自动生产线升降电梯控制的自动化设计 第11页
【译文】10.1 运动分析
最简单、最有用的机构之一是四连杆。以下论述中的大部分内容集中讨论这种连杆机构，其分析步骤也适用于更复杂的连杆机构。
我们已经知道四连杆具有一个自由度。关于四连杆，还有其他更有用的内容需要了解吗?确实有！它们包括格拉肖夫准则、变异的概念、死点的位置(分歧点)、分支机构、传动角以及它们的运动特征，包括位置、速度和加遗度。
四连杆的形式可能有所谓的曲柄摇杆、双摇杆或者曲柄(拉杆)机构，这主要取决于与固定杆相连接的两根杆的运动范围。曲柄摇杆机构的输入构件曲柄可以持续旋转360º，而输出构件仅仅摇动或摆动。作为一个特例，某些平行四连杆的输入杆的长度等于输出杆的长度，连杆的长度和固定杆的长度也相等，输入杆和输出杆都可以作整周转动或者转换成称为反平行四边机构的交叉结构。格拉肖夫准则表明：如果任意两杆之间能作连续的相对转动，那么平面四连杆中最长杆与最短杆的长度之和应该不大于其余两杆的长度之和。
应该注意：相同的四连杆可能类型并不相同，这取决于哪一根杆为机架（固定架）。运动变异就是固定传动链中不同的杆件产生不同机构的过程。值得注意的是，不同变异机构连杆间的相对运动并没有改变。
除了要具备构件回转范围的知识，制造之前先建立一个检验机构“运转”效果的度量方法也是很有用的。哈登伯格（Hartenberg）说道：“运转”这个术语是指运动传给输出构件的有效性，这意味着转动平稳，用最大的分力产生驱动输出构件的力或扭矩。最终输出的力或扭矩不仅与连杆的几何形状有关，通常还与动力或惯性力有关，并且常常是静态力的几倍。为了分析低速运动或者为了更方便地掌握任一机构如何运动的方法，传动角的概念是非常有用的。在机构运动期间，传动角的值在改变。零度传动角可能发生在某些特殊位置上。这时无论施加到输出杆上的力有多大，输出杆都无法运动。实际上，由于回转副中存在摩擦，根据经验，实际设计的机构的传动角—般比给定值要大。现在已经研究出用矩阵来衡量连杆机构运动传递的效果的定义。矩阵中行列式的值（它含有给定几何形状的连杆的输出运动变量相对于输出变量的导数）是该连杆机构在具体位置上可动性的一个尺度。
如果机构具有一个自由度(例如四连杆)，则确定一个位置参数，如输入杆的角度，就完全确定了该机构其余杆件的位置（忽视分支机构的可能性）。我们可以研究出一个关于四连杆各杆件绝对位置的分析表达式。当分析各种位置或各种机构的时候，这个分析表达式比几何图形分析程序要有用得多，因为这种表达式更衣与编程进行自动化计算。
在机构速度分析中相对速度法或速度多边形法是几个经常采用的方法之一。原点代表机构上所有速度为零的点。从原点到速度多边形上的各点所画的线代表该机构上相应各点的绝对值。速度多边形上的任意两点间的连线代表了该机构对应两点的相对速度。
另一种方法是瞬时中心法或瞬心法，这是一种非常有用的、快速对复杂连杆机构进行分析的方法。瞬心是一个点，该点在那一瞬间，机构上的两构件之间不存在相对运动。为了找出已知机构某些瞬心的位置，肯尼迪（Kennedy）三心理论是非常有用的。该理论认为：彼此相对运动的三个物体的三个瞬心必定在一条直线上。
机构各构件的加速度也令人关注，因为它影响惯性力，继而影响机器零件的应力、轴承载荷、振动和噪音。由于最终的目的是机器和机构惯性力的分析，因而所有加速度的各分量都应该同时画在同一坐标系中，即画在机构的固定构件的惯性坐标系中。
应该注意的是：绕固定铰旋转的刚体上的点的加速度分量通常有两个。一个分量方向与该点的轨迹相切，指向与该物体的角加速度的方向相同，叫做切向加速度。它的存在完仝是由角速度的变化率引起的。另一个分量总是指向物体的会展中心，叫做法向或向心加速度，这个分量因速度矢量的方向发生改变而存在。