機器人設計與傳動-2朱秋國浙江大學控制學院工業(yè)控制技術國家重點實驗室Email：qgzhu@2025年3月13日5.連桿傳動平面連桿：組成與運動形式日常生活中的連桿機構有哪些？機械加工設備公交車車門火車車輪縫紉機起重器機器人……平面四連桿機構四連桿的常見機構鉸鏈四連桿機構曲柄滑塊機構導桿機構上述的共同點：原動件1的運動都要經過一個不直接與機架相聯(lián)的中間構件2才能傳動從動件3，中間件2稱為連桿，這些機構成為連桿機構。連桿傳動特點優(yōu)點：（1）連桿機構中的運動副一般均為低副（連桿機構也稱低副機構），低副元素之間為面接觸，壓強較小，承載能力較大；（2）可改變各構件的長度使得從動件得到不同的運動規(guī)律；（3）可以設計出各種曲線軌跡。缺點：（1）需要經過中間構件傳遞運動，傳遞路線較長，易產生較大的誤差，同時，使得機械效率降低；（2）質心在作變速運動，所產生的慣性力難于用一般平衡方法加以消除，易增加機構的動載荷，不適宜高速運動（相對于齒輪而言）。連桿的組成鉸鏈四連桿是平面四桿機構的基本形式，其他形式可以認為是它的演化形式。在右圖機構中：AD為機架BC為連桿AB、CD與機架相連為連架桿能做整周回轉者為曲柄機構只能一定范圍擺動的為搖桿機構機架連架桿連架桿連桿基本形式一：曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構：鉸鏈四桿機構的兩個連架桿中，有一個為曲柄，另一個為搖桿。曲柄搖桿機構曲柄搖桿基本形式二：雙曲柄機構若鉸鏈四桿機構中的兩個連桿架均為曲柄，則稱其為雙曲柄機構。雙曲柄機構曲柄1曲柄2基本形式三：雙搖桿機構若鉸鏈四桿機構中的兩個連桿架均為搖桿，則稱其為雙搖桿機構。雙搖桿機構搖桿1搖桿2曲柄搖桿機構的條件若連架桿1若能整周回轉，必有兩次與機架共線。

l1+l2

≤l3+l4

l1+l3≤l2+l4l1+l4≤l2+l3由△B2C2D可得：由△B1C1D可得：l2≤(l4–l1)+l3l3≤(l4–l1)+l2將以上三式兩兩相加得（滿足曲柄搖桿的條件）：

l1≤l2

l1≤l3

l1≤l4

AB

為最短桿，為曲柄搖桿機構當最短桿為連桿l2時，則為雙搖桿機構！當最短桿為機架l4時，則為雙曲柄機構！平面四桿機構具有整轉副

則可能存在曲柄。演化形式一：曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構：偏置曲柄滑塊機構：移動副可認為是回轉中心由無窮遠處的轉動副演化而來。演化形式二：平行四邊形機構應用實例6.平面四連桿運動學

——解析法1.1、曲柄滑塊機構的位移分析（1-4）

(1-3)

(1-2)（1-5）式中，sign代表“±”，應按所給機構的裝配方案選取由式（1-2）和（1-3）消去轉角φ2可得由式（1-1）的實部和虛部分別相等可得

由封閉矢量多邊形ABCD可得矢量方程

已知:lAB、lBC、e、φ1和ω1

求:φ2、ω2、α2和s、vC、aC(1-1)歐拉公式：1.2、曲柄滑塊機構的速度分析

將上式位移方程（1-1）求時間的導數：

由式（2-4）可得連桿的角速度：將ω2代入式（2-3）可求得滑塊的速度VC

（1-1）

（2-4）（2-3）（2-1）（2-5）將式（2-1）的實部和虛部分別相等可得方向：

大?。海?-2）1.3、曲柄滑塊機構的加速度分析將速度方程式（2-1）對時間求導可得

由式（3-3）可得連桿的角加速度（2-1）（3-1）由式（3-1）的實部和虛部分別相等可得：（3-3）（3-4）（3-5）（3-2）

將α2代入式（3-3）可求得滑塊的加速度。假設式（3-1）的輸入角速度恒定矢量方程解析法的步驟步驟1、選定直角坐標系；步驟2、選取各桿的矢量方向與轉角；步驟3、根據所選矢量方向畫出封閉的矢量多邊形；步驟4、根據封閉矢量多邊形列出復數極坐標形式的矢量方程式；步驟5、由矢量方程式的實部和虛部分別相等得