平面五杆机构连架杆转角空间分析
混合驱动平面五杆并联机构的工作空间研究
（Ａ＋丑＋Ｃ）Ｘ２—２ＤⅨ＋Ａ＋曰一Ｃ＝０
（５）
其中
Ａ＝砰＋层＋层＋ｚ；一琏
８＝２２４ｆ５ｃｏｓ口４—２ｆｌ Ｚ４ｃｏｓ（六一日１）一２Ｚｌ Ｚ５ｃｏｓ口１ Ｃ＝２２３ Ｚ４ｃ０８口４＋２２３２５—２２１ｆ３ｃｏｓ口ｌ
Ｄ＝２２３ Ｚ４ｓ协以一２Ｚｌ Ｚ３ｓｉｎ口ｌ Ｘ：Ｘ（Ｚｌ，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５，ｐ１，六）＝ｔａＩｌ（口３／２）
工 命作＝点 一ｒ：纵ｒ坐 ｃ２ｏｃ标ｓｏ（的ｓ铲鸭位口置刊’误蛊差 雨△ 揣抵ｙ△出为ｚｆ一ｌ—
嘲［ｓｉｎ鸲以一训ｒ：蛊ｓｉｎ（揣臼，△一口ｆ）３｛＋粼］△ｚ。一
咖ｕｆ配Ⅲｎｇ ｑｕ粕ｔｉｔａｔｉｖｅ删ｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｌｌｅ硒ｓｅＩＩｌｂｌｙ ｅｍ叶，ｔ｝Ｉｅ ｐ血ｃｉｐｌｅ ０ｆ锄珊ｓｕｐｅｌｐｏｓｉｔｉ∞ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ
０ｆ ｔＩｌｅ
ａｃｃ呲ｙ ｅ珊ｒ ｉｎｎｕｅｎｃｅ ０ｎ ｍｅ
ｏｆ ｗｏｒｋｓｐａｃｅ，Ｗｈｉｃｈ ｈ嬲黟ｅａｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｓｉ印ｍｃ锄ｃｅ．
绘制混合驱动平面五杆并联机构的工作空间的程 序流程图如图３所示。
要使常规电机和伺服电机都做单向周转运动，且 符合实际工况要求。平面五杆中最长杆与较短两杆杆 长之和小于其他两杆杆长之和，且最长杆作为机架、较 短两杆作为连架杆［５】１８２２—１８２３。例如，Ｚｌ－８，ｆ２＝２６，ｆ３ ＝２８，Ｚ４＝１０，ｚ５＝３０，７２＝２０，此时Ｚｌ、Ｚ４均作单向整周 转动。
实际应用中不太直观；文献［６］根据混合输入五杆机构 的可动性条件用图解的方法给出了连杆铰接处的工作 空间，但是精度不高且求解效率低。本文中我们采用解 析法定量推导出常速、伺服电机不同组合的转角输入所 对应的机构工作点位置输出，并给出求解流程图，通过 Ｍａｔ协编程实现运用软件方式绘制工作空间；此外，运 用原始误差独立作用原理（叠加原理），针对机构理论设 计用于实践过程中构件制造、装配误差而引起的机构工 作点的工作空间误差进行了分析。
机械原理第五章 连杆机构设计
4. 曲柄滑块机构存在曲柄的条件
根据曲柄摇杆机构的演化过程及曲柄摇杆机构曲柄存在的 条件，机架为无穷大+偏距e，则有： 偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件：
a
b
① a＋e≤b； ② a为最短杆。
若偏距=0，则得对心曲柄滑块机构有曲柄的条件：
① a≤b； ② a为最短杆。
例5-1 图示铰链四杆机构，lBC=50mm，lCD=35mm， lAD=30mm，AD为机架，若为曲柄摇杆机构， 试讨论lAB的取值范围。
机械原理 第五章 平面连杆机构及其设计
§5-1 平面连杆机构的应用及传动特点
§5-2 平面四杆机构的类型和应用
§5-3 平面四杆机构的一些共性问题 §5-4 平面四杆机构的设计
§5-1 平面连杆机构的应用及传动特点
应用举例 如：四足机器人（图片、动画）、内燃机中的曲柄滑块机构、 汽车刮水器、缝纫机踏板机构、仪表指示机构等。
锻压机肘杆机构
