四杆机构有哪些类型?
1 铰链四杆机构
如图1-22所示为一种常见的脚踏缝纫机,当脚踏动踏板1时,摇动的踏板通过连杆2可驱动皮带轮3旋转,以此把旋转的动力供应给缝纫机头工作。缝纫机踏板、连杆、皮带轮所组成的传动装置,是一种典型的平面连杆机构,称作曲柄摇杆机构,它能将摇动的运动形式转换成旋转的运动形式,反之也能将皮带轮的旋转运动转换为踏板的摇动,如图1-23所示,当AB杆360°旋转能通过BC杆驱动杆件CD围绕D点在一定范围内摆动。
图1-22 脚踏缝纫机运动简图
1—踏板;2—连杆;3—皮带轮;4—机架
图1-23 曲柄摇杆机构运动简图
1—曲柄;2—连杆;3—摇杆;4—机架
图1-23是按一定比例的直线、曲线及简单的符号,来表示机构各构件间相对运动关系和运动规律的简图,称之为机构运动简图,是对具体事物的抽象。在机构中,构件与构件之间的连接部位被称为运动副,如AB与BC杆件连接处的小圆圈称为回转副或铰链,表示AB杆件和BC杆件可以相对转动。其中,AB杆能够绕转动副A轴线360°转动,称其为曲柄;CD杆仅能绕其转动副轴线往复摆动,称其为摇杆;AD杆是固定不动的杆件,起支撑作用,称其为机架;BC杆件因不与机架连接,称其为连杆。
当机架杆件长度相对其他杆件长度发生改变时,得到的运动形式又将不同,如图1-24(a)和(b)所示,分别为双曲柄机构和双摇杆机构。在双曲柄机构中,主动件和从动件均为曲柄,主动曲柄等速旋转,而从曲柄变速旋转;在双摇杆机构中,杆件AB和CD仅能产生摆动。曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构统称为铰链四杆机构,是平面连杆机构最基本的类型。
图1-24 双曲柄机构和双摇杆机构
曲柄摇杆机构在工业中有普遍的应用,如图1-25所示为目前石油开采广泛使用的游梁抽油机结构及机构运动示意图,其工作原理是电动机通过带轮和减速器减速带动曲柄OA转动,曲柄OA带动连杆O1B驱动游梁绕支架作上下摆动,驴头上悬绳器拉动抽油杆上下运动,拉动井底抽油泵中活塞进行抽吸原油,并将原油排出地面。
图1-25 游梁抽油机结构及机构运动示意图
机械中存在的诸多连杆机构基本上都是通过四杆机构演化而来的,如图1-26(a)所示,挖掘机一系列挖掘和提升的动作是几个连杆机构综合运动的结果,其中液压缸是长度可变的杆件,担负着驱动的任务;图1-26(b)的测量仪表是连杆机构与齿轮机构的组合,通过移动左边的滑块就能使大齿轮转动,以此带动小齿轮及指针旋转,达到显示测量结果的目的。
图1-26 连杆机构的应用实例
2 曲柄滑块机构
如图1-27所示为单缸四冲程汽油机构造示意图,发动机工作时气体燃烧的膨胀力将驱动活塞在气缸内直线移动,然后通过连杆驱动曲轴(即曲柄)做旋转运动,发动机由此进行旋转动力的输出。气缸、活塞、连杆、曲轴所组成的机构称为曲柄滑块机构,图1-28为曲柄滑块机构运动简图,此种机构是通过曲柄摇杆机构演化而来的,它能将旋转运动转化为直线往复移动的运动形式,在工程领域,压力机、活塞式空气压缩机均是以此机构为原理进行设计和制造的。若继续将此机构进行演化,可得手动抽水机机构,如图1-29所示。
图1-27 单缸四冲程汽油机构造示意图
1—气缸盖;2—气缸;3—活塞;4—连杆;5—飞轮;6—曲轴;7—曲轴箱;8,9—齿轮;10,11—凸轮;12—活塞销;13—进气门;14—排气门
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