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基本理论知识】 平面连杆机构是由刚性构件用转动副和移动副相互 连接而组成的在同一平面或相互平行的平面内运动的机 构平面连杆机构是低副机构，它能够实现某些较复杂 的平面运动，在生产中广泛用于运动和动力的传递或改 变运动形式最常见的平面连杆机构是由四个构件组成 的低副机构，称为四杆机构 1.铰链四杆机构的组成和基本形式 (1)铰链四杆机构的组成如图5-1所示，铰链四杆机 构是由转动副将各构件的头尾联接起的封闭四杆系统 图5-1铰链四杆机构被固定件4称为机架，与机架直接 铰接的两个构件1和3称为连架杆，不直接与机架铰接的 构件2称为连杆连架杆如果能作整圈运动就称为曲柄， 否则就称为摇杆 (2)铰链四杆机构的类型铰链四杆机构根据其两个连 架杆的运动形式的不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄 机构和双摇杆机构三种基本形式 1)曲柄摇杆机构具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四 杆机构称为曲柄摇杆机构 如图5-2所示的曲柄摇杆机构，是雷达天线调整机构 的原理图，机构由构件AB、BC、固连有天线的CD及机架DA 组成构件AB可作整圈的转动，是曲柄；天线3作为机构 的另一连架杆可作一定范围的摆动，是摇杆；随着曲柄的 缓缓转动，天线仰角得到改变。

如图5-3所示搅拌器，电动机带曲柄AB转动，搅拌爪与连 杆一起作往复的摆动，爪端点E作轨迹为椭圆的运动，实 现搅拌功能 2)双曲柄机构具有两个曲柄的铰链四杆机构称为双 曲柄机构 图5-4所示为惯性筛的工作机构原理由于从动曲柄 3与主动曲柄1的长度不同，故当主动曲柄1匀速回转一周 时，从动曲柄3作变速回转一周，利用这一特点使筛子6作 加速往复运动，提高了工作性能 当两曲柄的长度相等且平行布置时，成了平行双曲 柄机构 如图5-5a所示为正平行双曲柄机构，其特点是两曲 柄转向相同、转速相等，如火车驱动轮联动机构，如图5 -6a所示；路灯检修车的载人升斗如图5-6b所示图5-5b 为逆平行双曲柄机构，具有两曲柄反向不等速的特点， 如车门的启闭机构，如图5-6c所示 3)双摇杆机构具有两个摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构图5-7所示为港 口用起重机吊臂结构原理其中，ABCD构成双摇杆机构，AD为机架，在主动摇 杆AB的驱动下，连杆BC的外伸端点M获得近似直线的水平运动，使吊重Q作水平 移动从而节省了移动吊重所需要的功率 图5-8所示为电风扇摇头机构原理，电动机外壳作为 其中的一根摇杆AB，蜗轮作为连杆BC，构成双摇杆机构A BCD。

蜗杆随扇叶同轴转动，带动BC作为主动件绕C点摆 动，使摇杆AB带电动机及扇叶一起摆动，实现一台电动 机同时驱动扇叶和摇头 图5-9所示的汽车偏转车轮转向机构采用了等腰梯形 组成的双摇杆机构该机构的两摇杆AB、CD等长，适当 选择两摇杆的长度，可以使汽车在转弯时两转向轮轴线 近似相交于其他两轮轴线延长线某点P，汽车整车绕瞬心 P点转动，获得各轮子相对于地面作 2.铰链四杆机构中曲柄存在的条件 (1)铰链四杆机构中曲柄存在的条件曲柄是能作整 圈旋转的连架杆，只有它才能用电动机的等连续转动的原 动机带动，所以曲柄是机构中的关键部件机构中是否存 在曲柄取决于各构件长度之间的关系 条件一：最短杆与最长杆长度之和不大于其余两杆 长度之和 条件二：连架杆或机架中最少有一根是最短杆 (2)铰链四杆机构基本类型的判别准则 1)满足条件一但不满足条件二的是双摇杆机构； 2)满足条件一而且以最短杆作机架的是双曲柄机构； 3)满足条件一而且以最短杆为连架杆的是曲柄摇杆机构； 4)不满足条件一的是双摇杆机构 3.铰链四杆机构的其他形式 图5-11曲柄滑块机构(1)曲柄滑块机构在曲柄摇 杆机构中，如果以一个移动副代替摇杆和机架间的转动副 ，则形成的机构称为曲柄滑块机构，如图5-11所示。

它能 把回转运动转换为往复直线运动，或作相反的转变滑块 的行程H等于2倍曲柄长度 如图5-12所示为曲柄滑块机构的应用图5-12a所示 为应用于内燃机、空压机、蒸汽机的活塞连杆曲柄机构， 其中活塞相当于滑块图5-12b所示为用于自动送料装置 的曲柄滑块机构，曲柄每转一圈活塞送出一个工件 (2)导杆机构当取曲柄滑块机构中不同的构件作机 架时，机构呈现不同的运动特点如图5-13a所示为曲柄 滑块机构 取杆1为机架时，机构演化成图5-13b所示的导杆机构 其中杆4称为导杆若杆长lll2(如图5-13b所示)，当 杆2作整周转动时，杆4也作整周转动，这种机构称为转动 导杆机构若杆长l1l2，当杆2作整周转动时，杆4则作 往复摆动，这种机构称为摆动导杆机构 (3)摇块机构和定块机构在对心曲柄滑块机构中， 将与滑块铰接的构件固定成机架，使滑块只能摇摆不能移 动，就成为摇块机构，如图5-14a所示摇块机构在液压 与气压传动系统中得到广泛应用，如图5-14b所示为摇块 机构在自卸货车上的应用 【本节目标】 1.知道凸轮机构的应用和分类 2.理解凸轮与从动件的运动关系 3.知道从动件的运动规律特点和应用。

