大学普通高等教育 机械原理课程设计 题目题号：插床导杆机构位置3的设计 学院：机电工程学院 专业班级： 学生： 指导教师 成绩： 2013 年7月 2 日
目录 一、工作原理 二、设计要求 三、设计数据 四、设计容及工作量五. 设计计算过程 (一). 方案比较与选择 (二). 导杆机构分析与设计 1.机构的尺寸综合 2. 导杆机构的运动分析
一、工作原理： 插床机械系统的执行机构主要是由导杆机构和凸轮机构组成。下图为其参考示意图，电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动曲柄2转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块6沿导路y —y 作往复运动，以实现刀具的切削运动。刀具向下运动时切削，在切削行程H 中，前后各有一段0.05H 的空刀距离，工作阻力F 为常数；刀具向上运动时为空回行程，无阻力。为了缩短回程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴O 2上的凸轮驱动摆动从动件D O l 8和其它有关机构（图中未画出）来完成的。 二、设计要求： 电动机轴与曲柄轴2平行，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄2转速偏差为±5％。要求导杆机构的最小传动角不得小于60o ；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之，摆动从动件8的升、回程运动规律均为等速运动。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。
三、插床导杆机构设计数据 四、设计容及工作量： 1、根据插床机械的工作原理，拟定2～3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。 2、根据给定的数据确定机构的运动尺寸, ()46.0~5.0BO BC l l =。要求用图解法设计，并将 设计结果和步骤写在设计说明书中。 3、导杆机构的运动分析。分析导杆摆到两个极限位置及摆到与机架O 2O 4位于同一直线位置时，滑块6的速度和加速度。 4、凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮机构的基本尺寸（基圆半径r o 、机架82O O l 和滚子半径r b ），并将运算结果写在说明书中。用几何法画出凸轮机构的实际廓线。 5、编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。 6、按1：2绘制所设计的机构运动简图。
曲柄摇杆机构 曲柄AB为原动件作匀速转动，当它由AB1转到AB2位置时，转角φ1=180°+θ，摇杆由右极限位置C1D摆到左极限位置C2D摆角为ψ，当曲柄从AB2转到AB1时，转角φ2=180°-θ，摇杆由位置C2D返回C1D，其摆角仍为ψ,因为φ1>φ2 ，对应时间t1>t2,因此摇杆从C2D转到C1D较快，即具有急回特性，其中θ为摇杆处于两极限位置时曲柄两个位置之间所夹的锐角，称为极位夹角。 双摇杆机构 摇杆AB为原动件，通过连杆BC带动从动件CD也作往复摆动，虚线AB1、AB2为摇杆AB的两极限位置，也是当摇杆AB为原动件 时，机构的两死点位置。
双曲柄机构 当曲柄AB为原动件作匀速回转时，曲柄CD跟随作周期性的匀速圆周回转，当曲柄从位置AB1转过φ1角到位置AB2时，从动件CD转过180°，当曲柄从位置AB2转过φ2角到位置AB1时，从动件CD转过180°，因为φ1>φ2 ，即t1>t2,从动曲柄的角速度不是常数，而是作变角速度回转。 平行双曲柄机构 当机构处于AB1C1D和AB2C2D时，机构的传动角γ=0，即为死点位置，若在此位置由于偶然外力的影响，则可能使曲柄转向不定，出现误动作。 当原动件曲柄作匀速回转，从动曲柄也以相同角速度匀速同向回转，连杆作平移运动。
平行机构 该机构为机车驱动轮联动机构，是利用平行曲柄来消除机构死点位置的运动不确定状态的。 搅拌机 该机构是一曲柄摇杆机构的应用实例，利用连杆上E点的轨迹来进行搅拌。
夹具机构 当工件被夹紧后，BCD成一直线，机构处于死点位置，即使工件的反力很大，夹具也不会自动松脱，该例为利用死点位置的自锁特性来实现工作要求的。 K=1的曲柄摇杆机构 从动件摇杆处于两极限位置时，对应主动件曲柄位置AB1、AB2共线，即极位夹角θ=0，K=1，机构没有急回特性。
