平面连杆机构基础与设计

【案例导入】

连杆机构的应用在人类生活中随处可见，在古代的中国和欧洲就已经使用了连杆机构，近代的应用始于瓦特。18世纪下半叶，瓦特在对蒸汽机（图3.1）进行改进时，发明了一种控制双向气缸进气的装置，其中用到的就是平面连杆机构。其机构运动简图如图3.2所示，该机构运行时，E点能保持近似直线运动，从而控制蒸汽在双向气缸两个阀口交替进出。

图3.1　瓦特蒸汽机

图3.2　瓦特连杆机构运动简图

第二次工业革命期间，新机器不断涌现，连杆机构被广泛应用于破碎机、内燃机、压力机、和牛头刨床等机械中。

如图3.3所示为牛头刨床横向自动进给机构及其机构运动简图。当齿轮1转动时，驱动齿轮2转动，再通过构件3使构件4做往复摆动，构件4另一端的棘爪便拨动棘轮5，带动送进丝杆6做单向间歇运动。(www.xing528.com)

图3.4所示为压力机及其机构运动简图。当曲柄1连续回转时，通过构件2带动压头3上下移动，从而实现工件的切断、冲孔、弯曲、铆合和成形等工艺。

图3.3　牛头刨床横向自动进给机

图3.4　压力机

如今，连杆机构的发展已达到了一个新的高度，不仅广泛应用于众多工农业机械和工程机械，在其他诸如人造卫星太阳能板的展开机构、机械手传动机构以及人体假肢等机构中也得到普遍使用。

在日常生活中，我们也能接触到很多连杆机构，特别是结构相对简单的平面连杆机构，由于设计方便，易于制造，得到了非常广泛的应用，如儿童游乐场中的“摇马”、缝纫机脚踏驱动机构、公交车车门启闭机构、雷达天线俯仰机构、摄影平台升降机构、飞机起落架等。

平面连杆机构的类型有很多，其中最简单、常用的是由四个构件组成的平面四杆机构。本章在讲述平面连杆机构的有关概念和特点的基础上，着重阐明平面四杆机构的基本类型及其演化，并分析其运动特性，最后介绍几种常用的设计平面四杆机构的方法。