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条件探讨:平面四杆机构的曲柄存在性

更新时间:2025-01-09 工作计划 版权反馈
【摘要】:平面四杆机构的基本形式有:曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。图2-14 所示为一平面四杆机构,其中杆AB、BC、CD 和AD 所对应的构件长度分别为a、b、c、d。由此可知,平面四杆机构中存在曲柄的条件是:曲柄是最短杆;最短杆和最长杆之和小于或等于其余两杆之和。显然上述两条件仅仅适用于平面机构中存在一个曲柄的判断,若不能同时满足,则此平面四杆机构中不存在曲柄,两连架杆都为摇杆,机构变为双摇杆机构。

平面四杆机构的基本形式有:曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。曲柄和摇杆的区别在于前者可以绕固定点做360°回转运动,而摇杆只能在一定范围内摆动。如果给定一个机构,如何判断其具体的类型?通过曲柄和摇杆的定义来判断机构的类型是最为简单直接的方法:首先分析机构中是否存在曲柄,其次判断机构中有几个曲柄。

图2-14 所示为一平面四杆机构,其中杆AB、BC、CD 和AD 所对应的构件长度分别为a、b、c、d。若杆AB 为曲柄,则其绕A 点做圆周运动时存在2 个极限位置,分别为AB′和AB″,我们现在来分析在这2 个位置时,4 个构件长度间的关系。

图2-14 平面四杆机构有曲柄的条件

当杆AB 运动至AB′位置时,杆AB 和杆AD 处于同一直线上,这时4 个构件组成一个三角形,通过三角形三边之间的关系可得

杆AB 继续旋转,运动至AB″位置时,4 个构件依然组成了一个三角形,同理可得

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考虑在运动过程中,4 个构件可以并成一条直线,故联立式(2-1)~(2-3)可得

分析可知

故此可知,四杆机构中如果存在一个曲柄,则曲柄是最短杆,机构中的最短杆和最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和。由此可知,平面四杆机构中存在曲柄的条件是:

(1)曲柄是最短杆;

(2)最短杆和最长杆之和小于或等于其余两杆之和。

显然上述两条件仅仅适用于平面机构中存在一个曲柄的判断,若不能同时满足,则此平面四杆机构中不存在曲柄,两连架杆都为摇杆,机构变为双摇杆机构。

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