。曲柄AB作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，其回轉(zhuǎn)一周，搖桿CD往復(fù)擺動(dòng)一次。曲柄AB在回轉(zhuǎn)一周的過程中，有兩次與連桿BC共線，可得曲柄AB與連桿BC重疊和延伸的兩個(gè)位置B1AC1、AB2C2，這時(shí)，從動(dòng)搖桿CD分別處于兩個(gè)位置C1D和C2D，稱為極限位置，ψ稱為最大擺角。主動(dòng)曲柄AB在對(duì)應(yīng)的兩個(gè)位置之間所夾的銳角θ稱為極位夾角。圖6-17曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

為了表示從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)急回的程度，常用v1與v2的比值K來表示，K稱為行程速比系數(shù)，即（（6-1）（

由式（6-1）可知，平面四桿機(jī)構(gòu)有無急回作用取決于極位夾角θ。若θ≠0，則K＞1，表明機(jī)構(gòu)有急回特性；且θ越大，K值就越大，機(jī)構(gòu)的急回特性就越顯著。若θ=0，則K=1，表明機(jī)構(gòu)沒有急回特性。由式（6-1）可得（6-2）6.3.2壓力角和傳動(dòng)角在生產(chǎn)實(shí)踐中，連桿機(jī)構(gòu)不僅要能滿足變換運(yùn)動(dòng)的要求，而且還應(yīng)具有良好的傳力性能以提高機(jī)械效率。壓力角則是判斷一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)傳力性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志。在圖6-18所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若忽略各桿的質(zhì)量、慣性力和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦，則主動(dòng)曲柄1通過連桿2作用在從動(dòng)搖桿3上的力F是沿桿BC方向的。從動(dòng)搖桿3所受的力F與力作用點(diǎn)C的速度vc間所夾的銳角α稱為壓力角。力F沿vc方向的分力Ft稱有效分力，它推動(dòng)搖桿CD繞D轉(zhuǎn)動(dòng)，作有用功；而沿?fù)u桿CD方向的分力Fr稱有害分力，它不但不能作有用功，而且還增大了運(yùn)動(dòng)副中的摩擦阻力。圖6-18曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角

由圖6-18可知：

Ft=Fcosα,Fr=Fsinα

顯然，壓力角α越小，F(xiàn)t越大，所作的有用功也越大，傳力性能越好。在實(shí)用中，為度量方便，常用壓力角α的余角γ（即連桿2與搖桿3之間所夾的銳角）來判斷連桿機(jī)構(gòu)的傳力性能，γ角稱為傳動(dòng)角。因γ=90°-α，所以，α越小，γ越大，說明機(jī)構(gòu)的傳力性能越好。

在機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，傳動(dòng)角γ的大小是變化的。為了確保機(jī)構(gòu)能正常工作，應(yīng)使一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中最小傳動(dòng)角不小于某規(guī)定數(shù)值。通常取γmin≥(40°～50°)。具體數(shù)值根據(jù)傳遞功率的大小而定。傳遞功率大時(shí)，γmin應(yīng)取大些，如顎式破碎機(jī)、沖床等，可取γmin≥50°。

圖6-19所示為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)曲柄為主動(dòng)件，滑塊為從動(dòng)件時(shí)，其傳動(dòng)角γ為連桿與導(dǎo)路垂線所夾的銳角。當(dāng)曲柄處于與偏距方向相反的一側(cè)且垂直于導(dǎo)路的位置時(shí)，將出現(xiàn)最小傳動(dòng)角γmin。圖6-20中的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，曲柄為主動(dòng)件，因滑塊對(duì)導(dǎo)桿的作用力總是垂直導(dǎo)路的，所以其傳動(dòng)角γ恒等于90°。這說明擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)具有良好的傳力性能。圖6-19偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角圖6-20擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角6.3.3死點(diǎn)位置在圖6-21（a）所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，搖桿CD為主動(dòng)件，當(dāng)其處于兩極限位置C1D、C2D時(shí)，連桿BC與曲柄AB將出現(xiàn)兩次共線。這時(shí)，從動(dòng)曲柄AB上的B1、B2處的傳動(dòng)角γ=0，壓力角α=90°。如不計(jì)各桿的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦，則主動(dòng)搖桿CD通過連桿BC傳給從動(dòng)曲柄AB的力必通過鉸鏈中心A。因該作用力對(duì)A點(diǎn)的力矩為零，故無論作用力多大，曲柄都不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置。

機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，除從動(dòng)件會(huì)被卡死外，還會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)向不確定的現(xiàn)象。例如圖6-21(a)中，搖桿由C2D位置開始擺動(dòng)時(shí)，位于AB2位置的曲柄，稍受干擾就可能按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，也可能按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。判斷四桿機(jī)構(gòu)有無死點(diǎn)位置，決定于從動(dòng)件是否與連桿共線。圖6-21（b）所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如以滑塊為主動(dòng)件時(shí)，則從動(dòng)曲柄與連桿有兩個(gè)共線位置，因此該機(jī)構(gòu)存在死點(diǎn)。在上述兩例中，當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，就不存在死點(diǎn)位置。圖6-21死點(diǎn)位置

