【導(dǎo)讀】shafts.rigidbody.inmechanismstudy.infiniteinlength。Theslider-crank（orcrankandslider）mechanismisafour-barchainwitha. thismechanism。whenanotherlink（thecrank，coupler，orslider）isfixedlink。Linkages. samediagram。

　　

【正文】 圓形的）或棱柱體的銷軸鉸接，形成開式或閉式 （回環(huán)式）的運(yùn)動(dòng)鏈。如果這樣的運(yùn)動(dòng)鏈至少有一個(gè)構(gòu)件被固定并且：（ i）如果至少有兩個(gè)構(gòu)件能保持運(yùn)動(dòng)，就變?yōu)闄C(jī)構(gòu)；（ ii）如果沒有一個(gè)構(gòu)件能夠運(yùn)動(dòng)，則成為結(jié)構(gòu)。換句話說，機(jī)構(gòu)內(nèi)部的剛性桿件之間能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而結(jié)構(gòu)則 不能。由于連桿系統(tǒng)能組成簡單機(jī)構(gòu)并完成復(fù)雜的任務(wù)，例如 非線性運(yùn)動(dòng)的傳遞和力的傳遞，因而它們在機(jī)構(gòu)研究中受到了更多的關(guān)注。 許多機(jī)器和裝置都使用機(jī)構(gòu)。最簡單的閉環(huán)連接是四連桿，它具有三個(gè)動(dòng)桿（加上一個(gè)固定桿）和四個(gè)回轉(zhuǎn)副。連接動(dòng)力源或原動(dòng)件的桿叫輸入桿，有一個(gè)移動(dòng)鉸和一個(gè)固定鉸。輸出桿將另一個(gè)移動(dòng)鉸和另一個(gè)固定鉸連接起來。連桿即浮動(dòng)桿將兩個(gè)移動(dòng)鉸鏈接起來，把輸入傳送到 輸出桿。 把四連桿的一個(gè)或幾個(gè)桿無限延長就會(huì)產(chǎn)生一些特殊的機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)就是一個(gè)四連桿，只不過用滑塊替換了一個(gè)無限長的輸出桿。內(nèi)燃機(jī)也是類似 的一種機(jī)構(gòu)。有些其它形式的四桿機(jī)構(gòu)，其滑塊在一個(gè)動(dòng)桿上導(dǎo)移運(yùn)動(dòng)而不是在一個(gè)固定桿上。把另一個(gè)桿（曲柄，連桿或滑塊）固定，可以生成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的變異機(jī)構(gòu)。 雖然四連桿和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用非常廣泛，但是我們可以發(fā)現(xiàn)這些連桿機(jī)構(gòu)的性能仍然有限。某些要求更高的環(huán)境使用的連桿機(jī)構(gòu)有更多的元件。然而，想象多回環(huán)的連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)常常非常困難。特別是當(dāng)其它零件出現(xiàn)在同一圖中的時(shí)候。對(duì)于比較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，第一步是繪制等效運(yùn)動(dòng)圖或示意圖這種示意圖類似于電路示意圖，僅僅表示出機(jī) 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 外文文獻(xiàn)翻譯 構(gòu)的主要本質(zhì)，體現(xiàn)影響其運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵尺寸。運(yùn)動(dòng) 圖可用兩種形式中的一種：一是草圖（按比例畫出，但放大比例不精確）；二是比例運(yùn)動(dòng)圖（通常用于進(jìn)一步分析其位置 .位移 .速度 .加速度 .力 .和扭矩傳遞等 ） 。為了便于參考，用數(shù)字對(duì)構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)（以機(jī)架為 1 開始編號(hào)），而用英文字母標(biāo)注回轉(zhuǎn)副。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的第二部是確定機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)。我們所說的自由度，指的是使機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架具有確定位置所需要的獨(dú)立輸入的數(shù)目。人們可以發(fā)明有數(shù)以千計(jì)的不同類型的連桿機(jī)構(gòu)。