汽車機械基礎第三篇汽車常用機構(gòu)傳動第八章平面連桿機構(gòu)第一節(jié)平面連桿機構(gòu)組成及特點平面連桿機構(gòu)：由若干個構(gòu)件用低副聯(lián)接所組成的機構(gòu)，也稱平面低副機構(gòu)。連桿機構(gòu)中的大部分構(gòu)件或構(gòu)件重心，在運動中都作變速運動，由此產(chǎn)生的慣性難以消除，故不宜用于高速運動的場合。特點：連桿機構(gòu)中的構(gòu)件實現(xiàn)的運動形式較多。連桿機構(gòu)中的運動副都是低副，面接觸上的壓強較小，便于潤滑，不宜磨損。運動副的接觸面均為幾何形狀較簡單的平面或圓柱面，依靠本身的幾何約束來實現(xiàn)運動副元素的接觸,無需象高副那樣加入彈簧等來實現(xiàn)運動副元素的接觸。低副機構(gòu)實現(xiàn)準確的運動規(guī)律比高副困難,有時由于結(jié)構(gòu)上的需要還需增加構(gòu)件和運動副數(shù)。使得機構(gòu)變得更復雜等。應用第二節(jié)平面連桿機構(gòu)應用與類型在不直接與機架相連的構(gòu)件上，不同點的軌跡是不同形狀的曲線，可用來滿足生產(chǎn)需要的各種軌跡要求。分類：含有移動副的四桿機構(gòu)將主動件的轉(zhuǎn)動變化為從動件的往復擺動，或往復直線運動，或相反。將主動件的轉(zhuǎn)動或擺動變換為與其相同或不同規(guī)律的轉(zhuǎn)動或擺動。鉸鏈四桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)按連架桿不同的運動形式分，平面連桿機構(gòu)的基本形式有雙搖桿機構(gòu)連架桿連架桿機架連桿一、類型曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)平面連桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)類型思考雙搖桿機構(gòu)中BC桿是曲柄嗎？平面連桿機構(gòu)機構(gòu)的倒置曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)二、鉸鏈四桿機構(gòu)的類型判別通過對鉸鏈四桿機構(gòu)運動的分析可知，鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄存在的條件是：（1）最短桿與最長桿的長度之和小于等于其余兩桿的長度之和；（2）在機架和連架桿當中必有一桿是最短桿。鉸鏈四桿機構(gòu)的類型與組成機構(gòu)的各桿長度有關，也與機架的選取有關。根據(jù)四桿機構(gòu)有曲柄存在的條件，一般可按下述方法判定其類型:若最短桿與最長桿的長度之和小于等于其余兩桿的長度之和，則（1）當取最短桿的鄰邊為機架時，該機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)；（2）當取最短桿為機架時，該機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)；（3）當取最短桿的對邊為機架時，該機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu)。若最短桿與最長桿的長度之和大于其余兩桿的長度之和，則不論取哪一構(gòu)件為機架，均無曲柄存在，該機構(gòu)是雙搖桿機構(gòu)。

三、四桿機構(gòu)的演化轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副1、曲柄滑塊機構(gòu)圖8-1曲柄滑塊機構(gòu)的形成

圖8-2偏置曲柄滑塊機構(gòu)

對心曲柄滑塊機構(gòu)中曲柄存在的條件為l1≤l2，偏置曲柄滑塊機構(gòu)中曲柄存在的條件為l1+e≤l2。在曲柄滑塊機構(gòu)中，當以曲柄為原動件時，可將曲柄的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為滑塊的往復移動，它廣泛應用于空氣壓縮機、沖床等機械中；當以滑塊為原動件時，可將滑塊的往復移動轉(zhuǎn)化為曲柄的轉(zhuǎn)動，它廣泛應用于蒸氣機、內(nèi)燃機等機械中。

2.導桿機構(gòu)

當取圖8-1（c）所示的曲柄滑塊機構(gòu)中的構(gòu)件AB為機架時，可得到如圖8-3所示的導桿機構(gòu)。構(gòu)件2為原動件，構(gòu)件4稱為導桿，滑塊3相對導桿4滑動并隨其一起繞A點轉(zhuǎn)動。當l1≤l2時，構(gòu)件2和4均可作整周轉(zhuǎn)動，稱為轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)；當l1＞l2時，導桿4只能作往復擺動，稱為擺動導桿機構(gòu)。導桿機構(gòu)常用作牛頭刨床（擺動導桿機構(gòu)）和插床（轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)）等工作機構(gòu)。圖8-3導桿機構(gòu)

3.搖塊機構(gòu)在圖8-1（c）所示的曲柄滑塊機構(gòu)中，若取構(gòu)件2為機架，構(gòu)件1可作整周回轉(zhuǎn)，而滑塊3則成了只能繞機架上C點作往復擺動的搖塊，故稱為搖塊機構(gòu)，如圖8-4所示。如圖8-5所示的載貨汽車自動翻轉(zhuǎn)卸料機構(gòu)就是這種機構(gòu)的應用實例。

圖8-4搖塊機構(gòu)

