平面四桿機(jī)構(gòu)是由四個(gè)剛性構(gòu)件用低副鏈接組成的，各個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件均在同一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)類型包括鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)等。所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)被稱為“鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)”，是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式。這種機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)是主動(dòng)曲柄和從動(dòng)曲柄均以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，而連桿做平動(dòng)。在鉸[jiǎo]鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果某個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副能夠成為整轉(zhuǎn)副，則它所連接的兩個(gè)構(gòu)件中，必有一個(gè)為最短桿，并且四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度關(guān)系滿足桿長(zhǎng)之和條件。此時(shí)，如果取最短桿為機(jī)架，則得到雙曲柄機(jī)構(gòu)；若取最短桿的任何一個(gè)相連構(gòu)件為機(jī)架，則得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；如果取最短桿對(duì)面構(gòu)件為機(jī)架，則得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。
類型
鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)
所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，它是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式，其他四桿機(jī)構(gòu)都可以看成是在它的基礎(chǔ)上演化而來的。選定其中一個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架之後，直接與機(jī)架連接的構(gòu)件稱為連架桿。不直接與機(jī)架連接的構(gòu)件稱為連桿，能夠做整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件被稱作曲柄，只能在某一角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的構(gòu)件稱為搖桿。如果以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的兩個(gè)構(gòu)件可以做整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則稱之為整轉(zhuǎn)副，反之稱之為擺轉(zhuǎn)副。
鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按照連架桿是否可以做整周轉(zhuǎn)動(dòng)，可以將其分為三種基本形式，即曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。
曲柄搖桿機(jī)構(gòu)
1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，兩連架桿中一個(gè)為曲柄一個(gè)為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。
2.雙曲柄機(jī)構(gòu)，具有兩個(gè)曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。其特點(diǎn)是當(dāng)主動(dòng)曲柄連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄一般做不等速轉(zhuǎn)動(dòng)。在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，如果兩對(duì)邊構(gòu)件長(zhǎng)度相等且平行，則成為平行四邊形機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)是主動(dòng)曲柄和從動(dòng)曲柄均以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，而連桿做平動(dòng)。
雙搖桿機(jī)構(gòu)
雙搖桿機(jī)構(gòu)，雙搖桿機(jī)構(gòu)是兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。
演化
鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可以通過以下方法演化成衍生平面四桿機(jī)構(gòu)。
1.轉(zhuǎn)動(dòng)副演化成移動(dòng)副。如引進(jìn)滑塊等構(gòu)件。以這種方式構(gòu)成的平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、正弦機(jī)構(gòu)等。
2.選取不同構(gòu)件作為機(jī)架。以這種方式構(gòu)成的平面四桿機(jī)構(gòu)有轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、曲柄搖塊機(jī)構(gòu)、正切機(jī)構(gòu)等。
3.變換構(gòu)件的形態(tài)。
4.擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副的尺寸。
演化成偏心輪機(jī)構(gòu)。
定理
1.桿長(zhǎng)之和條件：平面四桿機(jī)構(gòu)的最短桿和最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或者等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。
2.在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果某個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副能夠成為周轉(zhuǎn)副，則它所連接的兩個(gè)構(gòu)件中，必有一個(gè)為最短桿，并且四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度關(guān)系滿足桿長(zhǎng)之和條件。
3.在有整轉(zhuǎn)副存在的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中。最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副均為周轉(zhuǎn)副。此時(shí)，如果取最短桿為機(jī)架，則得到雙曲柄機(jī)構(gòu)；若取最短桿的任何一個(gè)相連桿為機(jī)架，則得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；如果取最短桿對(duì)面構(gòu)件為機(jī)架，則得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。
4.如果四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)條件，則不論選取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，所得到機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。
上述系列結(jié)論稱為格拉霍夫定理。
急回特性
在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿位于兩個(gè)極限位置時(shí)，曲柄兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置夾的銳角被稱為極位夾角。用表示通常用行程速度變化系數(shù)K來衡量急回運(yùn)動(dòng)的相對(duì)程度。偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)同樣具有急回特性。對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)無急回特性 。
參考資料 >