就像一個(gè)裝有各種各樣連桿的袋子，里面有：二桿組 .三桿組 .四桿組以及連桿 .回轉(zhuǎn)副 .滑動(dòng)副 .凸輪隨動(dòng)件 .齒輪 .鏈條 .鏈輪 .皮帶 .皮帶輪等。（球形運(yùn)動(dòng)副 .螺旋副 .以及允許三維相對(duì)運(yùn)動(dòng)的其它連接尚未包括進(jìn)去，因?yàn)檫@里僅僅討論的是平行平面內(nèi)的平面運(yùn)動(dòng)。）你還可以設(shè)想這些元件在一起形成各種類型連桿機(jī)構(gòu)的可能性。存在幫助人們形成這些的規(guī)律嗎？實(shí)際上，大多數(shù)機(jī)構(gòu)的任務(wù)是要求一個(gè)單一的輸入被傳遞到一個(gè)單一的輸出。因此單一自由度的機(jī)構(gòu)是使用最多的機(jī)構(gòu)類型。例如，由直覺很容易可以看出四連桿就是一個(gè)單一自由度的連桿機(jī)構(gòu)。 畫運(yùn)動(dòng)圖和確定機(jī)構(gòu)自由度的過程，是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和綜合過程的第一個(gè)階段。具體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可以根據(jù)機(jī)構(gòu)的幾何形狀和可能知道 的其它特性來分析。另一方面，運(yùn)動(dòng)綜合是設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)構(gòu)以完成所要求的任務(wù)的過程。因此，選擇新機(jī)構(gòu)的類型和尺寸是運(yùn)動(dòng)綜合的一部分。想象相對(duì)運(yùn)動(dòng)的能力，推想出一個(gè)機(jī)構(gòu)按現(xiàn)在那樣的方式設(shè)計(jì)的原因并對(duì)一個(gè)具體設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)的能力是一個(gè)成功的運(yùn)動(dòng)學(xué)家的標(biāo)志。雖然這些能力有些來自先天的創(chuàng)造性，然而更多的是因?yàn)樵趯?shí)踐中提高了技術(shù)水平。 運(yùn)動(dòng)分析 最簡單、最有用的機(jī)構(gòu)之一是四連桿。以下論述中的大部分內(nèi)容集中討論這種連桿機(jī)構(gòu)，其分析步驟也適用于更復(fù)雜的連桿機(jī)構(gòu)。 我們已經(jīng)知道四連桿具有一個(gè)自由度。關(guān)于四連桿，還有其它更有用的內(nèi)容需 要了解嗎？確實(shí)有！它們包括格拉肖夫準(zhǔn)則、變異的概念、死點(diǎn)的位置 (分歧點(diǎn) )、分支機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)角以及它們的運(yùn)動(dòng)特征，包括位置、速度和加速度。 四連桿的形式可能有所謂的曲柄搖桿、雙搖桿或者雙曲柄（拉桿）機(jī)構(gòu)，這主要取決于與固定桿相連接的兩根桿的運(yùn)動(dòng)范圍、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件曲柄可以持續(xù)旋轉(zhuǎn) 360，而輸出構(gòu)件僅僅搖動(dòng)或擺動(dòng)。作為一個(gè)特例，某些平行四連桿的長度等于輸出 桿的長度，連桿的長度和固定桿的長度也相等，輸入桿和輸出 桿都可以作整周轉(zhuǎn)動(dòng)或者轉(zhuǎn)換成稱為反平行四邊形機(jī)構(gòu)的交叉結(jié)構(gòu)。格拉肖夫準(zhǔn)則表明：如果任意兩桿之間 能作連續(xù)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，那么平面連桿中最長桿與最短桿的長度之和。 應(yīng)該注意：相同的四連桿可能 類型并不相同，這取決于哪一根桿被規(guī)定為機(jī)架（固定桿）。運(yùn)動(dòng)變異就是固定傳動(dòng)鏈中不同的桿件產(chǎn)生不同機(jī)構(gòu)的過程。值得注意的是，不同變異機(jī)構(gòu) 連桿間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并沒有改變。 除了要具備構(gòu)件回轉(zhuǎn)范圍的知識(shí)，制造這前先建立一個(gè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)“運(yùn)轉(zhuǎn)”效果的度量方法也是很有用的。哈登伯格（ Hartenberg）說到：“運(yùn)轉(zhuǎn)”這個(gè)術(shù)語是指運(yùn)動(dòng)傳給輸出構(gòu)件的有效性，這意味著運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，用最大的分力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輸出構(gòu)件的力或扭矩。