對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，為了保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮機(jī)構(gòu)順利通過死點(diǎn)的問題。通常可采用安裝飛輪加大慣性或機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列的方法。圖6-22所示的縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)就是借助于安裝在曲柄上的飛輪的慣性，使機(jī)構(gòu)順利通過死點(diǎn)位置。圖6-23所示車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，則是采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列的方法，使兩組機(jī)構(gòu)不同時(shí)處于死點(diǎn)位置，以便于起動(dòng)和克服運(yùn)動(dòng)的不確定狀態(tài)。

圖6-22縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)圖6-23車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)

工程上有時(shí)也利用機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置來滿足某些工作要求。如圖6-24所示的夾具機(jī)構(gòu)，當(dāng)在手柄（連桿2）上加力F夾緊工件時(shí)，桿BC和桿CD成一直線，即共線，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置；而當(dāng)去掉力F后，構(gòu)件AB在工件反力的作用下，無論工件反力有多大，夾具都不會(huì)自行松脫。當(dāng)需要卸下工件時(shí)，向上扳動(dòng)手柄，即能松開夾具。圖6-24夾具機(jī)構(gòu)*6.4平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)條件，確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù)。平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題可歸納為以下兩類：（1）按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)；（2）按給定的運(yùn)動(dòng)軌跡要求設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。6.4.1按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，先按給定的K值算出極位夾角θ，再按機(jī)構(gòu)在極限位置的幾何關(guān)系，結(jié)合給定的有關(guān)輔助條件，確定各構(gòu)件的尺寸?，F(xiàn)將具體方法和步驟介紹如下。如圖6-25所示，已知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿CD的長度lCD、擺角ψ和行程速比系數(shù)K，試設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)（即確定曲柄AB、連桿BC和機(jī)架AD的長度）。

圖6-25曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(1)由給定的行程速比系數(shù)K，用式（6-2）算出極位夾角θ。

(2)任選一固定鉸鏈點(diǎn)D，選取長度比例尺μl，并按搖桿長lCD和擺角ψ作出搖桿的兩個(gè)極限位置C1D和C2D，如圖6-25所示。

(3)連接C1、C2兩點(diǎn)，并自C1（或C2）作C1C2的垂線C1H。

(4)作∠C1C2J=90°-θ，則直線C2J與C1H相交于P點(diǎn)。在直角三角形△C1PC2中，∠C1PC2=θ。(5)以C2P為直徑作直角三角形△C1PC2的外接圓k，在圓周上任取一點(diǎn)A作為曲柄AB的固定鉸鏈中心，連接AC1和AC2。因同一圓弧的圓周角相等，故∠C1AC2=∠C1PC2=θ。

(6)由圖可知，搖桿在兩極限位置時(shí)曲柄和連桿共線，故有各構(gòu)件長度關(guān)系：

和

。

(7)在圖上測(cè)得各構(gòu)件實(shí)際長度為：

由于A點(diǎn)是在△C1PC2的外接圓上任選的，而C1CC2所對(duì)的圓周角皆為θ，因此鉸鏈中心A選在C1PC2的任意位置上都滿足極位夾角為θ，所以此題有無窮多個(gè)解。但A點(diǎn)位置不同，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角大小也不同。為了獲得較好的傳力性能，可按最小傳動(dòng)角或另給附加條件確定A點(diǎn)位置。6.4.2按給定連桿的兩個(gè)或三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)已給定連桿BC的長度lBC及其兩個(gè)位置B1C1和B2C2，如圖6-26所示，試設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。圖6-26給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

由于連桿上的鉸鏈中心B和C分別在各自的圓弧上運(yùn)動(dòng)，因此，只需找出兩個(gè)圓弧的中心并作為固定鉸鏈中心即可求得四桿機(jī)構(gòu)。作圖步驟如下：

(1)連接B1B2和C1C2并分別作它們的垂直平分線b12和c12。

(2)在b12上任取一點(diǎn)A，在c12上任取一點(diǎn)D作為該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的固定鉸鏈中心。連接AB1和C1D，則鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)AB1C1D即為所求。

【例6-1】

圖6-27所示為加熱爐的啟閉機(jī)構(gòu)，設(shè)已知爐門即連桿BC長lBC及其開啟的兩個(gè)位置B1C1和B2C2，試設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。圖6-27加熱爐的啟閉機(jī)構(gòu)

解

按上述原理作圖的步驟如下：

(1)取長度比例尺μl，按給定位置作B1C1和B2C2。

(2)連接B1B2、C1C2并分別作它們的垂直平分線b12、c12。

(3)鉸鏈中心A位于B1B2線段的中垂線b12

上；鉸鏈中心