五杆机构与齿轮机构的组合机构

这种组合机构是以一个二自由度的五杆铰链机构为基础，利用装在不同杆件上的定轴轮系或周转轮系，使二个输入运动之间发生联系，以达到只用一个主动件就能使机构实现工作所需要的各种运动要求。这种组合机构多用来执行给定的轨迹。

五杆铰链机构与定轴轮系的组合

图(1)  五杆铰链-定轴轮系组合机构

图(2)  轧钢机中的五杆-齿轮组合机构

图(3)  五杆铰链-定轴轮系组合机构简图

图(1)a所示为五杆铰链-定轴轮系组合机构，它是在二自由度五杆铰链机构(图b)的基础上组成。当主动件1的运动给定时，机构中其他构件的运动均能确定。一般这种组合机构多用作使连杆2或3上的某一点执行工作需要的运动轨迹。例如在振摆式轧钢机中就应用这种组合机构(图2)，当主动齿轮10连续旋转时，M点的运动轨迹为mm，一对工作轧辊6的包络线m'm'和m"m"实现轧制钢坯的工艺需要。调节曲柄1和4的相位角f₁和f₄，可改变M点的轨迹及相应的包络线形状，以满足不同的轧钢工艺要求。五杆铰链-定轴轮系组合机构的设计步骤和方法如下。

1)五杆铰链机构(图3)中各杆尺度间的关系式。

K₁cos(f₄-f₃)-K₂cos(f₃-f₁)-K₃cosf₁+K₄＝cos(f₄-f₁)-K₅cosf₃-K₆cosf₄                         (1)

。

2)主、从动曲柄1和4间的位置关系式

式中   f₁₀和f₄₀是杆1和4的起始位置角。

选定五杆铰链机构的各杆尺寸及有关的起始位置角。在根据工作要求的轨迹或位置导引进行设计时，需确定五个杆长l₁、l₂、l₃、l₄和l₅。如按主、从动曲柄的输出、输入角设计时，则可设定某一杆长为1，再确定其他四个杆长比。主、从动曲柄的起始位置角f₁₀和f₄₀可任意选定，调节此起始位置角可获得不同的连杆点轨迹。如图(1)c所示，主动曲柄1在同一位置AB时，而从动曲柄4在三个不同的位置，当分别在ED_Ⅰ、ED_Ⅱ和ED_Ⅲ位置时，则连杆2上C点将有三种不同的运动轨迹m_Ⅰm_Ⅰ、m_Ⅱm_Ⅱ和m_Ⅲm_Ⅲ。

3)选定齿轮1和4的齿数z₁和z₄。

式中　　n—— 齿轮外啮合的次数；

K和Q—— 不可通约的整数。

当时，主动曲柄1转过一周，连杆2上C点的轨迹完成一个循环。如，则主动曲柄1需转过K周(此时从动曲柄相应转过Q周)，C点的轨迹才完成一个循环，且轨迹形状较复杂，有时会出现多次自交叉。

4)确定连杆点C的方程式。

5)验算主、从动曲柄1和4的存在条件。

即　　　　　　　　　　　　　　　　　　

而　　　　　　　　　　　　　　　　

。

五杆铰链机构与周转轮系的复联组合机构

图(4)  五杆铰链-行星轮系组合机构

图(5)  五杆铰链-差动轮系组合机构

图(4)所示为一由五杆铰链机构12345和行星轮系z₃z₅4复联组成的组合机构。其设计步骤、方法和有关计算公式，除式(2)改用式(7)外，其余完全与上述(1)相同。

图(5)所示为一由五杆铰链机构12345和差动轮系z₁z₃2复联组成的组合机构。其设计步骤、方法和有关计算公式，除式(2)改用式(7)外，其余完成与上述(1)相同。