运动副均采用转动副的四杆机构称为铰链四杆机构,如图4-1所示。图中固定不动的构件4称为机架;与机架相连的构件1和构件3称为连架杆,其中,作整周转动的连架杆称为曲柄,只能在某一角度范围内往复摆动的连架杆称为摇杆;不与机架直接相连的构件2称为连杆,它作平面复合运动。铰链四杆机构按两连架杆的运动形式不同分为3种基本形式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。4.1.1 曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中,若两个连架杆,一个为曲柄,另一个为摇杆,则该机构称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构的用途很广。如图4-2所示缝纫机的踏板机构、如图4-3所示雷达天线俯仰机构及如图4-4所示的搅拌器机构等。
图4-2 缝纫机的踏板机构
图4-3 雷达天线俯仰机构
图4-4 搅拌器机构
4.1.2 双曲柄机构在铰链四杆机构中,两连架杆均为曲柄时称为双曲柄机构。在双曲柄机构中,用得最多的是平行双曲柄机构。如图4-5(a)所示为正平行四边形机构,两个连架杆AB和CD以相同的角速度沿同一方向转动,如图4-6所示为高空作业车升降机构。如图4-5(b)所示为反平行四边形机构,即当曲柄1等速转动时,另一曲柄3作反向变速转动,如图4-7所示为汽车车门启闭机构。
图4-5 平行四边形机构
(a) 正平行四边形机构 (b) 反平行四边形机构
图4-6 高空作业车升降机构
图4-7 汽车车门启闭机构
4.1.3 双摇杆机构两连架杆都是摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。如图4-8所示的鹤式起重机就采用了这种机构。在该机构中,构件1和构件3都是摇杆,当摇杆1摆动时,连杆2上悬挂货物的E点便在近似的水平直线上移动,可避免由于货物的升降引起能量消耗。在双摇杆机构中,若两摇杆长度相等则成为等腰梯形机构,在汽车及拖拉机中,常采用这种机构操纵前轮的转向,如图4-9所示,此机构的特点是两摇杆的摆角不相等。当车辆转向时,就有可能实现在任意位置都能使两前轮轴线的交点O落在后轮轴线的延长线上,从而使车辆转弯时,4个车轮都在地面上作纯滚动,避免轮胎因滑动而引起磨损。
图4-8 鹤式起重机
图4-9 汽车前轮转向机构
4.2 铰链四杆机构的传动特性
4.2.1 急回运动和行程速比系数
4.2.2 压力角和传动角
4.2.3 死点位置
4.2.1 急回运