可变行程滑块机构
汽车空气泵
单侧曲线槽导杆机构
3）可用于远距离操纵、重载机构，如：自行车手闸机构，挖掘 机等。 4）连杆曲线丰富，可实现特定的轨迹要求，如：搅拌机构， 鹤式起重机等。
挖掘机
搅拌机构
鹤式起重机
二、平面连杆机构的缺点 1）运动副中的间隙会造成较大累积误差，运动精度较低。 2）多杆机构设计复杂，效率低。 3）多数构件作变速运动，其惯性力难以平衡，不适用于高速。 多杆机构大都是四杆机构组合或扩展的结果。 六杆机构及六杆机构的实际应用 本章介绍四杆机构的分析和设计。
1）最短杆长度＋最长杆长度≤其余两杆长度之和；（杆长条件） 2）组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。 2. 铰链四杆机构存在曲柄的条件
1）各杆长度应满足杆长条件； 2）最短杆为连架杆或机架。
第五章机构的组成及平面连杆机构
2
1
4
3
5
E
F
未去掉虚约束时
2 1
3
E 5
F 4
F3n2pLpH34260 ?
附加的构件5和其两端的转动副E、F提供的自由度
F3122 1 即引入了一个约束，但这个约束对机构的运动不起实际 约束作用，为虚约束。去掉虚约束后
F3n2pLpH33241
⑶ 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合
B2
E
C
第五章 机构的组成及平面连杆
机构
平面机构运动简图 自由度 铰链四杆机构的基本形式 平面连杆机构曲面存在的条件 急回特性 死点 平面连杆机构的设计 三心定理及应用 平面机构的组成原理及结构分析
组成机构的所有构件都在一个或几个相 互平行平面中运动的机构称平面机构，否 则称空间机构。工程中常见的机构一般都 是平面机构。
31
2
4
1 2
3
1
2 3
两个转动副
4
两个转动副
两个转动副
平面机构自由度计算（4）
构件2、3、4在铰链 C处构成复合铰链， 组成两个同轴回转副 而不是一个回转副， 所以，总的回转副数 是PL=7，而不是PL=6，
F 35 27 0 1
（2） 局部自由度
定义：
不影响整个机构运动的局部独立运动。 对整个机构其他构件运动无关的自由度。
D4 E
B3
1
2
5 F
6
7 G
8 K 9
A C
H
I
局部自由度
D4 E
B3
1
2
5 F
6
7 G
A C
H
I
复合铰链
平面连杆机构及其分析与设计
平面连杆机构及其分析与设计平面连杆机构是由连杆和连接点组成的机械结构，广泛应用于各种机械设备中。
它的功能是将输入的旋转运动转化为输出的直线运动或者将输入的直线运动转化为输出的旋转运动。
本文将对平面连杆机构的分析与设计进行介绍。
首先，对平面连杆机构进行分析。
平面连杆机构的主要组成部分是连杆和连接点。
连杆是连接点之间的刚性杆件，可以是直杆、曲杆或者具有其他特殊形状的杆件。
连接点是连杆的两个端点或者连杆与其他机构的连接点，可以是支点、铰链等。
平面连杆机构的运动可以分为三种基本类型：平动、转动和复动。
平动是指连杆的一端保持固定，另一端进行直线运动；转动是指连杆的一端保持固定，另一端进行旋转运动；复动是指连杆的一端进行直线运动，另一端同时进行旋转运动。
进行平面连杆机构的设计时，需要考虑以下几个要点。
首先，确定机构的类型和功能。
根据机构的动作要求和功能要求，选择适合的连杆类型和连接点类型。
其次，进行机构的运动分析。
根据机构的运动要求，确定连杆的长度和连接点的位置，使连杆能够实现所需的运动。
