铰链四杆机构的演化及应用
[摘要]铰链四杆机构及其演化在机器中的应用是相当广泛的,它以各式各样的演化形式应用于我们生活中的各行各业,具体来说,它都能有哪些演化,是怎么演化而来的,这些演化而得到的新的机构又会分别应用于什么场所。
【关键词】铰链四杆机构;滑块曲柄;导杆
铰链四杆机构中最基础的机构当属曲柄摇杆机构了,其是在最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和且最短杆的相邻杆为机架时而得到的,应用实例是非常多,比如雷达天线俯仰机构、容器搅拌机构、缝纫机的脚踏板机构等。在曲柄摇杆机构的基础上,如果以不同长度的杆件做为机架,还可以得到双曲柄机构和双摇杆机构,象机械中见到的惯性筛,插床机构,车门启闭机构等都是双曲柄机构;而常用到的车辆的前轮转向机构,飞机起落架,港口起重机等的相对部位都是双摇杆机构。但铰链四杆机构的应用重点并不仅限于曲柄摇杆机构,而是在曲柄摇杆机构的基础上,演化而得到的一系列相应机构,才是铰链四杆机构应用的实质所在,其都应用在我们的日常生活中,与我们非常接近。
汽车铰链1、滑块机构
曲柄摇杆机构中的一个铰链转动副转化成移动副,同时把转化成移动副的连杆长度想象成无限长,则对应滑道就成为一个平面,成为偏置曲柄滑块机构(保留固定铰链的旋转中心不在滑道决定的平面上时)和对心曲柄滑块机构(保留固定铰链的旋转中心在滑道所决定的平面上时)。对心曲柄滑块机构在设置好曲柄的旋转角速度后,在动力学分析的基础上,建立该机构准确的位移和速度间关系式,就可以用于高速冲床上面,最常见的是往复活塞式发动机,压缩机,汽车前刮水器。刨床和剧床上所用的机构是偏置曲柄滑块机构,因为这种机构中有急回特性,从而达到锯条和刨刀的慢进和空程急回的目的,可以节约的时间,以提高工作效率。另外还有缝纫机针运动机构也是曲柄滑块机构。
在曲柄滑块基础上,再把另一个转动副转化为移动副,两个配合起来,一个滑块,另一个是导杆,就可以组成正弦机构或正切机构。正弦规是正弦机构的一个应用,它是配合使用量块按正弦原理组成标准角,用以在水平方向按微差比较方式测量工件角度和内、外锥体的一种精密量仪。而正切机构中,导杆1在一定角度范围内摆动,杆4是机架,始终保持水平,块3在机架上滑动,滑块23共用一个铰链,滑块3在杆4上滑过和长度y与杆1AB段长度和杆1与铅垂线的夹角之间的关系是