機(jī)械設(shè)計(jì) 第2章 平面連桿機(jī)構(gòu).docx

第二章 平面連桿機(jī)構(gòu)案例導(dǎo)入：通過雷達(dá)天線、汽車雨刮器、攪拌機(jī)等實(shí)際應(yīng)用的機(jī)構(gòu)分析引入四桿機(jī)構(gòu)的概念，介紹四桿機(jī)構(gòu)的組成、基本形式和工作特性。第一節(jié) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成和基本形式1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成如圖1-14所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)副將各構(gòu)件的頭尾聯(lián)接起的封閉四桿系統(tǒng)，并使其中一個(gè)構(gòu)件固定而組成。被固定件4稱為機(jī)架，與機(jī)架直接鉸接的兩個(gè)構(gòu)件1和3稱為連架桿，不直接與機(jī)架鉸接的構(gòu)件2稱為連桿。連架桿如果能作整圈運(yùn)動(dòng)就稱為曲柄，否則就稱為搖桿。2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型 圖2-3 攪拌機(jī)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)其兩個(gè)連架桿的運(yùn)動(dòng)形式的不同，可以分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種基本形式。圖2-4 慣性篩工作機(jī)構(gòu)圖2-1 雷達(dá)天線調(diào)整機(jī)構(gòu) 圖2-2 汽車雨刮器 (1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果有一個(gè)連架桿做循環(huán)的整周運(yùn)動(dòng)而另一連架桿作搖動(dòng)，則該機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。如圖2-1所示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，是雷達(dá)天線調(diào)整機(jī)構(gòu)的原理圖，機(jī)構(gòu)由構(gòu)件AB、BC、固連有天線的CD及機(jī)架DA組成，構(gòu)件AB可作整圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，成曲柄；天線3作為機(jī)構(gòu)的另一連架桿可作一定范圍的擺動(dòng)，成搖桿；隨著曲柄的緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，天線仰角得到改變。如圖2-2所示汽車刮雨器，隨著電動(dòng)機(jī)帶著曲柄AB轉(zhuǎn)動(dòng)，刮雨膠與搖桿CD一起擺動(dòng)，完成刮雨功能。如圖2-3所示攪拌器，隨電動(dòng)機(jī)帶曲柄AB轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌爪與連桿一起作往復(fù)的擺動(dòng)，爪端點(diǎn)E作軌跡為橢圓的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)攪拌功能。(2)雙曲柄機(jī)構(gòu)。在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)連架桿均能做整周的運(yùn)動(dòng)，則該機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。如圖2-4所示慣性篩的工作機(jī)構(gòu)原理，是雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。由于從動(dòng)曲柄3與主動(dòng)曲柄1的長度不同，故當(dāng)主動(dòng)曲柄1勻速回轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)曲柄3作變速回轉(zhuǎn)一周，機(jī)構(gòu)利用這一特點(diǎn)使篩子6作加速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，提高了工作性能。當(dāng)兩曲柄的長度相等且平行布置時(shí)，成了平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，如圖2-5a）所示為正平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是兩曲柄轉(zhuǎn)向相同和轉(zhuǎn)速相等及連桿作平動(dòng)，因而應(yīng)用廣泛?；疖囼?qū)動(dòng)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)利用了同向等速的特點(diǎn)；路燈檢修車的載人升斗利用了平動(dòng)的特點(diǎn)，如圖2-6a、b)所示。如圖2-5b)為逆平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，圖2-6 平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用圖2-5 平行雙曲柄機(jī)構(gòu)具有兩曲柄反向不等速的特點(diǎn)，車圖2-7 起重機(jī)吊臂結(jié)構(gòu)原理門的啟閉機(jī)構(gòu)利用了兩曲柄反向轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)，如圖2-6c)所示。(3)雙搖桿機(jī)構(gòu)。