然后，进行机构的力学分析。
根据机构的受力情况，确定连杆的截面尺寸和材料，保证机构的刚度和强度。
最后，进行机构的优化设计。
考虑机构的性能要求和制造要求，对机构进行优化设计，提高机构的工作效率和使用寿命。
在平面连杆机构的设计中，还需要考虑机构的动力学问题。
机构的动力学分析包括静力学分析和动力学分析两个方面。
静力学分析是指在机构静止或静力平衡状态下，对机构受力和力矩进行分析。
动力学分析是指在机构进行运动时，对机构的加速度、速度和位移进行分析。
通过对机构的动力学分析，可以确定机构的惯性力和惯性矩，从而确定机构的动态特性和振动特性。
总之，平面连杆机构的分析与设计是一项复杂而重要的工作。
在进行分析与设计时，需要考虑机构的类型和功能，进行运动分析和力学分析，优化设计和动力学分析。
通过合理的分析与设计，可以使机构具有较好的工作性能和使用寿命，满足各种工程应用的要求。
机械原理课程教案—平面连杆机构及其分析与设计
机械原理课程教案一平面连杆机构及其分析与设计一、教学目标及基本要求1掌握平面连杆机构的基本类型，掌握其演化方法。
2,掌握平面连杆机构的运动特性，包括具有整转副和存在曲柄的条件、急回运动、机构的行程、极限位置、运动的连续性等；3.掌握平面连杆机构运动分析的方法，学会将复杂的平面连杆机构的运动分析问题转换为可用计算机解决的问题。
4.掌握连杆机构的传力特性，包括压力角和传动角、死点位置、机械增益等；正确理解自锁的概念，掌握确定自锁条件的方法。
5,了解平面连杆机构设计的基本问题，掌握根据具体设计条件及实际需要，选择合适的机构型式；学会按2~3个刚体位置设计刚体导引机构、按2~3个连架杆对应位置设计函数生成机构及按K值设计四杆机构；对机构分析与设计的现代解析法有清楚的了解。
二、教学内容及学时分配第一节概述（2学时）第二节平面连杆机构的基本特性及运动分析（4.5学时）第三节平面连杆机构的运动学尺寸设计（3.5学时）三、教学内容的重点和难点重点：1.平面四杆机构的基本型式及其演化方法。
2.平面连杆机构的运动特性，包括存在整转副的条件、从动件的急回运动及运动的连续性；平面连杆机构的传力特性，包括压力角、传动角、死点位置、机械增益。
3.平面连杆机构运动分析的瞬心法、相对运动图解法和杆组法。
4.按给定2~3个位置设计刚体导引机构，按给定的2~3个对应位置设计函数生成机构，按K值设计四杆机构。
难点：1.平面连杆机构运动分析的相对运动图解法求机构的加速度。
2.按给定连架杆的2~3个对应位置设计函数生成机构。
四、教学内容的深化与拓宽平面连杆机构的优化设计。
五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。
在教学中应注意要求学生对基本概念的掌握，如整转副、摆转副、连杆、连架杆、曲柄、摇杆、滑块、低副运动的可逆性、压力角、传动角、极位夹角、行程速度变化系数、死点、自锁、速度影像、加速度影像、装配模式等；基本理论和方法的应用，如影像法在机构的速度分析和加速度分析中的应用、连杆机构设计的刚化一反转法等。
第章平面连杆机构分析与设计
第章平面连杆机构分析与设计1. 引言平面连杆机构是一种常见的机械传动装置，具有简单、可靠、精度高等优点。
它广泛应用于各种机械领域，如机床、车辆、飞机、船舶等。
因此，对平面连杆机构的分析与设计具有重要意义。
本文将对平面连杆机构的基本原理、运动学分析、动力学分析和设计方法进行讨论。
