第3章 平面连杆机构1

图3-10a、b所示的飞机起落架及汽车前轮的转向机构等也均为双摇杆机构的实际应用。汽车前轮的转向机构中，两摇杆的长度相等，称为等腰梯形机构，它能使与摇杆固联的两前轮轴转过的角度不同，使车轮转弯时，两前轮的轴线与后轮轴延长线上的某点P交于点，汽车四轮同时以P点为瞬时转动中心，各轮相对地面近似于纯滚动，保证了汽车转弯平稳并减少了轮胎磨损。

图3-10

3.1.2 平面四杆机构的演化

在实际机器中，还广泛地采用着其他多种型式的四杆机构。这些型式的四杆机构，可认为是通过改变某些构件的形状、改变构件的相对长度、改变某些运动副的尺寸、或者选择不同的构件作为机架等方法，由四杆机构的基本型式演化而成的。

铰链四杆机构的演化，不仅是为了满足运动方面的要求，还往往是为了改善受力状况以及满足结构设计上的需要等。各种演化机构的外形虽然各不相同，但是它们的运动性质以及分析和设计方法却常常是相同或类似的，这就为连杆机构的研究提供了方便。

a)

图3-11 铰链四杆机构的演化

b)

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1．曲柄滑块机构

在如图3-11a所示的曲柄摇杆机构中，当曲柄1绕轴A回转时，铰链C将沿圆弧??往复运动。现如图b所示，设将摇杆3做成滑块形式，并使其沿圆弧导轨BB往复运动，显然其运动性质并未发生改变。但此时铰链四杆机构已演化为曲线导轨的曲柄滑块机构。又如在图3-11a所示的铰链四杆机构中，设将摇杆3的长度增至无穷大，则铰链C运动的轨迹??将变为直线，而与之相应的图3-11b中的曲线导轨将变为直线导轨，于是铰链四杆机构将演化成为常见的曲柄滑块机构，如图3-12所示。其中图3-12a所示的为具有一偏距e的偏置曲柄滑块机构；而图3-12b所示的为没有偏距的对心曲柄滑块机构。

a)

图3-12曲柄滑块机构

b)

曲柄滑块机构在冲床、内燃机、空气压缩机等各种机械中得到了广泛的应用。

a)

b)

c)

图3-13导杆机构

d)

2．导杆机构

如图3-13a所示的曲柄滑块机构中，若改选构件AB为机架，则构件4将绕轴A转动，而构件3则将以构件4为导轨沿该构件相对移动。将构件4称为导杆，而由此演化成的四杆机构称为导杆机构（如图3-13b所示）。

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a)

图3-19偏心轮机构

b)

在导杆机构中，如果其导杆能作整周转动，则称其为回转导杆机构。如图3-14所示，为回转导杆机构在一小型刨床中的应用实例。

在导杆机构中，如果导杆仅能在某一角度范围内往复摆动，则称为摆动导杆机构。如图3-15a所示为一种牛头刨床的导杆机构。图3-15b为图3-15a所示牛头刨床的主机运动简图。

图3-15 牛头刨床的导杆机构

图3-14回转导杆机构

3．摇块机构和定块机构

同样，在如图3-12a所示的曲柄滑块机构中，若改选构件BC为机架，则将演化成为曲柄摇块机构（如图3-12c所示）。其中滑块3仅能绕点O摇摆，如图3-16所示的液压作动筒，即为此种机构的应用实例，液压作动筒的应用很广泛。如图3-17所示的自卸卡车的举升机构即为应用的又一实例。

图3-16液压作动筒

图3-17自卸卡车的举升机构液

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在图3-12a所示的曲柄滑块机构中，若改选滑块3为机架，称定块，则将演化成为定块机构（如图3-12d所示）。如图3-18所示为定块机构用于抽水唧筒的实例。

4．偏心轮机构

在如图3-19a所示的曲柄滑块机构中，当曲柄AB的尺寸较小时，由于结构的需要常将曲柄改作成如图3-19b所示的一个几何中心不与其回转中心相重合的圆盘，此圆盘称

图3-18抽水唧筒

为偏心轮，其回转中心与几何中心间的距离称为偏心距(它等于曲柄长)，这种机构则称为偏心轮机构。显然，此偏心轮机构与图3-18a所示的曲柄滑块机构的运动特性完全相同。而此偏心轮机构，则可认为是将图3-18a所示的曲柄滑块机构中的转动副B的半径扩大，使之超过曲柄的长度演化而成的。这种机构在各种机床和夹具中广为采用。

5．双滑块机构

在图3-19a的曲柄滑块机构中，将摇杆BC改为滑块时，则变为如图3-19b所示的双滑块机构。双滑块机构一般用于仪表和计算装置中(如印刷机械、机床、纺织机械等) ，如缝纫机中针杆机构（图3-20a、b）,椭圆规（图3-21）。

图3-19双滑块机构

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