兩根連架桿均只能在不足一周的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。如圖2-7所示為港口用起重機(jī)吊臂結(jié)構(gòu)原理。其中，ABCD構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)，AD為機(jī)架，在主動(dòng)搖桿AB的驅(qū)動(dòng)下，隨著機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連桿BC的外伸端點(diǎn)M獲得近似直線的水平運(yùn)動(dòng)，使吊重Q能作水平移動(dòng)而大大節(jié)省了移動(dòng)吊重所需要的功率。圖2-8所示為電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)原理，電動(dòng)機(jī)外殼作為其中的一根搖桿AB，蝸輪作為連桿BC，構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCD。蝸桿隨扇葉同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)BC作為主動(dòng)件繞C點(diǎn)擺動(dòng)，使搖桿AB帶電動(dòng)機(jī)及扇葉一起擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一臺電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)扇葉和搖頭機(jī)構(gòu)。圖2-9所示的汽車偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用了等腰梯形雙搖桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的兩根搖桿AB、CD是等長的，適當(dāng)選擇兩搖桿的長度，可以使汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)兩轉(zhuǎn)向輪軸線近似相交于其它兩輪軸線延長線某點(diǎn)P，汽車整車?yán)@瞬時(shí)中心P點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，獲得各輪子相對于地面作近似的純滾動(dòng)，圖2-8 電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)圖2-9 汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)以減少轉(zhuǎn)彎時(shí)輪胎的磨損。二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本類型的區(qū)別在于機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄，存在幾個(gè)曲柄。機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄與各構(gòu)件相對尺寸的大小以及哪個(gè)構(gòu)件作機(jī)架有關(guān)?？梢宰C明，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中存在曲柄的條件為：條件一：最短桿與最長桿長度之和不大于其余兩桿長度之和。條件二：連架桿或機(jī)架中最少有一根是最短桿。2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型的判別準(zhǔn)則(1)滿足條件一但不滿足條件二的是雙搖桿機(jī)構(gòu)；(2)滿足條件一而且以最短桿作機(jī)架的是雙曲柄機(jī)構(gòu)；(3)滿足條件一而且最短桿為連架桿的是曲柄搖桿機(jī)構(gòu);(4)不滿足條件一是雙搖桿機(jī)構(gòu)?！緦?shí)訓(xùn)例2-1】 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD如圖2-10所示。請根據(jù)基本類型判別準(zhǔn)則，說明機(jī)構(gòu)分別以AB、BC、CD、AD各桿為機(jī)架時(shí)屬于何種機(jī)構(gòu)。圖2-10解：經(jīng)測量得各桿長度標(biāo)于圖2-10，分析題目給出鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)知，最短桿為AD = 20，最長桿為CD = 55，其余兩桿AB = 30、BC = 50。因?yàn)锳DCD = 2055 = 75ABBC = 3050 = 80 LminLmax故滿足曲柄存在的第一個(gè)條件。1)以AB或CD為機(jī)架時(shí)，即最短桿AD成連架桿，故為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；2)以BC為機(jī)架時(shí)，即最短桿成連桿，故機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)；3)以AD為機(jī)架時(shí)，即以最短桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。第二節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的其它形式一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在圖2-11a）所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD中，如果要求C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的曲率半徑較大甚至是C點(diǎn)作直線運(yùn)動(dòng)，則搖桿CD的長度就特別長，甚至是無窮大，這顯然給布置和制造帶來困難或不可能。