4.知道凸轮机构常见的故障及检修方法 1.凸轮机构的概述 凸轮机构可以通过凸轮的曲线或凹槽的轮廓，实现 从动件的移动、摆动等运动 (1)组成凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架组成，如 图5-16所示 原动件(凸轮1)具有变化向径或变化轮廓曲线， 常为等速回转 从动件2移动或摆动，依靠凸轮向径不同来实现 要求的运动规律 机架3起支承作用 (2)凸轮机构的优缺点 优点：能使从动件实现任意给定的运动规律，且结 构简单、紧凑、工作可靠 缺点：凸轮与从动件易磨损，而且凸轮加工复杂， 成本较高因此凸轮机构多用于传力不大的控制和调节机 构 (3)应用如图5-17所示为汽车发动机的配气机构 当凸轮1等速转动时，其凸起部分顶住气门2，克服气门 弹簧的预紧力，使气门2向下运动离座，打开气门；当凸 轮1凸起部分转过气门时，气门2在弹簧3的弹力作用下上 升落座，气门关闭凸轮机构控制气门有规律地开启和 关闭，使可燃气体进入气缸或使废气排出 (4)凸轮机构的分类 1)按凸轮的形状分： 盘形凸轮，也叫平板凸轮这种凸轮是一个径向尺 寸变化的盘形构件，如图5-16a所示当凸轮绕固定轴 转动时，可使从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。

圆柱凸轮凸轮为一圆柱体，它可以看成是由移动 凸轮卷曲而成的，如图5-16b所示曲线轮廓可以刻在 圆柱表面上，也可以刻在圆柱面的端面 2)按从动件的形式： 尖顶从动件结构简单，而且尖顶能与较复杂形状的凸轮轮廓相接触，从而 能实现较复杂的运动，但因尖顶极易磨损，故只适用于轻载、低速的凸轮机构 和仪表中 滚子从动件在从动件的一端装有可自由转动的滚子由于滚子与凸轮轮廓 之间为滚动摩擦，故磨损较小，改善了工作条件因此，可用来传递较大的动 力，应用也最广泛，如图5-16所示 平底从动件从动件一端做成平底(即平面)，在凸轮轮廓与从动件底面之间 易于形成油膜，故润滑条件较好、磨损小 2.凸轮的结构与材料 凸轮与轴的联结方式有整体式，如图5-18所示；键 联接，如图5-19所示；销联结，如图5-20所示；弹性开 口锥套螺母联接式，如图5-21所示等 凸轮机构的主要失效形式是磨损和疲劳点蚀因此 ，凸轮和滚子的材料应具有较高的表面硬度和耐磨性， 并具有较高的表面接触强度 3.凸轮机构常见的故障及检修 (1)凸轮机构常见的故障 1)凸轮和轴之间打滑 2)凸轮过度磨损 3)凸轮断裂或碎裂 4)从动杆磨损。

(2)凸轮机构的检修检修时根据凸轮运行不正常的 对象对症检查，如发现从动杆运动规律不正常，应检查 凸轮与轴的联接是否松动如果凸轮是用定位销或螺钉 联接的，应检查销钉或螺钉是否松动从动件磨损也会 引起运动的误差，因此从动件的磨损也是检查对象一 旦发现从动件磨损应及时更换，以免引起凸轮的磨损 一、判断题(对画，错画) 1.曲柄存在的条件是最短杆与最长杆长度之和不大于其余 两杆长度之和) 2.在内燃机中应用曲柄滑块机构，是将往复直线运动转换 成旋转运动) 3.在曲柄滑块机构中，当曲柄为主动件时，会出现死点位 置) 4.凸轮机构就是将凸轮的旋转运动转变为从动件的往复直 线运动) 5.平底从动件适用于任何轮廓廓形的高速凸轮机构 二、选择题(将正确答案的序号填入括号) 1.有一四杆机构，其中一杆能作整周回转，一杆能作往复 摆动，该机构叫() A.双曲柄机构B.曲柄摇杆机构C.曲柄滑块机 构 2.当四杆机构出现死点位置时，可在从动曲柄上()， 使其顺利通过死点位置 A.加大主动力B.减小阻力C.加设飞轮 3.()机构可将凸轮的直线往复运动转变为从动件的直 线往复移动或摆动 A.盘形凸轮B.移动凸轮C.圆柱凸轮 三、问答题 1.四杆机构中存在曲柄的条件是什么？ 2.铰链四杆机构的类型有哪些？试举例说明。

3.凸轮机构有哪些部分组成？说明凸轮机构的特点及适用 场合 四、分析题 按图5-22所注出的尺寸，分析确定各构件的名称 一、目的 1.了解实序盘的作用 2.了解凸轮和连杆机构的工作原理 3.了解凸轮和轴的固定方法 4.了解四杆机构起点位置的调整方法 5.掌握凸轮和四杆机构设备故障的排除方法 二、要求 把一台有故障的实操装置调整到正常运行 三、工具 时序盘、标准扳手、内六角扳手 四、步骤 1.观察正常运转的时序盘，了解它的结构和传动关 系，了解凸轮与轴的固定方法 2.老师把时序盘调乱，学员再把它调整到正常位置 五、安全与注意事项 1.当有人在调整时序盘时，其他人不得转动时序盘的手 柄，为了安全，调整时可把安全螺钉旋紧 2.摇动时序盘不要用力过猛，以免损坏设备 3.调整时要用标准扳手旋螺钉，不允许用活动扳手，以 免拧坏螺钉 4.实操完毕清洁时序盘并放回箱子内，打扫周围环境。