牛头刨床导杆机构的运动分析 目录 1设计任务及要求…………………………… 2 数学模型的建立…………………………… 3 程序框图…………………………………… 4 程序清单及运行结果……………………… 5 设计总结…………………………………… 6 参考文献……………………………………
机械原理课程设计任务书（一） 姓名郭娜专业机械工程及自动化班级机械08-3班学号0807100305 五、要求： 1）作机构的运动简图（A4或A3图纸）。 2）用C语言编写主程序调用子程序，对机构进行运动分析，并打印出程序及计算结果。 3）画出导轨4的角位移?，角速度? ，角加速度? 的曲线。 4）编写设计计算说明书。 指导教师： 开始日期：2010年7月10 日完成日期：2010 年7月16日
1. 设计任务及要求 要求 （1）作机构的运动简图。 （2）用C语言编写主程序调用子程序，对机构进行运动分析，动态显示，并打印程序及运算结果。 （3）画出导轨的角位移Ψ，角速度Ψ’，角加速度Ψ”。 （4）编写设计计算说明书。
二、 数学模型 如图四个向量组成封闭四边形，于是有 0321=+-Z Z Z 按复数式可以写成 a （cos α+isin α）-b(cos β+isin β)+d(cos θ3+isin θ3)=0 （1） 由于θ3=90o，上式可化简为
a （cos α+isin α）-b(cos β+isin β)+id=0 （2） 根据（2）式中实部、虚部分别相等得 acos α-bcos β=0 (3) asin α-bsin β+d=0 (4) (3)(4)联立解得 β=arctan acosa asina d + (5) b= 2adsina d a 22++ (6) 将（2）对时间求一阶导数得 ω2=β’= b a ω1cos(α-β) (7) υc =b ’=-a ω1sin(α-β) (8) 将（2）对时间求二阶导数得 ε3=β”= b 1[a ε1cos(α-β)- a ω2 1sin(α-β)-2υc ω2] （9)
悬架系统设计步骤 在此主要是分析竞争车型的底盘布置。底盘布置首先要确定出轮胎、悬架形式、转向系统、发动机、传动轴、油箱、地板、前纵梁结构(满足碰撞)等，因为这些重要的参数，如轮胎型号、悬架尺寸、发动机布置、驱动形式、燃油种类等在开发过程中要尽可能早地确定下来。在此基础上，线束、管路、减振器、发动机悬置等才能继续下去 悬架选择 对各种后悬架结构型式进行优缺点比较，包括对后部轮罩间空间尺寸的分析比较，进行后悬架结构的选择。 常见的后悬架结构型式有：扭转梁式、拖曳臂式、多连杆式。 扭转梁式悬架 优点： 1.与车身连接简单，易于装配。 2.结构简单，部件少，易分装。 3.垂直方向尺寸紧凑。 4.底板平整，有利于油箱和后备胎的布置。 5.汽车侧倾时，除扭转梁外，有的纵臂也会产生扭转变形，起到横向稳定作用， 若还需更大的悬架侧倾角刚度，还可布置横向稳定杆。 6.两侧车轮运转不均衡时外倾具有良好的回复作用。 7.在车身摇摆时具有较好的前束控制能力。 8.车轮运动特性比较好，操纵稳定性很好，尤其是在平整的道路情况下。 9.通过障碍的轴距具有相当好的加大能力，通过性好。 10.如果采用连续焊接的话，强度较好。 缺点： 1.对横向扭转梁和纵向拖臂的连续焊接质量要求较高。 2.不能很好地协调轮迹。 3.整车动态性能对轴荷从空载到满载的变化比较敏感。 4.但这种悬架在侧向力作用时，呈过度转向趋势。另外，扭转梁因强度关系，允 许承受的载荷受到限制。 扭转梁式悬架结构简单、成本低，在一些前置前驱汽车的后悬架上应用较多。 拖曳臂式悬架 优点： 1.Y轴和X轴方向尺寸紧凑，非常有利于后乘舱（尤其是轮罩间宽度尺寸较大） 和下底板备胎及油箱的布置。 2.与车身的连接简单，易于装配。 3.结构简单，零件少且易于分装； 4.由于没有衬套，滞后作用小。 5.可考虑后驱。 缺点： 1.由于沿着控制臂相对车身转轴方向控制臂较大的长宽比，侧向力对前束将产生 不利的影响。 2.车身摇摆（body roll）对外倾产生不利影响；（适当的控制臂转轴有可能改善外 倾的回复能力，但这导致轮罩间宽度尺寸的减小。）