為此，在實(shí)際應(yīng)用中只是根據(jù)需要制作一個(gè)導(dǎo)路，C點(diǎn)做成一個(gè)與連桿鉸接的滑塊并使之沿導(dǎo)路運(yùn)動(dòng)即可，不再專門做出CD桿。這種含有移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)稱為滑塊四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)的軌跡為曲線時(shí)稱為曲線滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)的軌跡為直線時(shí)稱為直線滑塊機(jī)構(gòu)。直線滑塊機(jī)構(gòu)可分為兩種情況：如圖2-11b）所示為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，導(dǎo)路與曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心有一個(gè)偏距e；當(dāng)e = 0即導(dǎo)路通過曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心時(shí)，稱為對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖2-11c）所示。由于對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，受力情況好，故在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。因此，今后如果沒有特別說明，所提的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)即意指對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。圖2-11 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)應(yīng)該指出，滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡不僅局限于圓弧和直線，還可以是任意曲線，甚至可以是多種曲線的組合，這就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)簡單演化的范疇，也使曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用更加靈活、廣泛。圖2-12 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用圖2-12所示為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。圖2-12a）所示為應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)、空壓機(jī)、蒸汽機(jī)的活塞連桿曲柄機(jī)構(gòu)，其中活塞相當(dāng)于滑塊。圖2-12b）所示為用于自動(dòng)送料裝置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄每轉(zhuǎn)一圈活塞送出一個(gè)工件。當(dāng)需要將曲柄做得較短時(shí)結(jié)構(gòu)上就難以實(shí)現(xiàn)，通常采用圖2-12c)所示的偏心輪機(jī)構(gòu)，其偏心圓盤的偏心距e就是曲柄的長度。這種結(jié)構(gòu)減少了曲柄的驅(qū)動(dòng)力，增大了轉(zhuǎn)動(dòng)副的尺寸，提高了曲柄的強(qiáng)度和剛圖2-14 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 圖2-13 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)度，廣泛應(yīng)用于沖壓機(jī)床、破碎機(jī)等承受較大沖擊載荷的機(jī)械中。二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)路是固定不動(dòng)的，如果將導(dǎo)路做成導(dǎo)桿4鉸接于A點(diǎn)，使之能夠繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，并使AB桿固定，就變成了導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖2-13所示。當(dāng)ABBC時(shí)，導(dǎo)桿能夠作整周的回轉(zhuǎn)，稱旋轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖2-13a所示。當(dāng)ABBC時(shí)導(dǎo)桿4只能作不足一周的回轉(zhuǎn)，稱擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖2-13b)所示。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)具有很好的傳力性，在插床、刨床等要求傳遞重載的場合得到應(yīng)用。如圖2-14a)所示為插床的工作機(jī)構(gòu)，如圖2-14b)所示為牛頭刨床的工作機(jī)構(gòu)。三、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)圖2-15 搖塊機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用 圖2-16定塊機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用在對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，將與滑塊鉸接的構(gòu)件固定成機(jī)架，使滑塊只能搖擺不能移動(dòng)，就成為搖塊機(jī)構(gòu)，如圖2-15a)所示。