【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。時(shí)，從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過φ 1 角度， AB 再轉(zhuǎn) 180176。 時(shí)，CD 轉(zhuǎn)過φ 2 角。很明顯 φ 1φ 2，所以當(dāng)主動(dòng)曲柄作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄作變速運(yùn)動(dòng)。利用這一特點(diǎn)，可以做成慣性篩，使篩子作變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 （ 3） 平行雙曲柄機(jī)構(gòu) 兩曲柄的長度相等且平行，四桿組成平行四邊形，因此兩曲柄轉(zhuǎn)向一致，且 魚塘自動(dòng)加料機(jī)中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5 轉(zhuǎn)速相等。由于主動(dòng)曲柄 AB 轉(zhuǎn)動(dòng)一周，從動(dòng)曲柄 CD 將會(huì)出現(xiàn)兩次與連桿 BC共線位置，這樣會(huì)造成從動(dòng)曲柄 CD 轉(zhuǎn)向不確定現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^增大慣性進(jìn)行導(dǎo)向。這種機(jī)構(gòu)在機(jī)車上應(yīng)用較多。 （ 4） 反向雙曲柄機(jī)構(gòu) 雙邊桿相等，但不平行，兩曲柄的轉(zhuǎn)向相反，且角速度不相等。這一特點(diǎn)，可以應(yīng)用到需要作反相運(yùn) 動(dòng)的機(jī)械裝置上去。例如，雙扇門的啟閉裝置使用該機(jī)構(gòu)，就可保證兩扇門能同時(shí)關(guān)閉 和開啟。 （ 5） 雙搖桿機(jī)構(gòu) 兩搖桿的擺動(dòng)最大角度發(fā)生在： a、連桿與搖桿已拉成一條直線 b、搖桿與連桿已重疊成一條直線 上述極限位置之間的夾角為搖桿擺動(dòng)的最大角度，如 max? 、 max? 。一般情況下 ??? ，這種擺角不等的特點(diǎn)能滿足汽車、拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的需要。 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化 魚塘自動(dòng)加料機(jī)中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6 一 般生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用著各種四桿機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)雖然具有不同的外形和構(gòu)造，但都具有相同的運(yùn)動(dòng)特性，或一定的內(nèi)在聯(lián)系，并且都可看作是從鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化而來的。揭示各種平面四桿機(jī)構(gòu)間的內(nèi)在聯(lián)系，可為其分析和設(shè)計(jì)提供很大的方便。 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副，使轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副 圖 21a 所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，桿 1 為曲柄，桿 3 為搖桿，現(xiàn)把桿 4 作成環(huán)形槽 ，槽的中心在 D 點(diǎn)，而把桿 3 作成弧形滑塊，與環(huán)形槽相配合，如圖 21b 所示。由于桿 3僅在環(huán)形槽的一部分中運(yùn)動(dòng)，因此可將環(huán)形槽的多余部分除去，如圖 21c所示。圖 21a、 b、 c所示的機(jī)構(gòu)中， 盡管轉(zhuǎn)動(dòng)副 D的形狀發(fā)生了變化，但其相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)卻完全相同。如果再將環(huán)形槽的半徑增加到無窮大，轉(zhuǎn)動(dòng)副 D的中心移到無窮遠(yuǎn)處，則環(huán)形槽變成了直槽，而轉(zhuǎn)動(dòng)副變成了移動(dòng)副（圖 21d），機(jī)構(gòu)演化成偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。圖中 e為曲柄中心 A至直槽中心線的垂直距離，稱為偏距。當(dāng) e≠ 0 時(shí)，稱為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；當(dāng) e=0 時(shí)，稱為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（圖 22a）。因此可以認(rèn)為，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是從曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化來的。 同樣將轉(zhuǎn)動(dòng)副 C 的半徑擴(kuò)大，使其超過桿 2 的長度，將桿 2 改成滑塊在環(huán)形槽 3 內(nèi)繞 C 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)（圖 22b），此時(shí)各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 都沒有發(fā)生變化。將轉(zhuǎn)動(dòng)副 C 的中心移到無窮遠(yuǎn)處，環(huán)形槽變成直槽，得到了移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（圖 22c）。若將圖 22a 中對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)副 B 的半徑擴(kuò)大，使之超過桿 1 的長度，桿 1 變成了圓盤 1，則對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化成偏心輪機(jī)構(gòu)（圖 22d）。 圖 21曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化 魚塘自動(dòng)加料機(jī)中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7 圖 22曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化 如圖 23 所示，若曲柄 AB 為主動(dòng)件，作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則滑塊 C 作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。