2. 基本原理平面连杆机构是由刚性杆件和连接点构成的，其中连接点由轴承或填料构成，可以保证杆件在连接点处相互运动且不滑动。
根据杆件的形状和连接方式，平面连杆机构可以分为四杆机构、双曲柄机构、滑块机构等多种形式。
在运动学和动力学分析中，常采用三种基本杆件，分别为连杆、曲柄和滑块，它们的简化示意图如下所示：基本杆件基本杆件其中，O1为固定点，即整个机构的基准点，O2为转动点，O3为滑动点。
3. 运动学分析3.1 运动学基本定理根据运动学基本定理，机构中任意两个杆件的相对运动都可以表示为它们之间相对角度、相对位置的函数。
对于平面连杆机构来说，可以用七种特征量来描述机构的运动状态，它们分别为杆长、连杆对接触角、连杆对夹角、连杆和水平线夹角、连杆寿命、连杆运动周期和相对杆件的位置坐标。
3.2 运动学分析方法平面连杆机构的运动学分析一般采用向量和速度分析法，其中向量分析法是运动学分析的基本方法。
将每个杆件视为一个向量，可以将机构的运动过程简化为向量的运动和相对位置的变化。
根据向量分析，可以求出机构中每个杆件的速度和加速度，并计算机构的引动角速度和角加速度。
这对于机构的设计和优化具有重要意义。
4. 动力学分析4.1 动力学基本原理动力学是研究机械运动的力学学科。
在平面连杆机构的动力学分析中，常常将其视为质点的集合体，根据牛顿定律和能量原理，建立机构的动力学模型，求解机构的力学特性。
动力学分析可以解决平面连杆机构受力情况、运动稳定性、摩擦、疲劳等问题，为机构的设计提供有力支持。
4.2 动力学分析方法动力学分析包括弹性分析、振动分析、疲劳分析、接触分析等多个方面。
RSCRR空间5杆变角机构的结构和几种位置分析方法
“
。
因此 ,
可对球 面 三 角 月 B C ( 图
,
操 纵杆
3
` 自身 转 轴 上 一 点 C
(图 2 )
,
则
B C
=
矛必万
二
侧声不 万
B C C B
.
,
( (l (I (
0
,
,
r
s
in 兄
,
,
r
e o s
只)
,
o
o o
r
,
)
l s in 又)
“
e o s
夕
夕,
,
刀)
戈
,
e o s
万西
=
r
Z
一
(x
一
le
o s
口)
+
夕2 +
(re
o s
2 。 几 一 15 1 夕)
,
的牵
连转 动 的 合成 球 面上
,
而 自身 轴 在 二 。: 平 面 内运 动
。
` 故 其B
点 的 轨迹 在 以 O 为心
,
_
、
O B 为 半径 的
即 B 点 的 轨迹 是垂 直 于 Z 轴 之 圆
, , , `
综 上可 见
整 个机 构 中所有构 件均不 能沿 少 轴移动
该机 构为公共 约 束 数 m
,
转 动和 绕 轴 的 牵 连 转 动 所 合成
在 中立 位 置
,
真绝 对 运 动是绕
,
,
’
,
,
则 轴
是 其 中立 位 置 的 瞬 时 轴 , 在 其他 位 置
空间连杆机构
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5章_平面杆件体系的几何组成分析
第5章_平面杆件体系的几何组成分析杆件是由杆件单位构成的,杆件单位是指长度远大于其余方向尺寸的杆体，它可以用来描述材料在结构体系中承载载荷的行为。
在工程设计中，往往需要对平面杆件体系进行几何组成分析，以确定系统的稳定性、应力分布等重要参数。
本章将介绍平面杆件体系的几何组成分析方法。
首先，我们需要了解几何组成分析的基本概念。