最終輸出的力或扭矩不僅 與連桿的幾何形狀有關(guān)，通常還與動(dòng)力或慣性力有關(guān)，并且常常是靜態(tài)力的幾倍。為了分析低速運(yùn)動(dòng)或者為了更方便地掌握任一機(jī)構(gòu) 如何運(yùn)動(dòng)的方法，傳動(dòng)角的概念是非常有用的。在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)期間，傳動(dòng)角在改變。零度傳動(dòng)角可能發(fā)生在某些特殊位置上。這時(shí)無論 施加到輸入桿上的力有多大，輸出桿都無法運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，由于回轉(zhuǎn)副中存在摩擦，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角一般比給定值要大。現(xiàn)在已經(jīng)研究出用矩陣來衡量連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞的效果的定義。矩陣中行列式的值（它含有給定幾何形狀的連桿的輸出運(yùn)動(dòng)變量 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 外文文獻(xiàn)翻譯 相對(duì)輸入變量的導(dǎo)數(shù)）是該連桿機(jī)構(gòu)在具體位 置上可去性的一個(gè)尺度。 如果機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度（例如四連桿），則確定一個(gè)位置參數(shù)，如輸入桿的角度，就完全確定了該機(jī)構(gòu)其余桿件的位置（忽視分支機(jī)構(gòu)的可能性）。我們可以研究出一個(gè)關(guān)于四連桿各桿件絕對(duì)角位置的分析表達(dá)式。當(dāng)分析各種位置或各種不同機(jī)構(gòu)的時(shí)候，這個(gè)分析表達(dá)式比幾何圖形分析程序要有用得多，因?yàn)檫@種表達(dá)式更易于編程進(jìn)行自動(dòng)化計(jì)算。 在機(jī)構(gòu)速度分析中相對(duì)速度 法或速度多邊形法是幾個(gè)經(jīng)常采用的方法之一。原點(diǎn)代表機(jī)構(gòu)上所有速度為零點(diǎn)。從原點(diǎn)到速度多邊形上的各點(diǎn)所畫的線代表機(jī)構(gòu)上相應(yīng)各點(diǎn)的絕對(duì)速度。速度多邊形上的 任意兩點(diǎn)間的連線代表了該機(jī)構(gòu) 對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的相對(duì)速度。 另一種方法是瞬時(shí)中心法或瞬心法，這是一種非常有用的、快速對(duì)復(fù)雜連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析的方法。瞬心是一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)在那一瞬間，機(jī)構(gòu)上的兩構(gòu)件之間不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了找出已知機(jī)構(gòu)某些瞬心的位置，肯尼迪（ Kennedy）的三心理論是非常有用的。該理論認(rèn)為：彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)瞬心必定在一條直線上。 機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的加速度也令人關(guān)注，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室影響慣性力，繼面影響機(jī)器零件的應(yīng)力、軸承載荷、振動(dòng)和噪音。由于最終的目的是機(jī)器和機(jī)構(gòu)慣性力的分析，因而所有加速度的各分量都應(yīng)該同時(shí)畫在同 一坐標(biāo)系中，即畫在機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件的慣性坐標(biāo)系中。 應(yīng)該注意的是：繞固定鉸旋轉(zhuǎn)的剛體上的點(diǎn)的加速度分量通常有兩個(gè)。一個(gè)分量方向與該點(diǎn)的軌跡相切，指向與該物體的角加速度的方向相同，叫做切向加速度。它的存在完全是由角速度的變化率引起的。另一個(gè)分量總是指向物體的回轉(zhuǎn)中民，叫做法向或向心加速度，這個(gè)分量因速度矢量的方向發(fā)生改變而存在。