空间连杆机构.doc

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1、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，而备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spatiallinkage又名空间低副机构低副转动副、移动副组成单自山度空间闭链机构应用领域农业机械、轻工机械、纺织机械spatiallinkage由若干刚性构件通过低副（转动副、移动副）联接，而备构件上备点的运动平面相互不平行的机构，又称空间低副机构。在空间连杆机构屮，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；H余不与机架相连的连杆则一般作复杂的空间运动。利

2、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、假肢和飞机起落架屮。组成空间连杆机构常指单自由度空间闭链机构，但是随肴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。单自由度单坏平面连杆机构只含4个转动副，而单白由度单环空间连杆机构所含转动副丿应为7

3、个，此即空间七杆机构。空间连杆机构屮采用多门由度的运动副如球血副或圆柱副时，所含构件数即可减少而形成简单稳泄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、球血副、螺旋副。一般空间连杆机构从与机架相连的运动副开始，依次用其屮的一些符号来表不。常用空间四杆机构的纟R成类型有RSSR、RRSS、RSSP和RSCS机构这些机构因含有两个球血副，结构比较简单，但绕两球心连线1'1由转动的局部1'1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，如力向联轴节机构。

4、此外，还有某些特殊空间连杆机构，如贝内特机构，其运动副轴线夹角和构件尺度要求满足某些特殊关系。3运动分析和综合空间连杆机构的分析综合均较平面连杆机构复杂因难，这在很大程度上影响空间连杆机构的推广应丿IJ。研究空间连杆机构的方法冇以曲法几何为基础的图解法和运川向最、对偶数、矩阵和张量等数学工具的解析法。图解法冇一定的局限性，应丿IJ较多的是便于电了计算机运算的解析法。空间连杆机构分析屮重要而又因难的问题是位移分析。对多于4杆的空间连杆机构，由输入求输出位移时因屮间运动变最不易避开或消去，一般要川数值迭代法联解多个非线性方程式或求解高次代数方程式。对最难进行位

5、移分析的空间7R机构，由输入求输出位移的代数方程式高达32次。基本问题对空间连杆机构进行运动综合的基木问题是：①当主动件运动规律八定时，要求连架从动件能按若干对应位置或近似按某函数关系运动;②要求连杆能按若干空间位置姿态运动而实现空间刚体的导引；③要求连杆上某点能近似沿给定空间曲线运动。由于这些问题和平面连杆机构的综合问题相仿，所以平面的巴默斯特尔理论可解析地推广于空间刚体的导引问题和其他运动综合问题。此外尚冇利用机构封闭性等同条件建立设计方稈式和采用优化技术等综合方法。RSSP机构PRSR机构平面连杆机构存在制造安装误差和构件受力变形，出现运动不很灵活甚

6、至卡住现象。空间连杆机构，从动件的运动可为任意空间位置。结构紧凑，运动多样，灵活可靠。本章重点小结一、平面四杆机构的基本形式和演化手段曲柄摇杆（双曲柄、曲柄滑块、双摇杆摆动摇杆）机构二、平面四杆机构的运动和动力特性曲柄存在条件、急回特性、压力角（死点）空间连杆机构在实现构件的空间运动方而，与平而机构相比，具有构件数少、结构简单等优点，而且可实现平而机构不町能实现的某些运动⑴，所以,空间连杆机构在轻T（缝纫、针织、制鞋、制革等）机械中有着广泛的应用，在农业机械、交通T具、化工机械.仪器仪表以及各种控制装置中也有其应用的实例，尤其在机器人、机械手机构中，空间连

7、杆机构几乎山着主导地位。但是，空间连杆机构由于运动的复杂性和运动副形式的多样性，特别是难以想彖构思和用直观的方法进行设计，给其发展和推广带来-定影响。我们在研制右•油钻头试验机时，采用了空间连杆机构，并获得了较为满意的效果。与平面连杆机构相比■空间连杆机构具有构件数少•结构简洁，能够实现平面连杆机构难以实现的某些空间运动等优点•因此，引起了国内外诸多学者的关注"宀・对于储存散粒货物的仓库（或运载散粒货物的货车）等，设计一种使用灵活、操纵便利的底开门机构是十分必要的•在对各类机构研究分析的基础上，提岀了一种采用双PSSR（移动副一球面剧一球面副一转动副）型空

8、间连杆机构作为货仓底开门机构的设计方案•通过对机构的工作原理分析、