几何组成分析是指通过分析杆件的几何形状和约束条件，确定杆件的形变情况和稳定性。
在平面杆件体系中，我们可以将杆件分解为杆端和杆中两个部分。
杆端指的是与其他杆件或支座相连的杆件，杆中指的是不与其他杆件或支座相连的杆件。
接下来，我们将介绍平面杆件体系的几何组成分析方法。
首先是杆端的几何组成分析。
杆端的几何组成分析主要包括杆件的内力计算和节点的几何条件计算。
对于内力的计算，我们可以使用受力分析和力平衡原理。
对于节点的几何条件计算，我们可以利用勾股定理等几何关系。
其次，是杆中的几何组成分析。
杆中的几何组成分析主要包括杆件的柔度计算和杆件的稳定性计算。
对于杆件的柔度计算，我们可以使用杆件的刚度和杆件的长度进行计算。
对于杆件的稳定性计算，我们可以使用杆件的截面特性和杆件的几何形状进行计算。
最后，是平面杆件体系的整体几何组成分析。
平面杆件体系的整体几何组成分析主要包括杆件的连接计算和系统的平衡条件计算。
对于杆件的连接计算，我们可以使用连接件的刚度和连接件的几何形状进行计算。
对于系统的平衡条件计算，我们可以利用受力分析和力平衡原理进行计算。
综上所述，平面杆件体系的几何组成分析是工程设计中非常重要的一部分。
通过对平面杆件体系进行几何组成分析，我们可以确定系统的稳定性、应力分布等重要参数，为工程设计提供科学依据。
因此，对平面杆件体系的几何组成分析方法进行深入研究具有重要的理论和实践意义。
五杆机构驱动力计算实验报告
五杆机构驱动力计算实验报告
实验目的：
本实验旨在通过测量五杆机构的几何参数和外力矩，计算五杆机构的驱动力。
实验原理：
五杆机构是由五个连接杆件组成的机构，其中一个杆件为驱动杆。
五杆机构可以看作一个开环系统，通过施加外力矩来驱动系统运动。
根据运动学原理，可以推导出五杆机构的驱动力计算公式。
实验步骤：
1. 搭建五杆机构实验装置，确保各杆件连接牢固。
2. 测量五杆机构的几何参数，包括连接杆件的长度、角度等。
3. 施加外力矩，记录外力矩的大小和作用点位置。
4. 根据五杆机构的几何参数和外力矩，计算五杆机构的驱动力。
实验结果：
根据实验数据和计算公式，得到五杆机构的驱动力为XX N。
实验讨论：
本实验通过测量五杆机构的几何参数和外力矩，计算了五杆机构的驱动力。
在实际应用中，五杆机构的驱动力是一个重要的参数，可以用于设计和优化机构的工作条件。
实验中可能存在测量误差和计算误差，可以通过增加测量次数和改进计算方法来提高实验结果的
准确性。
此外，还可以进一步研究五杆机构的运动学和动力学特性，以实现更精确的驱动力计算。
平面连杆机构的运动分析和设计实用教案
P， Q： 其余两杆的长度
Grashof机构(jīgòu) ： 满足条件 Lmin + Lmax ≤ P ＋Q的机构(jīgòu)。
第15页/共57页
第十六页，共57页。
平面(píngmiàn)四杆机构存在曲柄的条 件
Lmin + Lmax ≤ P ＋Q 最短杆为机架或连架杆
动画链接(liàn jiē)
第23页/共57页
第二十四页，共57页。
讨论：机构(jīgòu)的初始装配状态与
可行域
在 机构的运动过程中是不会发生变化的原因
第24页/共57页
第二十五页，共57页。
急回运动
当曲柄等速回转的情况下，通常 (tōngcháng)把从动件往复运动速度快慢 不同的运动称为急回运动。
a21x1 a22 x2 ...... a2n xn b2
...........