曲柄滑块、导杆及凸轮组合实验 一、实验目的 1、通过实验、了解位移、速度、加速度的测定方法；转速及回转不匀率的测定方法； 2、通过实验，初步了解“QTD-Ⅲ型组合机构实验台”及光电脉冲编码器、同步脉冲发生器（或称角度传感器）的基本原理，并掌握它们的使用方法； 3、通过比较理论运动线图与实测运动线图的差异，并分析其原因，增加对速度量衡特别是加速度的感性认识； 4、比较曲柄滑块机构与曲柄导杆机构的性能差别。 二、实验设备 本实验的实验系统如图1所示，它由以下设备组成： 图1 曲柄滑块导杆组合机构运动参数测试实验系统 1、实验机构----曲柄滑块导杆组合机构； 2、QTD-Ⅲ型组合机构实验仪（单片机控制系统）； 3、打印机； 4、个人电脑一台； 5、光电脉冲编码器； 6、同步脉冲发生器（或称角度传感器）。 三、工作原理 1、实验机构 本实验配套的为曲柄滑块机构及曲柄导杆机构，其原动力采用直流调速电机，电机转速可在0－3000r/min范围作无级调速。经蜗杆蜗轮减速器减速,机构的曲柄转速为0－100r/min。 图2所示为实验机构的简图，利用往复运动的滑块推动光电脉冲编码器，输出与滑块位移相当的脉冲信号，经测试仪处理后将可得到滑块的位移、速度及加速度。图2(a)为曲柄滑块机构的结构形式，图2(b)为曲柄导杆机构的结构形式，后者是前者经过简便的改装而得到的，在本实验机构中已配有改装所必备的零件。
1.同步脉冲发生器 2.蜗轮减速器 3.曲柄 4.连杆 5.电机 6.滑块 7.齿轮 8.光电脉冲编码器 9.导块 10.导杆 图2 实验机构简图 2、QTD-Ⅲ型组合机构实验仪 此实验仪的外形结构如图3所示，图3(a)为正面结构，图3(b)为背面结构。 图3(a) QTD-Ⅲ实验仪正面结构 图3(b) QTD-Ⅲ实验仪背面结构 以QTD-Ⅲ型组合机构实验仪为主体的整个测试系统的原理框图如图4所示。
目录 一、概述 (1) 1、设计目的 (1) 2、设计任务 (1) 3、设计方法 (1) 二、牛头刨床机构简介 (2) 1、牛头刨床的组成机构 (2) 2、牛头刨床的工作原理 (3) 三、导杆机构方案设计 1、拟定运动方案 2、方案机构的选择 四、传动导杆机构的运动分析 1、位置分析 2、速度分析 3、加速度分析 五、齿轮机构设计 1、齿轮的设计要求 2、齿轮计算 六、课程设计自我评价与心得 七、参考文献
一、概述 1、设计目的 机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。机械原理课程设计目的在于巩固和加深所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力，使学生对于常用机构（连杆机构、凸轮机构和齿轮机构）设计和运动分析有比较完整的认识，。以及熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，进一步提高设计计算和解决工程技术问题的能力 2、设计任务 本课程设计要求在规定的时间里按题目任务要求完成设计工作，并上交设计说明书一份。设计说明书内容包括： 1.题目介绍。 2.机构方案。绘制原理图，说明原动件，从动件等的工作原理。 3.设计说明。自由度计算，主要尺寸计算、选取等。 4.特点。说明设计的特色，主要优缺点等。 3、设计方法 机械原理课程设计的主要方法有图解法、解析法、实验法。 ①图解法是利用已知的条件和某些几何关系，通过几何作图求得的结果。此法概念清晰、形象直观，但是作图繁琐，精度不高。 ②解析法是通过建立数学模型，编制框图和程序，借助计算机求出结果。该方法精度高、速度快、能解决较复杂的问题。 ③实验法是通过建立模型、计算机动态演示与仿真、CAD等，使设计的产品得以实现。
基于ADAMS软件的摆动导杆机构的运动 学分析 一、背景： 摆动导杆机构是一种应用比较广泛的平面连杆机构，例如牛头刨床上就用了这种机构。它将曲柄的旋转运动转换成为导杆的往复摆动。机构相对简单易懂，对于我们初学ADAMS的学生来说便于建模和分析。 二、利用ADAMS的优点： 对于摆动导杆机构的运动分析，常用的方法有图解法和解析法。图解法：直观、方便，但精度不高，需要反复做图。解析法：人工计算运算量大，容易出错。 利用ADAMS可以产生复杂机械系统的虚拟样机，真实地仿真其运
动过程。精确度很高，而且将计算工作交给计算机能省去大量人工，并且不容易出错。 三、建立力学模型： 图中为摆动导杆机构 曲柄AB为原动件 导杆BC为从动件 通过滑块B将曲柄AB的 连续转动转变为导杆BC 的往复摆动。 四、建立样机模型： 首先是给定模型具体的参数：各杆的杆长以及曲柄AB的转速。利用ADAMS建立样机：根据几何关系确定A、B、C三点的坐标，可以假定C为坐标原点从而确定模型。再各零件之间建立相应的约束副。 固定副：机架 转动副1：曲柄、机架 转动副2：曲柄、滑块 转动副3：导杆、机架 移动副：滑块、导杆 右图为理论的样机图 下图为实际做的时候建立的样机图，比较理论的样机图，我没有专门建立一个杆将其锁为机架，而是直接
在坐标轴上建立了2个点，将坐标轴当作了ac杆。附图如下