搖塊機(jī)構(gòu)在液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，如圖2-15b)所示為搖塊機(jī)構(gòu)在自卸貨車上的應(yīng)用，以車架為機(jī)架AC，液壓缸筒3與車架鉸接于C點(diǎn)成搖塊，主動(dòng)件活塞及活塞桿2可沿缸筒中心線往復(fù)移動(dòng)成導(dǎo)路，帶動(dòng)車箱1繞A點(diǎn)擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)卸料或復(fù)位。將對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊固定為機(jī)架，就成了定塊機(jī)構(gòu)，如圖2-16a)所示。圖2-16b)為定塊機(jī)構(gòu)在手動(dòng)唧筒上的應(yīng)用，用手上下扳動(dòng)主動(dòng)件1，使作為導(dǎo)路的活塞及活塞桿4沿唧筒中心線往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)唧水或唧油。表2-1給出了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及其演化的主要型式對比。表2-1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及其演化主要形式對比固定構(gòu)件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)含一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)（e=0）4曲柄搖 桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1雙曲柄機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3雙搖桿機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)第三節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性圖2-17 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性一、運(yùn)動(dòng)特性在圖2-17所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)曲柄AB為主動(dòng)件。曲柄在旋轉(zhuǎn)過程中每周有兩次與連桿重疊，如圖2-17中的B1AC1和AB2C2兩位置。這時(shí)的搖桿位置C1D和C2D稱為極限位置，簡稱極位。C1D與C2D的夾角稱為最大擺角。曲柄處于兩極位AB1和AB2的夾角銳角稱為極位夾角。設(shè)曲柄以等角速度1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從AB1轉(zhuǎn)到AB2和從AB2到AB1所經(jīng)過的角度為（）和（），所需的時(shí)間為t1和t2 ，相應(yīng)的搖桿上C點(diǎn)經(jīng)過的路線為C1C2弧和C2C1弧，C點(diǎn)的線速度為v1和v2 ，顯然有t1t2 ，v1v2 。這種返回速度大于推進(jìn)速度的現(xiàn)象稱為急回特性，通常用v1與v2的比值K來描述急回特性，K稱為行程速比系數(shù)，即 K= (2-1)或有 (2-2)可見，越大K值就越大，急回特性就越明顯。在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)需要先設(shè)定K值，然后算出值，再由此計(jì)算得各構(gòu)件的長度尺寸。急回特性在實(shí)際應(yīng)用中廣泛用于單向工作的場合，使空回程所花的非生產(chǎn)時(shí)間縮短以提高生產(chǎn)率。例如牛頭刨床滑枕的運(yùn)動(dòng)。圖2-18 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角二、傳力特性1.壓力角和傳動(dòng)角在工程應(yīng)用中連桿機(jī)構(gòu)除了要滿足運(yùn)動(dòng)要求外，還應(yīng)具有良好的傳力性能，以減小結(jié)構(gòu)尺寸和提高機(jī)械效率。下面在不計(jì)重力、慣性力和摩擦作用的前提下，分析曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的傳力特性。如圖2-18所示，主動(dòng)曲柄的動(dòng)力通過連桿作用于搖桿上的C點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)力F必然沿BC方向，將F分解為切線方向和徑向方向兩個(gè)分力Ft和Fr ，切向分力Ft與C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向vc同向。由圖知Ft = F或 Ft = FFr = F或 Fr = F角是Ft與F的夾角，稱為機(jī)構(gòu)的壓力角，即驅(qū)動(dòng)力F與C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向的夾角。隨機(jī)構(gòu)的不同位置有不同的值。它表明了在驅(qū)動(dòng)力F不變時(shí)，推動(dòng)搖桿擺動(dòng)的有效分力Ft的變化規(guī)律，越小Ft就越大。