an1x1 an2 x2 ...... ann xn bn
x , x ,..... x 其中
为 待求变量。
12
n
方 程组可以简写为
（ 5---5´）
Ax b
则 方程组的解为
（5---6）
x A1b
第38页/共57页
c (d a) b
acd b
两 两相加
动画演示
ac ab ad
最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和
a最短
第14页/共57页
第十五页，共57页。
补充：Grashof曲柄存在(cúnzài)条
件
Lmin + Lmax ≤ P ＋Q 则最短杆两端的转动(zhuàn dòng)副均为周转副；其余转 动(zhuàn dòng)副为摆转副。
平面连杆机构的运动分析和设计
铰链五杆机构的曲柄存在条件
将各构件的杆长从小到大进行排列
L1 L2 L5 L3 L4 最短杆或次短杆为机架 或连架杆
18
6.2.2 摇杆的极限位置和机构的 急回运动特性
1. 摇杆的极限位置及其摆角
19
阴影区域为摇杆运动的可行区域
20
2. 机构的急回运动特性
曲柄匀速转动,角 被称为极位夹 角行程速比系数K
xB xC 2 yB yC 2 lB2C
a b
a b
a
b
28
以构件AB为原动件时
f1
xB
xA
2
yB
yA
2
H
2 AB
0
f2 xB xC 2 yB yC 2 lB2C 0
f3 xC2 yC2 lC2D 0
y
Bi
D1i
y
B1
,
1
1
xCi
xC1
yCi
D1i
yC1
1
1
• 铰链点在机构运动中的运动约束
(xBi xA )2 ( yBi yA )2 (xB1 xA )2 ( yB1 yA )2
•未知数2个，方程数n-2个，实现连杆精 确位置最大数目为4
42
四杆机构的连架杆有：转杆和滑块 (连杆与连架杆之间为铰链）
机构类型 实现连杆精确位置最大数目
转杆滑块机构
4
双滑块机构
4
铰链四杆机构
平面连杆机构及其分析与设计PPT教案
a+d≤b+c
(4-1)
|d-a|≥|b-c|
(4-2)
(1) 若d≥a，则可得 a+b≤c+d (若b>c)
a+c≤b+d (若c>b)
从而可得
a≤b
a≤c
a≤d
第22页/共116页
(2) 若d≤a 则可得
dd
a b
b a
c c
d c a b
(b c) (c b)
dd
a b
d c
第31页/共116页
二、传力特性 1. 压力角和传动角
压力角—作用在 从动件上的力的方向与 着力点速度方向所夹锐 角。
传动角 —压力角的 余角。
B A
F
C
F
F
D
有效分力 FFcos Fsin 径向压力 F Fsin=Fcos 角越大， F越大， F越小，对机构的传动越有利。 连杆机构中，常用传动角的大小及变化情况来衡量机构 传力性能的优劣。
● 实现运动形式的转换和运动性质的变换 ● 实现运动规律的变换和运动函数的再现 ● 实现轨迹运动 ● 导引刚体按一定的位置和姿态运动
第39页/共116页
(一) 实现多种运动形式的转换和运动性质的变换 1. 转动→转动 输入转动与输出转动运动参数相同
火车车轮联动机构 平行四边形机构
Parallel-crank mechanism
平面连杆机构的类型
整转副——能作360˚相对回转的运动副； 摆转副——只能作有限角度摆动的运动副。
曲柄摇杆机构
• 低副运动可逆性
双摇杆机构
第14页/共116页
双曲柄机构
(2)选不同的构件为机架
平面五杆机构运动学和动力学特性分析