五、仿真分析： 通过已经建立好的模型给出曲柄的转速，就可以利用ADAMS自动输出构件的位移、速度、加速度等详细的参数。 并且利用这些输出值可以通过ADAMS/View以图形形式输出，从而能清晰地看出他们在仿真过程中的变化规律。 六、具体参数： W=5rad/s AB（主动件）=100mm AC（固连机架的杆）=350mm
三、设计内容 1、导杆机构运动分析 选择表1-1中方案II 设计 内容 导杆机构的运动分析导杆机构的动态静力分析符号n2 L0204 L02A L04B L BC L04S4 X S6 Y S6 G4 G6 P Y P J S4 单位r/min mm N mm kgm2 方案Ⅰ60 380 110 540 0.25 L04B 0.5 L04B 240 50 200 700 7000 80 1.1 Ⅱ64 350 90 580 0.3 L04B 0.5 L04B 200 50 220 800 9000 80 1.2 Ⅲ72 430 110 810 0.36 L04B 0.5 L04B 180 40 220 620 8000 100 1.2 表1-1 1、机构运动简图。 图1-1
2、曲柄位置“7”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图） 取曲柄位置“7”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“1”。取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程，得 υA4=υA3+υA4A3 大小? √? 方向⊥O4A⊥O2A∥O4B 代表pa4 pa3 a3a4 V A3=ω2l o2A=64/60×6.28×0.09=0.603m/s 取速度极点P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图1-2 则由图1-2知，υA4=pa4·μv=29×0.01=0.29m/s υA4A3=a3a4·μv=52×0.01m/s=0.52m/s 图1-2 υB5=υB4=υA4·O4B/ O4A=0.44m/s 取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得 υC5=υB5+υC5B5 大小? √? 方向∥XX⊥O4B⊥BC 代表pc5 pb4 b4b5
机构传动方案设计 设计方案要发散思维，参考资料文献关于机构传动方案设计知道怎么做吗？下面是XX为大家整理了机构传动方案设计，希望能帮到大家！ 这种方法是从具有相同运动特性的机构中，按照执行构件所需的运动特性进行搜寻。当有多种机构均可满足所需要求时，则可根据上节所述原则，对初选的机构形式进行分析和比较，从中选择出较优的机构。 常见运动特性及其对应机构 连续转动定传动比匀速平行四杆机构、双万向联轴节机构、齿轮机构、轮系、谐波传动机构、摆线针轮机构、摩擦轮传动机构、挠性传动机构等变传动比匀速轴向滑移圆柱齿轮机构、混合轮系变速机构、摩擦传动机构、行星无级变速机构、挠性无级变速机构等非匀速双曲柄机构、转动导杆机构、单万向连轴节机构、非圆齿轮机构、某些组合机构等往复运动往复移动曲柄滑块机构、移动导杆机构、正弦机构、移动从动件凸轮机构、齿轮齿条机构、楔块机构、螺旋机构、气动、液压机构等往复摆动曲柄摇杆机构、双摇杆机构、摆动导杆机构、曲柄摇块机构、空间连杆机构、摆动从动件凸轮机构、某些组合机构等
间歇运动间歇转动棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构、某些组合机构等间歇摆动特殊形式的连杆机构、摆动从动件凸轮机构、齿轮-连杆组合机构、利用连杆曲线圆弧段或直线段组成的多杆机构等间歇移动棘齿条机构、摩擦传动机构、从动件作间歇往复运动的凸轮机构、反凸轮机构、气动、液压机构、移动杆有停歇的斜面机构等预定轨迹直线轨迹连杆近似直线机构、八杆精确直线机构、某些组合机构等曲线轨迹利用连杆曲线实现预定轨迹的多杆机构、凸轮-连杆组合机构、行星轮系与连杆组合机构等特殊运动要求换向双向式棘轮机构、定轴轮系等超越齿式棘轮机构、摩擦式棘轮机构等过载保护带传动机构、摩擦传动机构等…………利用这种方法进行机构选型，方便、直观。设计者只需根据给定工艺动作的运动特性，从有关手册中查阅相应的机构即可，故使用普遍。 任何一个复杂的执行机构都可以认为是由一些基本机构组成的，这些基本机构具有下图所示的进行运动变换和传递动力的基本功能。
曲柄摇杆机构设计方法 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
