一、铰链四杆机构的基本概念
构件间都是转动副的平面四杆机构,称为铰链四杆机构。
机架:固定不动的构件。(构件AD)
连架杆:与机架相连的两个构件。能绕机架做360°整周转动的连架杆称为曲柄。只能在一定角度内摆动的连架杆称为摇杆。(构件AB、构件CD)
连杆:与机架相对的构件。(构件BC )
二、铰链四杆机构的基本类型和应用
根据两连架杆运动形式的不同,铰链四杆机构共有三种基本型式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
(一)曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中,若两个连架杆中,一个为曲柄,另一个为摇杆,则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。
通常曲柄1为原动件,并作匀速转动;而摇杆3为从动件,作变速往复摆动。如卫星接收装置是调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构,由柄1缓慢地匀速转动,通过连杆2,使摇杆3在一定角度范围内摆动,以调整天线俯仰角的大小;如搅拌器机构,用连杆的复杂运动实现所需的运动轨迹;当以摇杆为原动件时,可将往复摆动变成曲柄的整周转动,如缝纫机脚踏机构。
(二)双曲柄机构
在铰链四杆机构中,若两连架杆均为曲柄,则称为双曲柄机构。
当双曲柄机构中的四个杆件满足相对两杆平行且长度相等时,称为平行双曲柄机构或平行四边形机构。它的运动特点是:两曲柄则以相同的角速度同向转动,而连杆作平移运动,如惯性筛为双曲柄机构。
如果从动曲柄的转向发生反转,则该机构称为反平行四边形机构。车门启闭机构就利用反平行四边形机构的两曲柄转向相反的特性,使两车门同时打开或关闭,如图所示。
(三)双摇杆机构
两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。如汽车、拖拉机等的前轮转向机构。
在双摇杆机构中,若两摇杆长度相等,则该机构称为等腰梯形机构,如汽车、拖拉机等的前轮转向机构,就采用了等腰梯形机构。在车辆转弯时每一瞬间,它能使与摇杆固定连接的两前轮装过的角度β和δ不同,并使得两前车轮轴线的交点P落在后轮轴线的延长线上,保证车辆的四个轮子都围绕P点作纯滚动,从而避免轮胎由于滑动而引起磨损,增加了车辆转向的稳定性。
提示:
(1)曲柄摇杆机构:可以实现连续转动和往复摆动的相互转化。
(2)双曲柄机构:可以实现两连续转动的相互转化。
(3)双摇杆机构:可以将一个往复摆动转变成另一个往复摆动。