圖2-19 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角壓力角的余角是連桿與搖桿所夾銳角，稱為傳動(dòng)角。由于更便于觀察，所以通常用來檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的傳力性能。傳動(dòng)角隨機(jī)構(gòu)的不斷運(yùn)動(dòng)而相應(yīng)變化，為保證機(jī)構(gòu)有較好的傳力性能，應(yīng)控制機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角min。一般可取min40，重載高速場合取min50。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線的兩個(gè)位置之一，如圖2-18所示的B1點(diǎn)或B2點(diǎn)位置。偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，以曲柄為主動(dòng)件，滑塊為工作件，傳動(dòng)角為連桿與導(dǎo)路垂線所夾銳角，如圖2-19所示。最小傳動(dòng)角min出現(xiàn)在曲柄垂直于導(dǎo)路時(shí)的位置，并且位于與偏距方向相反一側(cè)。對于對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，即偏距e = 0 的情況，顯然其最小傳動(dòng)角min出現(xiàn)在曲柄垂直于導(dǎo)路時(shí)的位置。對以曲柄為主動(dòng)件的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，因?yàn)榛瑝K對導(dǎo)桿的作用力始終垂直于導(dǎo)桿，其傳動(dòng)角恒為90，即 = min = max =90,表明導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)具有最好的傳力性能。2.止點(diǎn)圖2-20 平面四桿機(jī)構(gòu)的止點(diǎn)位置從Ft = F cos知，當(dāng)壓力角 = 90時(shí)，對從動(dòng)件的作用力或力矩為零，此時(shí)連桿不能驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件工作。機(jī)構(gòu)處在這種位置稱為止點(diǎn)，又稱死點(diǎn)。如圖2-20a)所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)從動(dòng)曲柄AB與連桿BC共線時(shí)，出現(xiàn)壓力角 = 90，傳動(dòng)角 = 0。如圖2-20b)所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如果以滑塊作主動(dòng)，則當(dāng)從動(dòng)曲柄AB與連桿BC共線時(shí)，外力F無法推動(dòng)從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)處于止點(diǎn)位置，一方面驅(qū)動(dòng)力作用降為零，從動(dòng)件要依靠慣性越過止點(diǎn)；另一方面是方向不定，可能因偶然外力的影響造成反轉(zhuǎn)。四桿機(jī)構(gòu)是否存在止點(diǎn)，取決于從動(dòng)件是否與連桿共線。例如上述圖2-20a)所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如果改搖桿主動(dòng)為曲柄主動(dòng)，則搖桿為從動(dòng)件，因連桿BC與搖桿CD不存在共線的位置，故不存在止點(diǎn)。又例如前述圖2-20b)所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如果改曲柄為主動(dòng)，就不存在止點(diǎn)。圖2-21 機(jī)構(gòu)止點(diǎn)位置的應(yīng)用止點(diǎn)的存在對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是不利的，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)止點(diǎn)。當(dāng)無法避免出現(xiàn)止點(diǎn)時(shí)，一般可以采用加大從動(dòng)件慣性的方法，靠慣性幫助通過止點(diǎn)。例如內(nèi)燃機(jī)曲軸上的飛輪。也可以采用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列的方法，靠兩組機(jī)構(gòu)止點(diǎn)位置差的作用通過各自的止點(diǎn)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，有許多場合是利用止點(diǎn)位置來實(shí)現(xiàn)一定工作要求的。如圖2-21a）所示為一種快速夾具，要求夾緊工件后夾緊反力不能自動(dòng)松開夾具，所以將夾頭構(gòu)件1看成主動(dòng)件，當(dāng)連桿2和從動(dòng)件3共線時(shí)，機(jī)構(gòu)處于止點(diǎn)，夾緊反力N對搖桿3的作用力矩為零。這樣，無論N有多大，也無法推動(dòng)搖桿3而松開夾具。當(dāng)我們用手搬動(dòng)連桿2的延長部分時(shí)，因主動(dòng)件的轉(zhuǎn)換破壞了止點(diǎn)位置而輕易地松開工件。如圖2-21b)所示為飛機(jī)起落架處于放下機(jī)輪的位置，地面反力作用于機(jī)輪上使AB件為主動(dòng)件，從動(dòng)件CD與連桿BC成一直線，機(jī)構(gòu)處于止點(diǎn)，只要用很小的鎖緊力作用于CD桿即可有效地保持著支撐狀態(tài)。