五杆机构的特殊功能和广泛应用

四杆机构的自由度为1，而五杆机构的自由度为2，显然五杆机构在运动形式、范围、性能等方面都优于四杆机构。图4-1a为两自由度飞剪机构，AB、DE为主动件。当上剪刃F与下剪刃G重合时剪切运动中的钢材。当n₁/n₄=1时，曲柄每转一周剪切一次。当转速比n₁/n₄＞1且为有理数时，飞剪运转时会产生空剪而改变钢材的剪切长度。例如当转速比为2时，曲柄AB每转两周剪切一次，剪切的钢材长度增加1倍。这是单自由度四杆飞剪机构不具备的特殊功能。图4-1b所示为两自由度铰链五杆机构。当两主动件按n₁、n₄转动时，构件2上的M点可画出各种特异的连杆曲线轨迹。当n₁/n₄为无理数时M点将画出连续不断的非封闭曲线。五杆机构的连杆轨迹比四杆机构更加丰富多彩。如图4-2和4-3所示（图中的初位角、位置角的单位为度）。图4-2为连接两连杆的内运动副处的轨迹曲线，图4-3为两连杆上指定点的轨迹曲线。可见，轨迹图中不但有特异曲线（如直线、八字线、半月线），而且还有多环封闭曲线。而四杆机构的连杆轨迹曲线大都为单环封闭曲线。

图4-1 五杆机构

a）飞剪机构 b）铰链五杆机构 c）单滑块五杆机构 d）受控五杆机构

图4-1c所示为单滑块五杆机构。其优于四杆曲柄滑块机构之处是通过调整两主动件位置角可使滑块作近似等速直线运动。该机构用于挤压运行中钢坯轧件的侧面毛刺。尽管铰链五杆机构的连杆轨迹具有多样性，但不能精确实现预定轨迹。图4-1d为带有一个滑块的受控五杆机构。主动件AB作匀速运动，另一个受控主动件滑块3使其按给定运动的要求作补偿运动，能够精确实现给定轨迹。

由以上实例可见，五杆机构（包含带有移动副的五杆机构）在工程中已得到广泛应用。设计五杆机构，首先应讨论可能构成的机构结构形式及其能动性，这将有助于从中得到性能更加优良的五杆机构，常用五杆机构轨迹如图4-2、图4-3所示。

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图4-2 铰链五杆机构连杆曲线1

图4-3 铰链五杆机构连杆曲线2

图4-3 铰链五杆机构连杆曲线2（续）