曲柄摇杆机构设计方法作者姓名：XXXX 专业名称：机械工XXXX及自动化 指导教师：XXXX讲师
摘要 曲柄摇杆机构中构件的运动样式多样，可以实现给定运动规律或运动轨迹且承载能力高、耐磨顺，制造简单，已于获得较高的制造精度，因此曲柄摇杆机构在各种机械仪器中获得广泛的应用。 本文针对曲柄摇杆机构的行XXXX速度变化速度系数和给定点的轨迹设计曲柄摇杆机构，通过深入分析机构的行XXXX数度比k、摇杆摆动角ψ、最小传动角，极为夹角和摇杆摆动角等运动性能参数与结构尺寸间的关系。通过引入曲柄固定铰链点的位置角建立了曲柄摇杆和机架长度关于θ和?的显示函数关系，通过解析法、几何作图法、和实验法设计曲柄摇杆机构。在此基础上研究机构设计的可能附加要求极其相应的设计方法为曲柄摇杆设计提供各种可能选项并对曲柄摇杆的急回特性和死点情况进行说明。 关键词:曲柄摇杆机构行XXXX速度系数摇杆摆动设计方法
Abstract The diversity of movement component in the crank rocker mechanism can achieve given amotion or motion trajectory and have the high bearing capacity, wear-resisting, simple manufacture,and higher manufacturing accuracy. therefore ,the crank rocker mechanism is widely used in various mechanical instrument. In view of the crank rocker mechanism of velocity fluctuation velocity coefficient and the design of crank rocker mechanism by track point, Analysis the mechanism of the stroke number ratio K , the rocker swing angle minimum transmission angle, extremely angle and rocker swing angle motion parameter and t he relationship between structure size deeply. Introduced the crank fixed hinge point position angle of crank rocker and the frame length on and display function is built, by the analytic method, the geometric drawing method, the design of crank rocker mechanism and experimental method. On the basis of the research on the design method of mechanism design may have additional requirements and other extremely corresponding , various possible options and the crank rocker quick return characteristics and the dead are described for crank and rocker design. Key words: crank,rocker,travel speed,design 目录
曲柄导杆机构实验 一、实验目的 1．通过实验，了解位移、速度测定方法 2．通过实验，初步了解“QTD—Ⅲ型组合机构实验台”的基本原理，并掌握它们的使用方法。 二、实验条件 1、QTD—Ⅲ型曲柄滑块实验台 2、曲柄滑块试验仪 3、计算机 三、实验方法 本实验配套的为曲柄导杆机构，其原动力采用直流调速电机，电机转速可在0—3000r/min范围作无级调速。经蜗杆蜗轮减速器减速，机构的曲柄转速为0—100r/min. 下图为曲柄导杆机构的结构简图，利用往复运动的滑块推动光电脉冲编码器，输出与滑块位移相当的脉冲信号，经测试仪采集处理后传输给计算机，并在数据采集界面上显示滑块的位移、速度、加速度等数据。 图1 实验机构简图 四、实验步骤 1.将光电脉冲编码器输出的插头及同步脉冲发生器输出的插头分别插入测试仪上相应接口上。 2.把串行传输线一头插在计算机任一串口上，另一头插在实验仪的串口上。 