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(shù)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(gòu)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(gòu)四連桿的常見機構(gòu)鉸鏈四連桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)導桿機構(gòu)上述的共同點：原動件1的運動都要經(jīng)過一個不直接與機架相聯(lián)的中間構(gòu)件2才能傳動從動件3，中間件2稱為連桿，這些機構(gòu)成為連桿機構(gòu)。連桿傳動特點優(yōu)點：（1）連桿機構(gòu)中的運動副一般均為低副（連桿機構(gòu)也稱低副機構(gòu)），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(gòu)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(jīng)過中間構(gòu)件傳遞運動，傳遞路線較長，易產(chǎn)生較大的誤差，同時，使得機械效率降低；（2）質(zhì)心在作變速運動，所產(chǎn)生的慣性力難于用一般平衡方法加以消除，易增加機構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(zhuǎn)者為曲柄機構(gòu)只能一定范圍擺動的為搖桿機構(gòu)機架連架桿連架桿連桿基本形式一：曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)：鉸鏈四桿機構(gòu)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(gòu)曲柄搖桿基本形式二：雙曲柄機構(gòu)若鉸鏈四桿機構(gòu)中的兩個連桿架均為曲柄，則稱其為雙曲柄機構(gòu)。雙曲柄機構(gòu)曲柄1曲柄2基本形式三：雙搖桿機構(gòu)若鉸鏈四桿機構(gòu)中的兩個連桿架均為搖桿，則稱其為雙搖桿機構(gòu)。雙搖桿機構(gòu)搖桿1搖桿2曲柄搖桿機構(gòu)的條件若連架桿1若能整周回轉(zhuǎn)，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(gòu)當最短桿為連桿l2時，則為雙搖桿機構(gòu)！當最短桿為機架l4時，則為雙曲柄機構(gòu)！平面四桿機構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副

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

——解析法1.1、曲柄滑塊機構(gòu)的位移分析（1-4）

(1-3)

(1-2)（1-5）式中，sign代表“±”，應按所給機構(gòu)的裝配方案選取由式（1-2）和（1-3）消去轉(zhuǎn)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(gòu)的速度分析

將上式位移方程（1-1）求時間的導數(shù)：

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(gòu)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(zhuǎn)角；步驟3、根據(jù)所選矢量方向畫出封閉的矢量多邊形；步驟4、根據(jù)封閉矢量多邊形列出復數(shù)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