Abstract : The kinem atic and dyna m ic characteristics of a planar five- bar m echan ism are analyzed . Equa t io ns of positive k in e m atic and inverse k in e m atic are deduced . K ane dynam ic equations are introduced to ana ly ze the dyna m ic characterist ics of a planar f iv e- bar m echanism. T he resu lts show that the inertia forces are th e m ain facto r to affect the perfo r m ance o f a five- bar m echan ism. K ey w ord s : planar five bar m echanism; kinem at ics; dynam ics 平面铰链五杆机构 ( 简称五杆机构 ) 中主动 杆与运动输出点间的位置、 速度及加速度关系是 机构运动学仿真的基础 , 也是机械结构设计和 实现控制的基础 . 动力学研究物体的运动和作用 力之间的关系, 也是五杆机构研究的一个重要分 支
摘
要 : 对平面五杆机构的运动学特性和动力学特性进行分析 . 推导了五杆机构的运动 学正解和运动学逆 解
方程 . 借助 K ane动力学分析方程 , 对五杆机构进行了动力学分析 , 分析结果表明惯性力对机构的影响很大. 关键词 : 平面五杆机构 ; 运动 学 ; 动力学 中图分类号 : TH 112 1 文献标识码 : A 文章编号 : 0367- 6234( 2007) 06- 0940- 04
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。
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平 面 五 杆 机 构 有 两 十 自 由度 ， 以根 据 其 连 架 杆 是 否 可 存在 曲柄 ， 其 分 为三 种 类 型 ， 将 即全 曲 柄 机 构 ｔ 曲 柄 机 构 准 和双 摇 杆 机 构 。 五杆 机构 可形 成 并联 机 械 手 ． 配上 齿 轮构 或 成 齿 轮 连 杆 机 构 ， 现 轨 迹 导 引 或 给定 运 动 规 律 ． 中 ． 实 其 连 架杆 的 转 动范 围直 接 关 系 到 机 构 的 可 动 性 和 执 行 机 构 的 运 动范 围 ｔ 有重 要 意 义 具 本 文 对 三 种 类 型 的 五 扦 机 构 进 行 分 析 ． 出 每 种 类 型 指
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由 此 可 知 ． 在 转 动 过 程 中 （ ０ 盼≤ ２ ＤＥ 并 不 ＡＢ 即 ≤ ， １ 全 曲柄 五杆 机构 各 连 槊 杆 的 转 角 分 析
度 范 围， 出 求解 平 面五 杆 机 构 连 槊 杆 转 南空 闻的 数值 算 法 络
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词 ： 杆机 构 ； 曲 柄 ； 曲柄 转 南 空 闻 五 准 仝
文 献标 识 码 ： Ａ
中圈 分 娄 号 Ｔ ｌ Ｈ１ ２
Ａｎ Ａｎ ｙ ｉ ｆｔ ｅ Ｒｏ ａｔｏｎ Ｗ ｏ ｋｓ ａ ｅ ０ ｈ ｄｅ ［ｉ ｎ Ｐｌ ｎａ ｖ － ｒ Ｌｉ ａｌ ｓｓ ０ ｈ ｔ ｉ ｒ ｐ ｃ ｆ ｔ ｅ Ｓｉ ，ｎｋｓ ｉ ａ ｒ Ｆｉ ｅ Ｂａ ｎｋａ ｅ ｇ ＬＵ Ｌ ｒ ｉ Ｌ ｕ ｎｇ． ＬＡＮ ｕ— Ｚｈａ ｈｕ ｏ—
的五 杆 机 构 连 架 扦 在 转 动过 程 中所 能转 动 的角 度 范 围并 给 出相 应 的数 值 算 法 ． ２ 准 曲 柄 五 杆 机构 各 连 槊 杆 的 转 舟 分 析
由文献［ ］ １ 可知 ． ＡＢ可 以整周 转动 ． 若 但转 动时要 乖
另 一 连 架 杆 ＤＥ 随 之 在 一 定 范 围 内 运 动 （ 运 动 受 到 约 即 束 ）则 杆 ＡＢ称 为 准 曲 柄 。其 所 要 满 足 的杆 长 条 件 是 ： ． ｝ 一 ｔｌ ／ ｔ ． ≤ … 且 式 中 ： ｍ 一 ｒ ｘ ０ ［ ｆ ． 衄 ｛ ．２
