3.6 多杆机构简介

在工程实际中，当四杆机构的运动性能不能满足工作需要时，可采用多杆机构来实现。多杆机构类型繁多，大部分由四杆机构扩展而成，与四杆机构相比，具有某些独特的运动规律和作用，许多机械中都有应用。多杆机构的类型和结构形式较多，常见的分类如下：

（1）按杆数分：五杆机构、六杆机构、八杆机构等；

（2）按机构自由度分：单自由度机构（如六杆机构、八杆机构及十杆机构等）、多自由度机构（如五杆、七杆两自由度机构以及八杆三自由度机构等）。

对于多杆机构，由于其尺度参数多，运动要求复杂，因而其设计也较困难。具体设计方法可参阅有关专著。本节简单介绍多杆机构的几种应用实例及功用。

1．扩大从动件的行程

图3.57所示的冷床运输机就是一个六杆机构，它用于把热轧钢料在运输过程中冷却，因此要求增大行程。该机构由曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构组成。显然，滑块F的行程比曲柄摇杆机构中点C的行程要大得多，而该机构的横向尺寸则要比采用对心曲柄滑块机构获得同样行程时小得多。

2．取得有利的传动角

当从动件的摆角较大、机构的外界尺寸或铰链位置的布置受到严格限制时，采用四杆机构往往不能获得有利的传动角，而多杆机构则可使传动角的条件得到改善。图3.58（a）所示为某洗衣机搅拌机构的机构运动简图。由于输出摇杆（叶轮）FG的摆幅很大，用曲柄摇杆四杆机构时，其最小传动角将很小。若采用如图3.58（b）所示的六杆机构即可使这一问题得到很好解决。图3.59所示为机构的两个极位时的传动角γ1（γ′1）、γ2（γ′2），由图3.59可以看出，机构没有传动角过小的情况，机构的传力性能较好。

3．可获得较大的机械利益

图3.60所示为广泛用于锻压设备中的肘杆机构。曲柄1为原动件，点B的速度为vB，滑块5为从动件，速度为v5。当其接近下死点时，速度v5很大，故可用较小的力F克服很大的生产阻力G，即可获得很大的机械利益，以满足锻压的工作需要。

4．改变从动件的运动特性

在刨床、插床、插齿机等机械中，都要求刀具的运动具有急回特性。用一般具有急回特性的四杆机构虽可满足急回要求，但其工作行程的等速性能不好。多杆机构可得以改善。图3.61所示Y52插齿机的主传动机构就采用了一个六杆机构，此六杆机构可使插刀在工作行程中得到近似等速的运动，以满足插齿以及刀具耐磨性的需要。图3.62所示的惯性筛六杆机构，不仅有较大的行程速比系数K，且在运转中加速度变化幅度大，可提高筛分效果。图3.63所示的揉面机六杆机构能更好地满足揉面工艺的需要。

5．实现机构从动件的停歇的运动

某些机械在原动件连续运转的过程中，要求从动件在运动过程中具有较长时间的停歇，且整个运动是连续平稳的，可利用多杆机构来实现。实现运动停歇的方法主要有：

1）利用连杆曲线上的近似圆弧或直线部分实现运动停歇

利用连杆曲线上的近似圆弧或直线部分实现运动停歇又有单停歇和双停歇。图3.64所示为具有单停歇运动的六杆机构，连杆BC上点E的曲线段为近似圆弧，圆心在点F，杆4的长度与圆弧的半径相等，当E点在曲线上运动时，从动件5处于近似的停歇状态。图3.65所示为利用具有一段近似直线αα的连杆曲线来实现单停歇运动的六杆机构。图3.66所示为一个具有双停歇运动的六杆机构，它是利用一个具有两段近似圆弧及（两者半径相等）的连杆曲线来实现的。两段近似圆弧及的圆心分别为点F、F′，设计时铰链G应在FF′的中垂线上选定。图3.67所示则为利用具有两段近似直线αα及ββ的连杆曲线来实现双停歇运动。

2）利用两个四杆机构在极位附近串联来实现近似的运动停歇

图3.68（a）所示的多杆机构中，前一机构为双曲柄机构，后一机构为曲柄摇杆机构。当主动曲柄AB匀速转动时，从动曲柄CD的转速ω3按图3.68（b）所示规律变化，在α=210°～280°范围内ω3较小。曲柄摇杆机构处于极限位置附近时，从动摇杆FG的速度接近于零。若让曲柄摇杆机构在某一极限位置时与前一级机构在ω3的低速区串联，从动摇杆FG在极限位置F″获得较长时间的近似停歇，如图3.68（c）所示，即当α=210°～280°时，ω3很小，φ是一段近似直线。

6．使机构从动件的行程可调

某些机械根据工作需要，要求其从动件的行程或摆角可调。例如，在图3.69所示的机械式无级变速器主传动多杆机构中，将铰链E的位置调到图3.69（a）、（b）的不同位置时（调整后，用锁紧装置使之固定不动），可使从动件5得到不同大小的摆角ψ5。

7．实现特定要求下的平面导引

图3.70所示为石料锯切机中的平面连杆机构，当主动曲柄AB回转时，该机构可使锯条作近似直线运动，解决了锯条在锯石时受力大且不便安装导轨的困难。