连杆机构设计与应用创新PDF电子书下载

第1章　平面连杆机构组成分析与演化 1

1.1　平面连杆机构与平面凸轮机构的关联 1

1.1.1　平面连杆机构替代平面凸轮机构的条件 1

1.1.2　平面连杆机构替代一般平面凸轮机构的瞬时性 3

1.2　平面连杆机构运动简图 7

1.3　平面连杆机构自由度 12

1.3.1　自由度计算公式 12

1.3.2　局部自由度 13

1.3.3　虚约束 13

1.4　平面连杆机构的同性异形演化 15

1.5　平面连杆机构组成分析 20

1.5.1 主动件为连架杆的平面连杆机构 20

1.5.2　主动件为非连架杆的平面连杆机构 25

1.6　平面连杆机构的再生运动链演化 29

1.6.1　再生运动链法创新设计流程 29

1.6.2　一般化原则 29

1.6.3　连杆类配 29

1.6.4　组合运动链 32

1.6.5　铰链夹紧机构创新设计 34

第2章　平面连杆机构运动分析 41

2.1　复数矢量运算基础 41

2.2　平面四杆机构运动分析 43

2.2.1　铰链四杆机构运动分析 43

2.2.2　曲柄滑块机构运动分析 47

2.2.3　导杆机构运动分析 48

2.3 Ⅱ级平面多杆机构运动分析 50

2.3.1　刚体运动分析 51

2.3.2　Ⅱ级杆组运动分析 51

2.3.3 Ⅱ级平面多杆机构运动分析举例 61

2.4　高级平面连杆机构运动分析 65

2.4.1　双副杆约束方程式 65

2.4.2　高级杆组运动分析 67

2.4.3　高级平面连杆机构运动分析举例 68

2.5　包含液压气动元件的平面连杆机构运动分析 71

2.5.1　一缸Ⅱ级杆组运动分析 71

2.5.2　平面多杆机构运动分析 73

2.6　计算机辅助平面连杆机构运动分析 76

2.6.1　运动分析常用的函数子程序集 76

2.6.2　计算机辅助平面连杆机构运动分析举例 80

第3章　连杆曲线及其应用 84

3.1　瞬心线 84

3.1.1　定瞬心线与动瞬心线 84

3.1.2　瞬心速度 87

3.2　拐点圆与欧拉-萨伐里公式 87

3.2.1 拐点圆 87

3.2.2　欧拉-萨伐里公式 88

3.2.3　连杆上任一点曲率半径的确定 89

3.3　近似直线导向机构设计 91

3.3.1　单近似直线导向机构设计 91

3.3.2　双近似直线导向机构设计 92

3.4　曲率驻点曲线 97

3.4.1　曲率驻点条件 97

3.4.2　曲率驻点曲线方程式 97

3.4.3　瞬心线为圆时的特例 100

3.4.4　鲍尔点（平点） 100

3.5　近似等角速比机构设计 102

3.6　同源（同迹）机构与对称连杆曲线 105

3.6.1　西尔威斯特仿图仪 105

3.6.2　罗培兹-契贝谢夫定理 105

3.6.3　对称连杆曲线 106

3.7　连杆曲线的尖点与重点 109

3.7.1　尖点 109

3.7.2　重点 110

第4章　平面连杆机构设计 114

4.1　按从动杆急回特性设计平面连杆机构 114

4.1.1　曲柄摇杆机构 114

4.1.2　导杆机构 122

4.1.3　曲柄滑块机构 123

4.1.4　扩大从动杆行程的急回机构 124

4.2　按从动杆大摆角设计平面连杆机构 125

4.2.1　利用导杆机构扩大摆角 125

4.2.2　利用铰链四杆机构扩大摆角 126

4.2.3　两级扩大摆角 126

4.3　按连杆位置设计平面连杆机构 127

4.3.1　刚体位移矩阵 127

4.3.2　应用双铰杆作连架杆 129

4.3.3　应用铰移杆作连架杆 132

4.4　按主、从动杆相对位置设计平面连杆机构 137

4.4.1　插值结点 137

4.4.2　铰链四杆机构 138

4.4.3　曲柄滑块机构 139

4.5　按给定轨迹设计平面连杆机构 142

4.6　按从动杆近似停歇要求设计平面连杆机构（利用极限位置） 144

4.6.1　一套四杆机构 144

4.6.2　两套四杆机构串联 144

4.6.3　三套四杆机构串联 148

4.7　按从动杆近似停歇要求设计平面连杆机构（利用连杆曲线） 153

4.7.1　在一极限位置近似停歇 153

4.7.2　在两极限位置近似停歇 155

4.8　按从动杆近似等速移动要求设计平面连杆机构 157

4.8.1 从动杆在单行程内作近似等速运动 157

