3.6 多桿機構簡介

在工程實際中，當四桿機構的運動性能不能滿足工作需要時，可采用多桿機構來實現。多桿機構類型繁多，大部分由四桿機構擴展而成，與四桿機構相比，具有某些獨特的運動規律和作用，許多機械中都有應用。多桿機構的類型和結構形式較多，常見的分類如下：

（1）按桿數分：五桿機構、六桿機構、八桿機構等；

（2）按機構自由度分：單自由度機構（如六桿機構、八桿機構及十桿機構等）、多自由度機構（如五桿、七桿兩自由度機構以及八桿三自由度機構等）。

對于多桿機構，由于其尺度參數多，運動要求復雜，因而其設計也較困難。具體設計方法可參閱有關專著。本節簡單介紹多桿機構的幾種應用實例及功用。

1．擴大從動件的行程

圖3.57所示的冷床運輸機就是一個六桿機構，它用于把熱軋鋼料在運輸過程中冷卻，因此要求增大行程。該機構由曲柄搖桿機構和曲柄滑塊機構組成。顯然，滑塊F的行程比曲柄搖桿機構中點C的行程要大得多，而該機構的橫向尺寸則要比采用對心曲柄滑塊機構獲得同樣行程時小得多。

2．取得有利的傳動角

當從動件的擺角較大、機構的外界尺寸或鉸鏈位置的布置受到嚴格限制時，采用四桿機構往往不能獲得有利的傳動角，而多桿機構則可使傳動角的條件得到改善。圖3.58（a）所示為某洗衣機攪拌機構的機構運動簡圖。由于輸出搖桿（葉輪）FG的擺幅很大，用曲柄搖桿四桿機構時，其最小傳動角將很小。若采用如圖3.58（b）所示的六桿機構即可使這一問題得到很好解決。圖3.59所示為機構的兩個極位時的傳動角γ1（γ′1）、γ2（γ′2），由圖3.59可以看出，機構沒有傳動角過小的情況，機構的傳力性能較好。

3．可獲得較大的機械利益

圖3.60所示為廣泛用于鍛壓設備中的肘桿機構。曲柄1為原動件，點B的速度為vB，滑塊5為從動件，速度為v5。當其接近下死點時，速度v5很大，故可用較小的力F克服很大的生產阻力G，即可獲得很大的機械利益，以滿足鍛壓的工作需要。

4．改變從動件的運動特性

在刨床、插床、插齒機等機械中，都要求刀具的運動具有急回特性。用一般具有急回特性的四桿機構雖可滿足急回要求，但其工作行程的等速性能不好。多桿機構可得以改善。圖3.61所示Y52插齒機的主傳動機構就采用了一個六桿機構，此六桿機構可使插刀在工作行程中得到近似等速的運動，以滿足插齒以及刀具耐磨性的需要。圖3.62所示的慣性篩六桿機構，不僅有較大的行程速比系數K，且在運轉中加速度變化幅度大，可提高篩分效果。圖3.63所示的揉面機六桿機構能更好地滿足揉面工藝的需要。

5．實現機構從動件的停歇的運動

某些機械在原動件連續運轉的過程中，要求從動件在運動過程中具有較長時間的停歇，且整個運動是連續平穩的，可利用多桿機構來實現。實現運動停歇的方法主要有：

1）利用連桿曲線上的近似圓弧或直線部分實現運動停歇

利用連桿曲線上的近似圓弧或直線部分實現運動停歇又有單停歇和雙停歇。圖3.64所示為具有單停歇運動的六桿機構，連桿BC上點E的曲線段為近似圓弧，圓心在點F，桿4的長度與圓弧的半徑相等，當E點在曲線上運動時，從動件5處于近似的停歇狀態。圖3.65所示為利用具有一段近似直線αα的連桿曲線來實現單停歇運動的六桿機構。圖3.66所示為一個具有雙停歇運動的六桿機構，它是利用一個具有兩段近似圓弧及（兩者半徑相等）的連桿曲線來實現的。兩段近似圓弧及的圓心分別為點F、F′，設計時鉸鏈G應在FF′的中垂線上選定。圖3.67所示則為利用具有兩段近似直線αα及ββ的連桿曲線來實現雙停歇運動。

2）利用兩個四桿機構在極位附近串聯來實現近似的運動停歇

圖3.68（a）所示的多桿機構中，前一機構為雙曲柄機構，后一機構為曲柄搖桿機構。當主動曲柄AB勻速轉動時，從動曲柄CD的轉速ω3按圖3.68（b）所示規律變化，在α=210°～280°范圍內ω3較小。曲柄搖桿機構處于極限位置附近時，從動搖桿FG的速度接近于零。若讓曲柄搖桿機構在某一極限位置時與前一級機構在ω3的低速區串聯，從動搖桿FG在極限位置F″獲得較長時間的近似停歇，如圖3.68（c）所示，即當α=210°～280°時，ω3很小，φ是一段近似直線。

6．使機構從動件的行程可調

某些機械根據工作需要，要求其從動件的行程或擺角可調。例如，在圖3.69所示的機械式無級變速器主傳動多桿機構中，將鉸鏈E的位置調到圖3.69（a）、（b）的不同位置時（調整后，用鎖緊裝置使之固定不動），可使從動件5得到不同大小的擺角ψ5。

7．實現特定要求下的平面導引

圖3.70所示為石料鋸切機中的平面連桿機構，當主動曲柄AB回轉時，該機構可使鋸條作近似直線運動，解決了鋸條在鋸石時受力大且不便安裝導軌的困難。