第3章 平面連桿機(jī)構(gòu)

3.1 概述

由若干構(gòu)件用低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、螺旋副、圓柱副、球面副及球銷副等）連接而構(gòu)成的機(jī)構(gòu)稱為連桿機(jī)構(gòu)，又稱為低副機(jī)構(gòu)。按構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，連桿機(jī)構(gòu)分為平面連桿機(jī)構(gòu)和空間連桿機(jī)構(gòu)兩大類，組成平面連桿機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件均在同一平面內(nèi)或在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。組成空間連桿機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件不在同一平面內(nèi)或不在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。連桿機(jī)構(gòu)常根據(jù)其所含的構(gòu)件數(shù)而命名，四個(gè)構(gòu)件以低副組成的機(jī)構(gòu)則稱為四桿機(jī)構(gòu)，五個(gè)構(gòu)件以低副組成的機(jī)構(gòu)則稱為五桿機(jī)構(gòu)，以此類推。五個(gè)以上的構(gòu)件以低副組成的連桿機(jī)構(gòu)又稱多桿機(jī)構(gòu)。本章主要討論平面四連桿機(jī)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)。

平面連桿機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和儀表中，如內(nèi)燃機(jī)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（見圖3.1）、顎式破碎機(jī)（見圖3.2）和攪拌機(jī)（見圖3.3）中的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、流量指示計(jì)中的雙搖桿機(jī)構(gòu)（見圖3.4）等。平面連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用廣泛，它的主要傳動(dòng)特點(diǎn)如下。

1．連桿機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)

（1）運(yùn)動(dòng)副一般均為低副。低副中兩運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓強(qiáng)較小，故可承受較大的載荷；有利于潤滑，磨損較小；運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀較簡單，便于加工制造，易獲得較高的制造精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，不像凸輪機(jī)構(gòu)有時(shí)需利用彈簧等力封閉來保持接觸。

（2）可實(shí)現(xiàn)多種形式的運(yùn)動(dòng)變換和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在連桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變時(shí)，改變各構(gòu)件的相對(duì)長度可使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

（3）具有豐富的連桿曲線。在連桿機(jī)構(gòu)中，連桿上各點(diǎn)的軌跡是各種不同形狀的曲線（稱為連桿曲線），其形狀隨著各構(gòu)件相對(duì)長度的改變而改變，可滿足不同軌跡的設(shè)計(jì)要求。

2．連桿機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)

（1）傳遞運(yùn)動(dòng)的累積誤差比較大，機(jī)械效率低。由于連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)必須經(jīng)過中間構(gòu)件進(jìn)行傳遞，因而傳遞路線較長，易產(chǎn)生較大的誤差積累，同時(shí)，降低了機(jī)械效率。

（2）不適用于高速運(yùn)動(dòng)的場合。在連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中，連桿及滑塊的質(zhì)心都在作變速運(yùn)動(dòng)，所產(chǎn)生的慣性力難以用一般平衡方法加以消除，因而會(huì)增加機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷，容易使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生振動(dòng)和沖擊，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響機(jī)械產(chǎn)品的工作精度與壽命，所以連桿機(jī)構(gòu)不適于高速運(yùn)動(dòng)的場合。

（3）機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。雖然可以利用連桿機(jī)構(gòu)來滿足一些運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)要求，但其設(shè)計(jì)十分繁難，且一般只能近似地得以滿足。