第8章 第6讲 平面多杆机构和空间连杆机构简介

第6讲平面多杆机构和空间连杆机构简介8.6.1 平面多杆机构的功用8.6.2 平面多杆机构的分类8.6.3 空间多杆机构简介说明：多杆机构的尺度参数较多，可以满足更为复杂的或实现更加精确的运动规律要求和轨迹要求，但其设计也较困难。

5）实现从动件带停歇的运动 （单停歇运动，双停歇运动）6）扩大机构从动件的行程7）使机构的从动件的行程可调8）实现特定要求下的平面导引 1）可获得较小的运动所占空间 2）取得有利的传动角 3）获得较大的机械利益 4）改变从动件的运动特性平面多杆机构有如下功用：（1 ) 多杆机构的分类（2）六杆机构的类型2）斯蒂芬森（Stephenson ）型，有三种。

1）按杆数目分：五杆、六杆、八杆机构等2）按自由度分：单自由度、两自由度和三自由度多杆机构1）瓦特（Watt ）型，有两种。

瓦特型 斯蒂芬森型有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）（3）六杆机构的应用（1）空间连杆机构概述空间连杆机构——具有空间运动的连杆机构组成特点：具有空间运动的连杆；运动副用有空间运动副。

机构命名：常以杆数命名, 也常以所用运动副命名。

机构特点：用较少数目的构件实现空间复杂运动，结构紧凑，运动多样性和灵活性好，在工程实践中的应用越来越多。

但其分析和综合均较为复杂。

有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）（2）万向铰链机构1）单万向铰链机构机构组成：由末端各有一叉的主、从动轴和中间“十”字构件铰接而成。

机构特点：可变角传动机构，两轴的平均传动比为1；但瞬时角速度比却不恒等于1，而是随时间变化的。

机构的运动特性：当主动轴Ⅰ以ω等速回转时，从动轴Ⅱ的ω2变化范围：1ω1cosα ≤ω2≤ω1/cosα其变化幅度与两轴夹角α有关，一般α≤30°。

2）双万向铰链机构双万向铰链机构的主、从动轴的角速度恒等的条件：⏹轴1、3和中间轴2应位于同一平面内；⏹轴1、3的轴线与中间轴2 的轴线之间的夹角相等；⏹中间轴的两端的叉面应位于同一平面内。

空间连杆机构一、引言空间连杆机构是一种广泛应用于机械工程、航空航天等领域的机构形式。

它是由多个杆件通过旋转关节连接而成，形成一个可以在三维空间内运动的机构系统。

空间连杆机构具有灵活性、可变形性以及高度的运动精度等特点，被广泛应用于机械设计中。

本文将对空间连杆机构进行详细介绍。

二、基本构成及工作原理空间连杆机构由多个连接在一起的杆件组成，每个杆件通过旋转关节连接。

在这种机构中，杆件可以绕旋转关节进行旋转运动，从而实现机构的整体运动。

通过在不同的角度、长度和位置上配置杆件，可以实现各种不同的运动轨迹和工作方式。

三、常见的空间连杆机构形式1. 平面机构：平面机构是一种特殊的空间连杆机构，其所有杆件都在同一平面内运动。

平面机构常见的形式有四杆机构、五杆机构等。

这些机构具有简单的结构和明确的运动规律，被广泛应用于工程设计中。

2. 程序机构：程序机构是一种特殊的空间连杆机构，其杆件的运动需要依赖外部的输入信号来控制。

通过控制程序机构的输入信号，可以实现机构的精确控制和复杂的运动模式。

程序机构常见的形式有伺服机构、步进机构等。

3. 平行机构：平行机构是一种特殊的空间连杆机构，其特点是杆件之间具有并联的关系，可以实现杆件的平行运动。

平行机构常见的形式有平行连杆机构、平行柱机构等。

这些机构具有高刚度、高运动精度和高负载能力的特点，被广泛应用于航空航天等领域。

四、应用领域空间连杆机构在机械工程领域有着广泛的应用。

它们常被用于传输力、作为控制链接、用于转换运动方向和比例，以及实现复杂的运动轨迹。

空间连杆机构在航空航天、汽车制造、机器人等领域也有着重要的地位。

具体应用包括飞机机翼的支撑系统、汽车悬挂系统、机器人的运动系统等。

五、空间连杆机构的设计与优化在设计空间连杆机构时，需要考虑多个因素，如运动要求、结构强度、运动精度等。

同时，为了提高机构的性能，也可以通过优化控制算法、材料选择和结构设计等手段进行优化。

在优化过程中，需要考虑多种因素的权衡，以达到最佳的性能指标。

第八章 连杆机构一、学习指导与提示连杆机构是由若干构件用低副（回转副、移动副）组成的机构，用来实现预期的运动规律或轨迹。

本章重点讨论工程中应用最广泛的平面四杆机构。

建议读者熟练掌握平面四杆机构的工作特性，这些是设计、改进和创新机构的基础。

注意以下概念：1．铰链四杆机构的基本型式及尺寸关系铰链四杆机构有三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

