文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
双自由度五杆机构的轨迹综合及优化设计研究
姓名:夏定玲
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:杨家军
20070525
华中科技大学硕士学位论文
摘要
由于单自由度的连杆机构运动轨迹相对简单,已无法满足生产实际的需要,而多杆
多自由度机构由于能完成较复杂的轨迹曲线,因此已经成为现代机构综合的主要研究方
向。五连杆机构是多自由度机构中最基本的一种机构,从这种最为基本的形式出发,可
以拓展出很多其它的形式各异的多自由度机构,因此对五连杆机构的研究具有普遍意
义,不仅可以丰富关于连杆机构的理论,对其它的多自由度机构的理论分析也有一定的
参考作用。
本文通过运动分析,推导出了五连杆机构的双曲柄存在的必要条件,为五连杆的轨
迹优化综合提出了更为合理的约束条件。同时,利用矢量环法建立了五连杆机构的数学
方程,采用坐标变换与矩阵运算相结合的方法作为运动分析的数学工具,推导出了机构
的位移方程,以及原动件和从动件的位置参数矩阵。从这些基本矩阵出发,可以很方便
的分析出机构的位置,速度以及加速度。
在本文中,还分析了双自由度五连杆机构的轨迹域问题,详细介绍了轨迹域的图解
法,同时就其死点问题,求出了其死点轨迹曲线的数学表达式。进而通过仿真,分析了
平面五连杆机构轨迹随着杆长、两原动件的转速比、初始角这三个参数变化的规律,这
些研究对五连杆的轨迹综合很有帮助。
对于五连杆轨迹的优化问题,在本文中,提出了一种新的设计方法,即通过已知轨
迹点规划轨迹曲线。由此可以简化优化过程,这将使五连杆轨迹的优化综合过程更简单,
效率更高。在本文最后,通过 VB 语言进行编程,建立了五连杆的数学模型,通过仿真
分析验证了相关理论和计算公式的正确性。

关键词: 双自由度五连杆,运动分析,双曲柄,轨迹域,优化仿真

I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Because the trajectory of single-freedom linkage is too simple to meet the actual needs of
production, multi-bar and multi-dof linkage, which can plish plex curves, has
e the general direction of research for modern institution synthesis.
Five-Bar is the most basic institution in the multi-dof institutions, from this, we can
develop many other varied forms of multi-dof institutions, So the research of Five-Bar have
universal significance, not only does it can rich the theory of linkage, but also can be useful as
a reference work on the theoretical analysis of other multi-dof linkage.
In this paper, we have infered the essential condition of the exist of the two-dof Five-Bar
by dynamic analysis, And this can provide a more reasonable restraint condition for the
optimized synthesis of the trajectory of the Five-Bar. Meanwhile, depend on the Vector loop
method, we have established a Mathematics equation of the Five-Bar. Using the union of
the coordinate transformation and the matrix operation as the mathematical instrument of the
movement analysis, we can infer the displacement equation of anization, an