1.2.2 滑块四杆机构

1.2.2.1 曲柄滑块机构

在图1-2-7a所示的铰链四杆机构ABCD中，如果要求C点运动轨迹的曲率半径较大甚至是C点做直线运动，则摇杆CD的长度就特别长，甚至是无穷大，这显然给布置和制造带来困难或不可能。为此，在实际应用中只是根据需要制作一个导路，将C点做成一个与连杆铰接的滑块并使之沿导路运动即可，不再专门做出CD杆。这种含有移动副的四杆机构称为滑块四杆机构，当滑块运动的轨迹为曲线时称为曲线滑块机构，当滑块运动的轨迹为直线时称为直线滑块机构。直线滑块机构可分为两种情况：如图1-2-7b所示为偏置曲柄滑块机构，导路与曲柄转动中心有一个偏距e；当e=0即导路通过曲柄转动中心时，称为对心曲柄滑块机构，如图1-2-7c所示。由于对心曲柄滑块机构结构简单，受力情况好，故在实际生产中得到广泛应用。因此，今后如果没有特别说明，所提的曲柄滑块机构即意指对心曲柄滑块机构。

应该指出，滑块的运动轨迹不仅局限于圆弧和直线，还可以是任意曲线，甚至可以是多种曲线的组合，这就远远超出了铰链四杆机构简单演化的范畴，也使曲柄滑块机构的应用更加灵活、广泛。

图1-2-8所示为曲柄滑块机构的应用。图1-2-8a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1-2-8b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。

如果曲柄很短，当在曲柄两端各有一个轴承时，则加工和装配工艺困难，同时还影响构件的强度。因此，在这种情况下，往往采用如图1-2-8c所示的偏心轮机构。其偏心圆盘的偏心距e就是曲柄的长度。显然，偏心轮机构的运动性质与原来的曲柄摇杆机构或曲柄滑块机构一样。这种结构减少了曲柄的驱动力，增大了转动副的尺寸，提高了曲柄的强度和刚度。通常是在曲柄长度很短和需利用偏心轮惯性时，采用此种形式的机构。偏心轮机构广泛应用于剪床、压力机、颚式破碎机、内燃机等承受较大冲击载荷的机械中，以及偏心轮液压泵中。

1.2.2.2 导杆机构

当改变曲柄滑块机构中的固定构件时，可得到各种形式的导杆机构。导杆为能在滑块中做相对移动的构件。

如图1-2-7c所示的曲柄滑块机构，若取杆1为机架，滑块3在杆4上往复移动，杆4为导杆，这种机构称为导杆机构。当杆1（曲柄）的长度大于杆2（机架）的长度时，杆2和导杆4均可做整周回转，故称为转动导杆机构（图1-2-9a）；当杆1（曲柄）的长度小于或等于杆2（机架）的长度时，杆1可做整周回转，导杆4却只能做往复摆动，故称为摆动导杆机构（图1-2-9b）。

导杆机构具有很好的传力性，在插床、刨床等要求传递重载的场合得到广泛应用。图1-2-10 a所示的是一种小型刨床机构，其中构件1、2、3和4组成转动导杆机构，可以使滑块6上的刨刀具有急回作用，以便使刨刀以较低的速度刨切工件，而以较高的速度返回，这样可以获得好的加工质量，避免动力过载，提高加工效率。

图1-2-10b所示的是牛头刨床或送料装置中使用的六杆机构，其中构件1、2、3和4组成摆动导杆机构，用来把曲柄2的连续转动变为导杆4的往复摆动，再通过构件5使滑块6做往复移动，从而带动刨床的刨刀进行刨切，或推动物料达到送进的目的。摆动导杆机构的导杆也具有急回作用。

1.2.2.3 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1-2-11a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1-2-11b所示为摇块机构在自卸货车上的应用，以车架为机架AC，液压缸筒3与车架铰接于C点成摇块，主动件活塞及活塞杆2可沿缸筒中心线往复移动成导路，带动车箱1绕A点摆动，实现卸料或复位。

如果把曲柄滑块机构中的滑块3作为机架，如图1-2-12a所示，则得到移动导杆4在固定滑块3中往复移动的定块机构。这种机构常用于老式的手动抽水机和抽油泵中。在图1-2-12b中，固定滑块3成为唧筒外壳，移动导杆4的下端固结着汲水活塞，在唧筒3的内部上下移动，以达到汲水的目的。

综上所述，在铰链四杆机构和滑块四杆机构中，选取不同的构件作为机架，可以得到不同类型的平面四杆机构，表1-2-1为铰链四杆机构及其演化的主要形式对比。