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不同机架构件衍变的优质四杆机构及偏心轮机构

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在这样的组合体中取不同的构件为机架则得到不同的四杆机构。此时,曲柄摇杆机构演化成偏置曲柄滑块机构。(二)偏心轮机构在曲柄摇杆、曲柄滑块或其他带有曲柄的机构中,如果曲柄很短,在曲柄两端各有一个轴承时,则加工和装配工艺困难,同时还影响构件的强度。由于偏心轮机构中偏心轮的两支承距离较小且偏心部分粗大,刚度和强度均较好,可承受较大的力和冲击载荷。

不同机架构件衍变的优质四杆机构及偏心轮机构

图6-1-20所示为用三个转动副和一个移动副依次相连接组成的一个移动副四杆组合体。与滑块构件3组成移动副的构件4称为导杆。在这样的组合体中取不同的构件为机架则得到不同的四杆机构。

图6-1-20 单移动副四杆组合体

(一)曲柄滑块机构

曲柄滑块机构可以看成是由曲柄摇杆机构演化而来的。如图6-1-21(a)所示的曲柄摇杆机构中,构件1为曲柄,构件3为摇杆。如果将其曲柄摇杆机构中D转动副扩大,杆4做成一个环形槽,D点为槽的曲率中心,则杆3做成一个弧形滑块,在环形槽内运动,如图6-1-21(b)所示。如果再将环形槽半径扩大为无穷大,即D点在无穷远处,则环形槽变成了直槽,转动副变成了移动副,如图6-1-21(c)所示。此时,曲柄摇杆机构演化成偏置曲柄滑块机构。

图6-1-21 曲柄滑块的演化过程

在图6-1-20中取导杆4为机架组成的机构称为曲柄滑块机构,如图6-1-22所示。机构的连架杆AB为曲柄做整周转动,连杆BC做复杂的平面运动,滑块做往复直线移动。曲柄转动一周,滑块往复直线移动一次。曲柄回转中心到滑块导路中心的距离e称为偏心距,如果e=0则称为对心曲柄滑块机构,如图6-1-22(a)所示;如果e>0则称偏置曲柄滑块机构,如图6-1-22(b)所示。曲柄滑块机构的滑块两极限位置C′和C′的距离称为机构的行程(H)。

曲柄滑块机构的曲柄存在条件:曲柄长与偏心距的和小于或等于连杆长。

图6-1-22 曲柄滑块机构

曲柄滑块机构可将曲柄的主动整周转动转换为滑块的从动往复移动。如图6-1-23所示为压力机构中的冲压机构,利用曲柄的回转运动,把力传到冲头(滑块),进行冲压工作;图6-1-24所示为自动送料机构,这种机构利用滑块的往复运动把物料送出去。

图6-1-23 压力机中的曲柄滑块机构

图6-1-24 自动送料滑块机构

曲柄滑块机构也可将滑块的主动往复移动转换为曲柄的从动整周转动。如图6-1-25所示的单缸内燃机机构,利用活塞(滑块)的往复运动,把力传到活塞杆,驱使曲柄做旋转运动,使直线往复运动转变为回转运动传递动力。

图6-1-25 内燃机中的曲柄滑块机构

1—曲轴;2—连杆;3—活塞。

图6-0-3中挂钩链环与车钩锁钩板、中心枢轴、挂钩链环滑槽组成了曲柄滑块结构。通过挂钩链环在滑槽中的往复运动,推动车钩锁钩板顺时针或逆时针旋转,实现车钩的连挂和解钩。

(二)偏心轮机构

在曲柄摇杆、曲柄滑块或其他带有曲柄的机构中,如果曲柄很短,在曲柄两端各有一个轴承时,则加工和装配工艺困难,同时还影响构件的强度。在这种情况下,往往采用偏心轮机构。

偏心轮机构可以看成是曲柄滑块机构转动副的销钉半径逐渐扩大直至超过了曲柄长度演化而成的,其演化过程如图6-1-26所示。由于偏心轮机构中偏心轮的两支承距离较小且偏心部分粗大,刚度和强度均较好,可承受较大的力和冲击载荷。

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图6-1-26 偏心轮的演化过程

通常是在曲柄长度很短和需利用偏心轮惯性时,采用偏心轮机构。偏心轮机构广泛应用于冲床、颚式破碎机、内燃机等机械中,图6-1-27所示为破碎机的偏心轮机构。

图6-1-27 破碎机的偏心轮机构

(三)导杆机构

在图6-1-28(a)中取与导杆组成转动副的构件1为机架组成的机构称为导杆机构,即导杆与机架组成转动副。导杆机构的连架杆是曲柄做整周转动(一般它是主动构件),滑块做复杂平面运动。根据导杆(一般为从动构件)的运动状况,导杆机构可以分为如下机构。

1. 转动导杆机构

当连架杆长≥机架杆长,导杆可以做整周转动,称为转动导杆机构,如图6-1-28(b)所示。

2. 摆动导杆机构

当连架杆长<机架杆长,导杆只能做往复摆动,称为摆动导杆机构,如图6-1-28(c)所示。

图6-1-28 导杆机构的演化

(四)摇块机构

在图6-1-29(a)中取与滑块组成转动副的构件2为机架组成的机构称为摇块机构,即摇块3与机架2组成转动副,如图6-1-29(b)所示。

图6-1-29 摇块机构的演化

图6-1-30所示的汽车自动翻转卸料机构就是摇块机构的实际应用。这时活塞杆4(导杆)为主动件,车厢BC构件1为从动件,活塞缸3(摇块)做往复摆动。

图6-1-30 汽车自动翻转卸料机构

(五)定块机构

在图6-1-31(a)中取滑块为机架组成的机构称为定块机构,如图6-1-31(b)所示。该机构的连架杆是摇杆做往复摆动,连杆是主动件做复杂的平面运动,导杆是从动件做往复的直线移动。图6-1-32所示的手压泵机构就是定块机构的实际应用。

图6-1-31 定块机构的演化

图6-1-32 手压泵机构

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