反之，若滑塊 C 為主動(dòng)件作直線運(yùn)動(dòng)，則曲柄 AB 則作連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)在各種機(jī)械中應(yīng)用很廣泛。 圖 23 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 魚塘自動(dòng)加料機(jī)中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 第 3 章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的定義 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化形式 ,由若干剛性構(gòu)件用低副 (回轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副 )聯(lián)接而成的一種機(jī)構(gòu)。是由曲柄（或曲軸、偏心輪）、連桿、滑塊通過移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu) 。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的特性及應(yīng)用 常用于將曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) ?；蛘邔⒒瑝K的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特性分析是當(dāng)已知各構(gòu)件尺寸參數(shù)、位置參數(shù)和原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí) ,研究機(jī)構(gòu)其余構(gòu)件上各點(diǎn)的軌跡、位移、速度、加速度等 ,從而評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)是否滿足工作性能 要求 ,機(jī)構(gòu)是否發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉等。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)副為低副 ,各元件間為面接觸 ,構(gòu)成低副兩元件的幾何形狀比較簡(jiǎn)單 ,加工方便 ,易于得到較高的制造精度等優(yōu)點(diǎn) ,因而在包括煤礦機(jī)械在內(nèi)的各類機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用，如自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、沖床、內(nèi)燃機(jī)空氣壓縮機(jī) 等 。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的分類 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將其分成 3大類：對(duì)心曲柄滑塊、偏置曲柄滑塊、偏心輪機(jī)構(gòu) 。 圖 31 對(duì)心曲柄滑塊 魚塘自動(dòng)加料機(jī)中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 圖 32 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 圖 33 偏心輪機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性 曲柄滑塊的動(dòng)力學(xué)特性 魚塘自動(dòng)加料機(jī)中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10 圖 34曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 上圖為曲 柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力分析示意圖 從曲柄 r 傳遞到連桿 L 上的力 Fc 與滑塊發(fā)出的壓力 F，之間，存在如下關(guān)系： coscFF?? 31 曲柄頸 A 處，沿半徑方向的力 Fr 和 Fc 的關(guān)系為： cos( )rcFF ???? 32 將上 2 式聯(lián)立，可得到： cos( )cosr FF ????? 33 曲柄頸沿 r 方向承受與 Fr 力大小相等的壓力。曲柄頸沿圓周方向所受切向力 FT與半徑 r 的乘積，就是轉(zhuǎn)矩 T。 TT p r?? 34 根據(jù)上圖可得： sin( )TcFF ???? 35 將（ 31）、（ 34） 代入（ 35）式，則 sin( )cosFT r ????? ? 36 從上式求出 F 魚塘自動(dòng)加料機(jī)中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11 cossin( )TrF ???? ? 37 一般曲柄連桿機(jī)構(gòu) L4r，所以，可將 L 看成比 r 大很多，即 L》 r，這時(shí)， ?角趨近于零。則上式可以寫成： sinTF r ?? 38 按平面幾何 的勾股定理，可以導(dǎo)出 22 2() 2s in r r s r s srr? ?? ???，將上式代入，則得： 22TF rs s? ? 39 曲柄滑塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性 圖 35 取 A 點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)， x 軸水平向右。在任意瞬時(shí) t，機(jī)構(gòu)的位置如圖。 可以假設(shè) C 點(diǎn)的矢徑為： r AC AB BC? ? ? 310 C 點(diǎn)的坐標(biāo)為其矢徑在坐標(biāo)軸上的投影： 2 2 3 3c os c osx r r???? 311 2 2 3 3si n si ny r r???? 312 根據(jù)圖形可知： 魚塘自動(dòng)加料機(jī)中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12 22323s ins in s inr r ?? ? ??? 313 所以： 2 2 23 2 2c o s 1 sin 1 sin? ? ? ?? ? ? ? 314 式中， 23rr?? 是曲柄長與連桿長之比。將上式休入 X 的表達(dá)式中，并考慮到 2 t??? ，就得到了滑塊的 運(yùn)動(dòng)方程： 2223c o s( ) 1 sinx r t r t? ? ?? ? ? 315 圖 36 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 如圖 36 所示，設(shè)已知該機(jī)構(gòu)的尺寸 L L2 和 b 及主動(dòng)件 1 的角位移 1? 、角速度 1?? 和角加速度 1??? ，試求連桿 2 的角位移 2? 、角速度 2?? 和角加速度 2??? 及滑塊3 的位移 S、速度 S? 和加速度 S?? 。 位移分析： 按圖 36 中四邊形 OABC 各矢量的方向，有 1212iiL e L e s ib??? ? ? 316 分別取實(shí)部與虛部，并在 b 前加符號(hào)系數(shù) N，得 1 1 2 2c os c oss L L???? 317 1122s