空间连杆机构的应用实例

空间四连杆机构的等视角原理及应用莫灿林陈延生摘要（本文通过对空间四连杆机构的等视角原理、相对运动转换及相对转动极线确定方法和研究，找到按给定连架杆两组、三组、四组对应位置的空间四连杆机构的几何设计方法。

）1、空间四连杆机构的等视角原理：图1所示，AB杆在V面上绕过点A且垂直于V面的轴线Y A转动，DC杆在H面上绕过点D且垂直于H面的轴线Z D转动，AB1C1D、AB2C2D为空间四连杆机构ABCD运动的两个位置。

分别作线段B1B2、C1C2的中垂面M、N，它们的交线为L12。

根据空间两等长线段可绕一轴线旋转使它们重合的性质知，连杆BC的两位置B1C1、B2C2可绕直线L12作纯转动实现。

在此，可称直线L12为转动极线或极线。

现把图1换成图2的形式，极线L12垂直于平面P1B1B2、P2C1C2，连杆BC绕极线转过角φ12，则点B1、C1同时在极线L12的垂直面上绕L12转过角φ12，到达B2、C2，所以∠B1P1B2=∠C1P2C2=φ12。

⌒B1B2的交点，点C11为中垂面N与平面P2C1C2上⌒C1C2的交点。

由于中垂面M、N分别过Y A、Z D轴，所以∠B1P1B11=∠B11P1B2=φ12/2，∠C1P2C11=∠C11P2C2=φ12/2。

因为∠B1P1B11=∠C1P2C11=φ12/2，所以B1C1=B11C11，B1C1绕极线L12旋转φ12/2可与B11C11重合。

设点B11、C11、B1、C1与极线L12构成的平面分别为M1、N1、M2、N2，则二面角M1-L12-N1与二面角M2-L12-N2相等。

因点B11、C11分别在M、N上，故M1与M重合，N1与N重合。

因M、N分别过轴Y A、Z D，故点A、D分别在M、N上。

由此可得到以下的结论：由极线和连杆销轴中心所构成平面的夹角，与由极线和固定杆销轴中心所构成平面的夹角相等，由极线分别与两连架杆的销轴中心所构成的两个二面角相等。

第三章连杆机构设计和分析本章重点：平面四杆机构设计的几何法、解析法，及平面连杆机构运动分析的几何方法、解析法，机构动态静力分析的特点本章难点：1. 绘制速度多边形和加速度多边形时，不仅要和机构简图中的位置多边形相似，而且字母顺序也必须一致。

2．相对速度和加速度的方向，及角速度和角加速度的转向。

3．用解析法对平面机构进行运动分析，随着计算机的普及，已越来越显得重要，并且将在运动分析中取代图解法而占主要地位。

其中难点在于用什么样的教学工具来建立位移方程，并解此方程。

因为位移方程往往是非线性方程。

基本要求：了解平面连杆机构的基本型式及其演化；对平面四杆机构的一些基本知识(包括曲柄存在的条件、急回运动及行程速比系数、传动角及死点、运动的连续性等)有明确的概念；能按已知连杆三位置、两连架杆三对应位置、行程速比系数等要求设计平面四杆机构。

§3－1 平面四杆机构的特点和基本形式一、平面连杆机构的特点能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，低副不易磨损而又易于加工。

由本身几何形状保持接触。

因此广泛应用于各种机械及仪表中。

不足之处:作变速运动的构件惯性力及惯性力矩难以完全平衡；较难准确实现任意预期的运动规律，设计方法较复杂。

连杆机构中应用最广泛的是平面四杆机构。

二、平面四杆机构的基本型式三种：曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构三、平面四杆机构的演变1．转动副转化为移动副2．取不同构件为机架：3．变换构件的形态4．扩大转动副尺寸。

§3－2 平面连杆机构设计中的一些共性一、平面四杆机构有曲柄的条件上一节中，已经讲过平面四铰链机构中有三种基本形式：曲柄摇杆机构（一个曲柄）；双曲柄机构（二个曲柄）；双摇杆机构（没有曲柄）。

可见有没有曲柄，有几个曲柄是基本形式的主要特征。

因此，曲柄存在条件在杆机构中具有十分重要的地位。

下面分析曲柄存在条件：在铰链四杆机构中，有四个转动副和四个杆，为什么连架杆能作整周旋转（曲柄），有时就不能作整周旋转（摇杆）呢？这主要是因为四杆的相对杆长能约束连架杆是否能整周旋转或只作摆动的缘故。

第8章连杆机构及其设计研究内容：1. 连杆机构及其类型与应用2. 平面四杆机构的基本特性3. 平面四杆机构的设计——图解法和解析法4. 平面多杆机构和空间连杆机构简介第1讲连杆机构及其类型与应用8.1.1 连杆机构及其传动特点8.1.2 平面四杆机构的类型8.1.3 平面四杆机构的应用连杆机构的应用实例：四足行走机，雨伞，假肢例铰链四杆机构曲柄滑块机构摆动导杆机构连杆机构的共同特点：⏹均有连杆：机构的原动件和从动件的运动都需要经过连杆来传动——连杆机构⏹均为低副 : 机构中的运动副一般均为低副——低副机构⏹构件杆状：机构中的构件多呈现杆的形状——杆。

用杆数命名，分四杆机构、六杆机构等连杆机构的传动特点优点： 缺点： ⏹ 运动链长，累积误差大，效率低；⏹ 惯性力难以平衡，动载荷大，不宜用于高速运动；⏹ 一般只能近似满足运动规律要求。

⏹ 运动副一般为低副；⏹ 构件多呈现杆的形状；⏹ 可实现多种运动变换和运动规律；⏹ 连杆曲线形状丰富，可满足各种轨迹要求。

⏹双摇杆机构 ： 等腰梯形机构1. 基本形式连架杆： 曲柄 摇杆转动副： 周转副 摆转副铰链四杆机构 ⏹曲柄摇杆机构⏹双曲柄机构 ： 平行四边形机构，逆平行四边形机构有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）2. 演化形式演化方法：1）改变构件的形状及运动尺寸2）运动副的改变尺寸3）选用不同的构件为机架——机构的倒置4）运动副元素的逆换曲柄摇杆机构的应用：双曲柄机构的应用：⏹连杆直线轨迹运动；连杆姿态大变姿运动 ⏹等腰梯形机构：两摇杆同向摆动转向运动⏹一般双曲柄机构：连续匀速转动变换变速连续转动⏹平行四边形机构：两曲柄同速同向转动；连杆平动运动；连杆同圆轨迹运动 ⏹逆平行四边形机构：两曲柄反向相对运动；双摇杆机构的应用： ⏹连续转动变换往复摆动运动⏹往复摆动运动变换连续转动⏹ 连杆曲线实现运动轨迹要求 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）。