圖8-5載貨汽車自動翻轉(zhuǎn)卸料機構(gòu)

4.定塊機構(gòu)在圖8-1(c)所示的曲柄滑塊機構(gòu)中，如果取滑塊3為機架，便得到如圖8-6所示的定塊機構(gòu)。如圖8-7所示的手搖唧筒就是這種定塊機構(gòu)的應用實例。

圖8-6定塊機構(gòu)

圖8-7

手搖唧筒

第三節(jié)平面四桿機構(gòu)的運動特性

一、曲柄搖桿機構(gòu)的運動特性

1.急回特性如圖8-8所示的曲柄搖桿機構(gòu)，設曲柄AB為原動件，搖桿CD為從動件。在曲柄回轉(zhuǎn)一周的過程中，曲柄AB與連桿BC有兩次共線，此時搖桿CD分別處于左、右兩個極限位置C1D和C2D，擺角為ψ。圖8-8曲柄搖桿機構(gòu)的急回特性分析機構(gòu)的急回特性常用行程速比系數(shù)K表示，即

（9-1）

由式(9-1)可見，K值的大小取決于極位夾角θ。當θ=0時，K=1，機構(gòu)沒有急回特性；當θ≠0時，K＞1，則機構(gòu)具有急回特性。K值的大小反映了機構(gòu)的急回劇烈程度，K值愈大，機構(gòu)的急回特性愈明顯。由上述分析可知，四桿機構(gòu)有無急回特性，一方面取決于從動件是否存在工作和空回行程的極限位置，另一方面取決于極位夾角。當機構(gòu)從動件存在極限位置，且極位夾角θ≠0時，機構(gòu)才具有極回特性。在工程實際中，通常利用機構(gòu)的急回特性來縮短非生產(chǎn)時間，提高勞動生產(chǎn)率。由式(9-1)可得：(8-2)設計具有急回特性的四桿機構(gòu)時，通常根據(jù)工作要求先選定行程速比系數(shù)K，然后由式（8-2）算出極位夾角，再通過作圖確定各構(gòu)件尺寸。

鉸鏈四桿機構(gòu)的動力學特性急回特性:曲柄滑塊機構(gòu)是否具有急回特性？偏置曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)急回特性:偏置曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)有急回特性無急回特性擺動導桿機構(gòu)是否具有急回特性？急回特性:擺動導桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)的動力學特性具有急回特性

2.壓力角與傳動角

實際生產(chǎn)對連桿機構(gòu)的要求，一是能實現(xiàn)預定的運動規(guī)律，二是有較好的傳力性能，使機構(gòu)運轉(zhuǎn)靈活、輕便及高效。機構(gòu)的傳力性能與其壓力角有關。在圖8-9所示的曲柄搖桿機構(gòu)中，取曲柄AB為原動件，搖桿CD為從動件。若忽略各構(gòu)件的質(zhì)量和運動副中的摩擦，則曲柄通過連桿作用于搖桿上C點的力F沿BC方向，它與受力點C的絕對速度vc之間所夾的銳角稱為壓力角，力F沿vc方向的分力Ft=Fcosα，是推動從動件運動的有效分力；而沿搖桿軸心線方向的分力Fn=Fsinα會增大運動副中的摩擦和磨損，對機構(gòu)傳動不利，故稱為有害分力。顯然，壓力角α的大小是判別機構(gòu)傳力性能好壞的一個重要參數(shù)。

圖8-9曲柄搖桿機構(gòu)的壓力角與傳動角

最小傳動角

在曲柄滑塊機構(gòu)中，當曲柄為主動件而滑塊為從動件時，不論是對心的曲柄滑塊機構(gòu)還是偏置曲柄滑塊機構(gòu)，最小傳動角γmin均出現(xiàn)在曲柄垂直于滑塊導路的瞬時位置。對心的曲柄滑塊機構(gòu)兩次出現(xiàn)最小傳動角，而偏置曲柄滑塊機構(gòu)只有在曲柄AB轉(zhuǎn)到如圖所示的AB′位置時，機構(gòu)才產(chǎn)生最小傳動角γmin。圖曲柄滑塊機構(gòu)的最小傳動角

3.死點位置

如圖8-10和圖8-11所示的曲柄滑塊機構(gòu)中，若以滑塊3為主動件，當滑塊3運動到兩個極限位置時，連桿2與曲柄1處于共線位置，則機構(gòu)處于死點位置。為使機構(gòu)越過死點位置而連續(xù)運動，可采用如圖8-12所示的死點位置互相錯開的幾個曲柄滑塊機構(gòu)，使其共同控制一個從動曲柄，這種方法在多缸發(fā)動機中已得到應用。

圖8-12死點位置錯開的曲柄滑塊機構(gòu)

圖8-10偏置曲柄滑塊機構(gòu)的急回特性

圖8-11對心曲柄滑塊機構(gòu)的急回特性

鉸鏈四桿機構(gòu)的動力學特性死點：傳動角為零的機構(gòu)位置。即γ=0在不計摩擦的情況下，若以CD為主動件，AB桿上所受的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，構(gòu)件AB不能連續(xù)轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)“