这三种基本类型的差异在于是否存在曲柄和存在几个曲柄，其实质是铰链四杆机构各杆的相对长度，以及选取哪一根构件作为机架。

2．平面连杆机构的工作特性平面连杆机构的工作特性包括运动特性和传力特性两个方面。

运动特性包括各构件的位移、速度、加速度分析，从动件的急回运动特性等；传力特性包括压力角与传动角、机构的死点位置等概念。

（1）对于位移、速度、加速度分析，常用的分析方法是相对运动图解法和解析法。

由于相对运动图解法直观、方便，已可满足一般工程问题的需要，因此应重点掌握它。

请参阅第三章机构的运动分析。

（2）对于急回运动特性的分析，确定机构的极位夹角是关键。

极位夹角θ是指机构从动件处于两个极限位置时，曲柄的两个相应位置之间所夹的锐角。

机构从动件的急回运动特性用行程速比系数K 来表示，即()()θθ-+=οο180/180K 。

极位夹角θ>0，则K >1，机构具有急回特性，因此看一个机构有无急回作用，只需考察该机构有无极位夹角即可，只要θ>0，就存在急回运动，且θ角愈大，机构的急回运动愈显著。

（3）对于传力特性，应注意压力角α的定义。

在不计摩擦的情况下，机构从动件所受驱动力的方向线与受力点速度方向线之间所夹的锐角，称为压力角α。

压力角的余角，称为传动角γ。

传动角没有独立的定义，它与压力角互为余角，故总存在ο90=+γα。

对于连杆机构，因为传动角表现为连杆与从动件之间所夹的锐角，比较直观，所以有时用传动角γ来反映机构的传力性能较为方便。

压力角α是衡量机构传力性能好坏的重要指标。

空间连杆机构空间连杆机构由若干刚性构件通过低副(转动副﹑移动副)联接﹐而各构件上各点的运动平面相互不平行的机构﹐又称空间低副机构中文名空间连杆机构外文名spatial linkage又名空间低副机构低副转动副、移动副组成单自由度空间闭链机构应用领域农业机械、轻工机械、纺织机械1简介spatial linkage由若干刚性构件通过低副（转动副、移动副）联接，而各构件上各点的运动平面相互不平行的机构，又称空间低副机构。

在空间连杆机构中，与机架相连的构件常相对固定的轴线转动、移动，或作又转又移的运动，也可绕某定点作复杂转动；其余不与机架相连的连杆则一般作复杂的空间运动。

利用空间连杆机构可将一轴的转动转变为任意轴的转动或任意方向的移动，也可将某方向的移动转变为任意轴的转动，还可实现刚体的某种空间移位或使连杆上某点轨迹近似于某空间曲线。

与平面连杆机构相比，空间连杆机构常有结构紧凑、运动多样、工作灵活可靠等特点，但设计困难，制造较复杂。

空间连杆机构常应用于农业机械、轻工机械、纺织机械、交通运输机械、机床、工业机器人、假肢和飞机起落架中。

组成空间连杆机构常指单自由度空间闭链机构,但是随着工业机器人和假肢技术的发展,多自由度空间开链机构也有不少用途。

单自由度单环平面连杆机构只含4个转动副,而单自由度单环空间连杆机构所含转动副应为7个,此即空间七杆机构。

空间连杆机构中采用多自由度的运动副如球面副或圆柱副时，所含构件数即可减少而形成简单稳定的空间四杆机构或三杆机构。

为了表明空间连杆机构的组成类型,常用R、P、C、S、H分别表示转动副、移动副、圆柱副、球面副、螺旋副。

一般空间连杆机构从与机架相连的运动副开始，依次用其中的一些符号来表示。

常用空间四杆机构的组成类型有RSSR、RRSS、RSSP和RSCS机构这些机构因含有两个球面副,结构比较简单，但绕两球心连线自由转动的局部自由度影响高速性能。

所有转动副轴线汇交一点的球面四杆机构,也是一种应用较广的空间连杆机构，如万向联轴节机构。