4.8.2　从动杆在往复两行程内作近似等速运动 158

4.9　利用瞬停节设计锁紧机构 161

4.9.1 四杆运动链中瞬停节 161

4.9.2　六杆运动链中瞬停节 161

4.9.3　瞬停节在锁紧机构中应用 162

4.10　应用几何学定理设计平面连杆机构 166

4.10.1　直线导向机构 166

4.10.2　圆锥曲线机构 167

4.11　高级平面连杆机构 168

4.11.1　实现较高要求的刚体导引 168

4.11.2　实现主、从动杆间较复杂的函数关系 169

4.11.3　大幅度调节从动杆的动程或速度 169

4.11.4　改进机构中运动副的配置 170

4.11.5　改善机构中执行件的工作条件 171

4.11.6　获得较大的增力作用 171

第5章　简单空间连杆机构分析与设计 173

5.1　空间连杆机构自由度 173

5.2　简单空间连杆机构运动分析 176

5.2.1 当量平面机构法的一般步骤 176

5.2.2　空间连杆机构的当量平面机构中不含尺寸变化构件的情况 176

5.2.3　空间连杆机构的当量平面机构中仅含一个尺寸变化构件的情况 177

5.3　简单空间连杆机构设计 188

5.3.1　按从动杆摆角与行程速度变化系数等设计RSSR机构 188

5.3.2　按主、从动杆三个对应位置设计RSSR机构 191

5.3.3　按给定函数关系设计RSSR机构 193

5.4　RSSR机构中曲柄存在条件 194

5.4.1　平面铰链四杆机构中连杆的临界长度 195

5.4.2　RSSR机构中连杆的临界长度 195

5.5　RSSR机构中压力角 198

5.5.1　压力角α的计算公式 198

5.5.2　曲柄摇杆机构的K-ψ0-a线图 199

5.5.3　两投影面上的压力角α′和α″ 199

第6章　平面连杆机构精度分析 203

6.1　机构精度分析基本原理 203

6.2　机构精度分析解析法 204

6.3　机构精度分析数值微分法 206

6.4　机构精度概率统计特性 208

6.5　机构精度分配方法 210

6.5.1　精度分配常用算法 211

6.5.2　精度分配的合理调整 213

第7章　平面连杆机构力分析与平衡 214

7.1　平面连杆机构静力分析 214

7.1.1　极力法 214

7.1.2　含弹簧的连杆机构静力分析 215

7.1.3　气液动连杆机构静力分析 216

7.2　平面连杆机构动态静力分析 220

7.2.1 运动副反力和构件惯性力的表示 220

7.2.2　动态静力分析解析法 222

7.3　震动力和震动力矩及其平衡概念 230

7.4　平面连杆机构惯性力的完全平衡 232

7.4.1　平面铰链四杆机构惯性力的平衡 232

7.4.2　平面连杆机构惯性力完全平衡的一般方法 235

7.5　平面连杆机构惯性力和惯性力矩的平衡 238

7.5.1　惯性力已平衡的铰链四杆机构的惯性力矩 239

7.5.2　铰链四杆机构惯性力和惯性力矩的完全平衡 240

7.6　震动力和震动力矩的部分平衡 242

7.6.1 附加匀速回转平衡质量部分平衡震动力 242

7.6.2　附加齿轮机构部分平衡震动力和震动力矩 244

第8章　平面连杆机构最优化设计 249

8.1　最优化技术基础 249

8.1.1　最优化问题的数学模型 249

8.1.2　无约束最优化方法 250

8.1.3　约束最优化方法 252

8.1.4　局部最优点与全局最优点 253

8.1.5　最优化问题的计算机软件MATLAB辅助计算 253

8.2　平面连杆机构运动综合最优化设计 255

8.2.1　平面铰链四杆机构再现函数的最优化设计 255

8.2.2　平面铰链四杆机构再现轨迹的最优化设计 258

8.2.3　两套四杆机构串联实现从动杆较长时间停歇的最优化设计 265

8.3　平面连杆机构震动力和震动力矩最优化平衡 269

8.3.1　连架杆上附加平衡质量最优平衡震动力和震动力矩 270

8.3.2　附加平衡质量的最小转动惯量 274

8.3.3　附加平衡Ⅱ级杆组（变速转子）最优平衡震动力矩 275

8.4　输入转矩和运动副反力的最优化平衡 278

8.5 平面连杆机构动力综合最优化设计 281

附录 285

附录A　运动分析常用的函数子程序集 285

附录B　刚体导引与再现函数问题的函数子程序集 293

参考文献 301