浅谈连杆机构在生产实践中的应用

浅谈连杆机构在生产实践中的应用

马东升

安徽文达信息工程学院 机械与汽车工程学院，安徽 省 合肥市 231201

摘要：连杆机构能够实现各种各样功能的运动，因此在生产实践中应用广泛。本文就一些具体的连杆机构，简单介绍了其在生产实践中的应用。

关键词： 连杆机构 生产实践 应用

1、 连杆机构简述

连杆机构能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律。在平面连杆机构中，所有的运动副均为低副。因此，连杆机构又称为低副机构。

2、 连杆机构在生产实践中的应用

2.1 平面四杆机构的应用

在平面四杆机构中，若两个连架杆之一为曲柄，另一个为摇杆，则称为曲柄摇杆机构。如图1所示的雷达天线调整机构，当曲柄AB为主动件并作匀速转动时，通过连杆BC，带动摇杆CD在一定角度范围内作往复摆动，从而达到调整天线俯仰角度的目的。当摇杆CD为主动件并作往复摆动时，通过连杆BC驱使曲柄AB(从动件)作整周转动，如图2所示的缝纫机踏板机构。

图1 雷达天线调整机构 图2 缝纫机踏板机构

另外，当曲柄作整周转动时，若利用连杆与摇杆之间的相对运动对外做功，如图3所示，则可设计出飞剪剪切机；若利用连杆上一点的水平轨迹作运动输出，如图4所示，则可设计出物料传送机构。如图5是矿石破碎机的简图，与大带轮固接在一起的曲柄AB为主动件，曲柄摇杆机构ABCD是该机器的主体。 如图6是机构是利用连杆曲线设计的和面机的简图，曲柄摇杆机构ABCD是该机器的主体。

图3 飞剪剪切机构 图4 物料传送机构

图5 矿石破碎机的简图 图6 和面机的简图

在工程上可以利用从动件的质量或在从动件上加装飞轮以增大惯性；也可以在机构中通过添加构件带来虚约束使机构始终保持平行四边形。如图7所示的机车车轮联动的平行四边形机构，构件EF带来了一个虚约束，使得机车的各个车轮具有相同的速度，保证了机车的平稳运行。

图7 机车车轮联动机构

在双曲柄机构中，若其对边长度相等但不平行时，则称为逆平行(反平行)四边形机构。这种机构运动中，机构运动时主、从动曲柄转向相反，连杆作平动。图8所示的汽车车门开闭机构就是它的应用实例，主曲柄AB转动时，通过连杆使从动曲柄CD作反向转动，从而保证两扇车门同时打开或关闭，并分别位于预定的两个工作位置上。

图8 汽车车门开闭机构

另外，图9所示为双曲柄机构在惯性筛机构中的应用，图10所示为平行四边形机构在户外摄影平台的应用。

图9 惯性筛机的简图 图10 户外摄影平台的简图

两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。如图11所示的飞机起落架机构就是双摇杆机构的应用实例，当飞机着陆前，需要将着陆轮从飞机机腹的下方推放出来；当飞机起飞离开跑道之后，又需要将着陆轮收回到机腹下方，以减少飞行过程中空气的阻力。在双摇杆机构中，如果两个摇杆的长度相等，则称为等腰梯形机构。图12所示汽车前轮的转向机构就是等腰梯形机构的应用实例。在该机构中，与前轮轴固连的两个摇杆AB和CD在摆动时，其摆角β和δ的大小是不相等的。当汽车转弯时，汽车的两个前轮轴线相交，且其交点近似落在后轮轴线延长线上的某一点P，P点即为汽车转弯时的瞬时转动中心，它使得汽车的四个车轮都能在地面上近似于纯滚动，以保证汽车转弯平稳，减少轮胎因滑动造成的磨损。

图11 飞机起落架机构 图10 汽车前轮的转向机构

另外，对于双摇杆机构，它的两个连架杆相对于机架均作摆动，当连杆为转动主动件时，如图13所示，则可以实现电扇的摇头；当一个摇杆为摆动主件，如果14所示，则可以实现砂箱的翻箱；当一个摇杆为摇动主动件、利用连杆上一点的水平轨迹作为运动输出时，如图15所示，则可以实现码头货物的平移。

图13 电扇摇头机构 图14 砂箱翻箱机构

图15 码头起重机机构

此外，曲柄滑块机构在单缸四冲程内燃机中的应用，如图16所示。摆动导杆机构在牛头刨床中的应用，如图17所示。

图16 单缸四冲程内燃机 图17 摆动导杆机构

曲柄摇块机构在摆动式油泵上的应用，如图18(a)所示；在自动卸料汽车中的应用，如图18(b)所示；在插齿机床中让刀机构中的应用如图18(c)所示。

(a) (b) (c)

图18 曲柄摇块机构的应用

2.2 其他连杆杆机构的应用

平面八杆机构在物料传送上的应用，如图19所示。

图19 平面八杆机构在物料传送上的应用

总之，通过上面的应用实例可知：由于连杆机构能够实现各种各样功能的运动，连杆机构在生产实践中有着广泛的应用，在此就不再一一赘述。

参考文献

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作者简介：马东升（1985.07-21）男，汉，安徽肥西人，安徽文达信息工程学院讲师，主要研究方向为动力学

基金项目：本文系安徽文达信息工程学院自然科学研究项目（项目名称：基于ADAMS的八连杆冲压机构仿真与优化研究 项目编号：XZR2018A03 项目编号：KJ2019A0908）