平面连杆机构的创新设计

16.1  实验目的

1.加深对机构组成原理和机构运动方案设计的认识；

2.了解平面连杆机构的应用；

3.培养创新意识和机构创新设计能力；

4.了解专利检索方法。

16.2  实验设备和工具

    创新组合模型一套（或Fischer创意模型若干）。

16.3  实验要求和内容

    玻璃窗启闭机构创新设计。

设计要求：

1)窗扇外形长宽尺寸为（根据模型中构件模块尺寸情况，可按比例缩小或放大），采用平面连杆机构实现其启闭；

2)窗扇可自窗槛开启；

3)操纵窗扇启闭的平面连杆机构有一个引动件（即原动件），并能支持窗扇的重量；

4)连杆机构必须具有良好的传动性能（即较大的传动角）；

5)窗扇在关闭位置时，连杆机构的所有部分必须隐蔽在窗扇与窗槛之间，且不能延伸至窗槛外侧，延伸至室内的部分亦应尽可能小。

    设计内容：

1)确定机构运动方案，绘制机构简图；

2)机构运动设计，确定各构件运动尺寸；

3)利用模型提供的构件和运动副模块搭接出实物机构，并进行运动效果的评价。

    要求检索相关专利，以供参考。

16.4  参考方案

           图16.1 铰链四杆机构运动方案             图16.2 曲柄滑块机构运动方案

    四杆机构运动方案：如图16.1和16.2所示。前者采用铰链四杆机构，引导构件为连杆3（即窗框），当窗框由全开位置回到关闭位置时需对其施加转矩，且整个窗框的重量仅由连杆3承受；后者采用曲柄滑块机构，引导构件为连杆3（即窗框），滑块可沿窗槛移动，因而可支持窗框的重量，但关闭窗框仍需作用一转矩。

    六杆机构运动方案：如图16.3至16.5（均已有实际应用）。

                   (a) 装置示意图                            (b) 机构示意图

图16.3 司蒂芬Ⅲ型六杆机构运动方案

             (a) 装置示意图                               (b) 机构示意图

图16.4 司蒂芬Ⅲ型六杆机构（贝莱机构）运动方案（1969年美国专利）

                (a) 装置示意图                         (b) 机构示意图

图16.5 司蒂芬Ⅰ型六杆机构运动方案（1957年美国专利，船舱窗用）

16.5  实验报告

(1) 填写完成下表内容

实验16：平面连杆机构的创新设计实验报告