當(dāng)飛機(jī)升空離地要收起機(jī)輪時(shí)，只要用較小力量推動(dòng)CD，因主動(dòng)件改為CD破壞了止點(diǎn)位置而輕易地收起機(jī)輪。此外，還有汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、折疊椅等。第四節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)簡介四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有圖解法、試驗(yàn)法、解析法三種。本節(jié)僅介紹圖解法。圖2-22 按連桿的三個(gè)預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)一、按給定的連桿長度和位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)1.按連桿的預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)【例2-2】 已知連桿BC的長度和依次占據(jù)的三個(gè)位置B1C1、B2C2、B3C3 ，如圖2-22所示。求確定滿足上述條件的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的其它各桿件的長度和位置。解：顯然B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是由B1、B2、B3三點(diǎn)所確定的圓弧，C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是由C1、C2、C3三點(diǎn)所確定的圓弧，分別找出這兩段圓弧的圓心A和D，也就完成了本四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。因?yàn)榇藭r(shí)機(jī)架AD已定，連架桿CD和AB也已定。具體作法如下：(1)確定比例尺，畫出給定連桿的三個(gè)位置。實(shí)際機(jī)構(gòu)往往要通過縮小或放大比例后才便于作圖設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)谋壤撸娛剑?-1）。(2)連結(jié)B1B2、B2B3 ，分別作直線段B1B2和B2B3的垂直平分線b12和b23（圖中細(xì)實(shí)線），此兩垂直平分線的交點(diǎn)A即為所求B1、B2、B3三點(diǎn)所確定圓弧的圓心。(3)連結(jié)C1C2、C2C3，分別作直線段C1C2和C2C3的垂直平分線c12、c23（圖中細(xì)實(shí)線）交于點(diǎn)D，即為所求C1、C2、C3三點(diǎn)所確定圓弧的圓心。(4)以A點(diǎn)和D點(diǎn)作為連架鉸鏈中心，分別連結(jié)AB3、B3C3、C3D（圖中粗實(shí)線）即得所求四桿機(jī)構(gòu)。從圖中量得各桿的長度再乘以比例尺，就得到實(shí)際結(jié)構(gòu)長度尺寸。在實(shí)際工程中，有時(shí)只對連桿的兩個(gè)極限位置提出要求。這樣一來，要設(shè)計(jì)滿足條件的四桿機(jī)構(gòu)就會有很多種結(jié)果，這時(shí)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況提出附加條件?！緦?shí)訓(xùn)例2-3】 如圖2-23所示的加熱爐門啟閉機(jī)構(gòu)，圖中為爐門關(guān)閉位置，使用要求在完全開啟后門背朝上水平放置并略低于爐口下沿，見圖中位置。解：把爐門當(dāng)作連桿BC，已知的兩個(gè)位置B1C1和B2C2 ，B和C已成為兩個(gè)鉸點(diǎn)，分別作直線段B1B2、C1C2的平分線得b12和c12 ，另外兩鉸點(diǎn)A和D就在這兩根平分圖2-23 加熱爐門四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)線上。為確定A、D的位置，根據(jù)實(shí)際安裝需要，希望A、D兩鉸鏈均安裝在爐的正壁面上即圖中yy位置，yy直線分別與b12、c12相交點(diǎn)A和D即為所求。二、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)具有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)，一般是根據(jù)運(yùn)動(dòng)要求選定行程速比系數(shù)，然后根據(jù)機(jī)構(gòu)極位的幾何特點(diǎn)，結(jié)合其他輔助條件進(jìn)行設(shè)計(jì)?！緦?shí)訓(xùn)例2-4】 已知行程速比系數(shù)K，搖桿長度lCD，最大擺角，請用圖解法設(shè)計(jì)此曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。解：設(shè)計(jì)過程如圖2-24所示，具體步驟：(1)由速比系數(shù)K計(jì)算極位角。由式（2-2）知(2)選擇合適的比例尺，作圖求搖桿的極限位置。取搖桿長度lCD除以比例尺得圖中搖桿長CD，以CD為半徑、任定點(diǎn)D為圓心、任定點(diǎn)C1為起點(diǎn)做弧C，使弧C所對應(yīng)的圓心角等于或大于最大擺角，連接D點(diǎn)和C1點(diǎn)的線段C1D為搖桿的一個(gè)極限位置，過D點(diǎn)作與C1D夾角等于最大擺角的射線交圓弧于C2點(diǎn)得搖桿的另一個(gè)極限位置C2D。圖2-24按行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)(3)求曲柄鉸鏈中心。過C1點(diǎn)在D點(diǎn)同側(cè)作C1C2的垂線H，過C2點(diǎn)作與D點(diǎn)同側(cè)與直線段C1C2夾角為（900）的直線J交直線H于點(diǎn)P，連接C2P，在直線段C2P上截取C2P/2