（ ｕ ｈ ｕ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ．Ｆ ｚ ｏ ５ ０ ２ Ｆ ｚ ｏ ｉ ｅ ｓｔ ｕ ｈ ｕ３ ０ ０ ） Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ．Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｔ ｅ ｌｎ ｔ ｅａ ｉ ｎ ａ ｎ ｈ ｉ ｋ ，ｆ ｅ ｂ ｒｌ ｋ ｇ ｓｆ ｅ ｄ ｖ ｄ ｄ ｉ ｔ ｔ ｒ ｅｔ ｐ ｓ ・ ，ｔ ｅ ｃ ｒ ｉｇ Ｏ ｈ ｅ ｇ ｈ ｒ ｌ ｔ ｍｏ ｇｔ ｅ］ ｓ ｉ — ａ ｉ ａ ｅ ｉ ｉ ｉｅ ｎ ｏ ｈ ｅ ｙ ｅ ，ｌ ｅ ｈ ｏ ｎ ｖ ｎ ｒ ｆ ｌ ｄ ｕ ｌ ㈨ ｋ ｌ ｋ ｇ ｕｌ ｏ ｈｅｃ ｌ ａ ｅ、ｔ ｅ 【 ａ ［ ｒ ｎ ｉ ｋ ｇ ｎ ｈ ｏ ｂ ｅ ｒ ｃ ｅ ｎ ａ ｅ Ｔｈ ｏ ａ ｉ ｎ ］ｒ ｎ ｅ ｆｔ ｅｔ ｎ ｈ １ ｓ一 ａ ｋ ｌ ａ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｕ ｌ — ｏ ｋ ｒ ｈ ｋ ｇ ｕ ｃ ｎ ｅ ｒ ｔ ｔ ａ ａ ｇ ｓｏ ｈ ＷＯ ｏ ｓｄ ；ｋ 。 Ｈ ｈ ｔ ｐ ｌ ｅ ｌ ｓ ｆ ｒ ｙ ｅ。ｆ ｈ ｃ ａ ｉ ｍ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｐ ｎ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｉａ ｌ ｏ ｉｈ ｉ ｉ ｅ ， Ａ ｎ — ｎ ｅ ｍｅ ｂ ｎ ｓ ａ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｈ ｏ ｒ ｓ ｏ ｄ ｎ ｕ ｒｃ ｌａ ｇ ｒｔ ｍ ｓｇ ｖ ｎ ｔ ｕ
如 图 Ｉ 示 ． 文 献 所 由
都 能整 周 转 动 如 母 １ 示 ． ＡＢ 转 到 吼 角 度 时 ． 链 点 所 当 铰 Ｂ， 之 间 的距 离 Ｅ
［ ３ 知 ， 曲 柄 机 构 即 １可 全 不 论 连 架 扦 ＤＥ 如 何 运 动 ． 架 杆 Ａ 均 可 整 周 连 Ｂ 转 动 。 因此 不管 ＡＢ 杆 处
ｍ ｅ ｔａ ｒｃ 】ｅｘ ｍ ｐ ｅｓ Ｗ Ｓ ｔ ｆｅ ｔｖ ｎｅ ｓ ｏ ｈ ｎａｙｓｓ． ａ ｌ ｈＯ ｈｅ ｅ ｆ ｃ ｅ ｓ ｆｔ ｅ ａ ｌ ｉ ｉ
Ｋｅ ｒ ｓ ｉｅ ｂ ｒＩ ｋ ｇ Ｑｕ ｓ－ｒ ｎ Ｆ １ ｒ ｎ ｙｗｏ ｄ ：Ｆ ｖ — ａ ｉ ａ ｅ ａ ｉ ａ ｋＩ ｕ］ｃａ ｋ｛Ｒｏ ａｉｎ ｗｏ ｋ ｐ ｃ ｎ ４ － ｃ ｔｔ ｒｓ ａｅ ｏ
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文 重 编 号 ：０ ３８２ （０ ２ ０—４ ８０ １ ０ — ７ ８ ２ ０ ） ３０ １ — ３
于何 位 置 ． 的 转 动 范 围
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现根 据铰 链 四 杆机 构 曲柄 存 在条 件判 定 ＤＥ 杆 是 否 可 整周 转 动 。对 ｆ． ． 如，．，进 行 排 序 ． 得 ≤ ｆ ” … ・ 中 使 ’ ≤ 其 ≤
平 面五 杆 机构 连 架杆转 角 空 间 分析
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卢 刘 明
卢 刘 明 ， 兆 辉 蓝
（ 州大学 机铖系 ， 州 ３００ ） 福 福 ５ ￣ ２
摘
要： 根据 杆 长 之 问的 关 采 ， 五 杆 机 构 分 为三 神 亮 型 ， 出每 种 类 型 的 两连 架杆 在 转 动 过 程 各 自所 能 转 动 的 甫 把 指