3.打开QTD--III组合机构实验仪上的电源，此时带有LED数码管显示面板上将显示“0”。 4.打开个人计算机数据采集软件。 5.启动机构，在机构电源接通前将电机调速电位器逆时针旋转至最低速位置，然后接通电源，并顺时针转动电位器，使转速逐渐加至所需的值（否则易烧坏保险丝，甚至损坏调速器），显示面板上实时显示曲柄轴的转速。 6.机构运转正常后，就可在计算机上进行操作了。 7.将先熟悉系统软件的界面及各项操作的功能。 8.选择好串口，并点击“数据系集”。在弹出的采样参数设置区内选择相应的采样方式和采样常数。（你可以选择是定时采样方式，采样的时间常数有10个选择档（分别是：2 ms ，5ms，10 ms，15 ms，20 ms，25 ms，30 ms，35 ms，40 ms，50 ms），比如选25 ms，你也可以选择定角采样方式，采样的角度常数有5个选择档（分别是：2度，4度，6度，8度，10度），比如选择4度。不用写在实验报告上） 9.按下“采样”按键，开始采样。（请等若干时间，此时测试仪就在接收到PC机的指令进行对机构运动的采样，并回送采集的数据给PC机，得到运动的位移值等数据，不用写在实验报告上）。 10.当采样定成，在“数据显示区”内显示采样的数据，记录数据，并绘制位移、速度和加速度曲线。 五、实验数据及处理 表1 实验数据 绘制曲线： 六、参考文献
齐齐哈尔大学普通高等教育 机械原理课程设计 题目题号：插床导杆机构位置3的设计 学院：机电工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师 成绩： 2013 年7月 2 日
目录 一、工作原理 二、设计要求 三、设计数据 四、设计内容及工作量 五. 设计计算过程 (一). 方案比较与选择 (二). 导杆机构分析与设计 1.机构的尺寸综合 2. 导杆机构的运动分析
一、工作原理： 插床机械系统的执行机构主要是由导杆机构和凸轮机构组成。下图为其参考示意图，电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动曲柄2转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块6沿导路y —y 作往复运动，以实现刀具的切削运动。刀具向下运动时切削，在切削行程H 中，前后各有一段0.05H 的空刀距离，工作阻力F 为常数；刀具向上运动时为空回行程，无阻力。为了缩短回程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴O 2上的凸轮驱动摆动从动件D O l 8 和其它有关机构（图 中未画出）来完成的。 二、设计要求： 电动机轴与曲柄轴2平行，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允 许曲柄2转速偏差为±5％。要求导杆机构的最小传动角不得小于60o ；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件8的升、回程运动规律均为等速运动。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。
三、插床导杆机构设计数据 四、设计内容及工作量： 1、根据插床机械的工作原理，拟定2～3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。 2、根据给定的数据确定机构的运动尺寸, ()4 6.0~5.0BO BC l l =。要求用图解法设计，并将 设计结果和步骤写在设计说明书中。 3、导杆机构的运动分析。分析导杆摆到两个极限位置及摆到与机架O 2O 4位于同一直线位置时，滑块6的速度和加速度。 4、凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮机构的基本尺寸（基圆半径r o 、机架8 2 O O l 和滚子半径r b ），并将运算结果写在说明书中。用几何法画出凸轮机构的实际廓线。 5、编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。 6、按1：2绘制所设计的机构运动简图。
7、机构运动简图 8、计算机构的自由度 F=3×5－2×7=1 五、用解析法作导杆机构的运动分析 如图所示，先建立一直角坐标系，并标出各杆矢量及其方位角。其中 共有四个未知量3θ、4θ、3S 、E S 。为求解需建立两个封闭的矢量方程， 为此需利用两个封闭的图形O 3AO 2O 3及O 3BFDO 3，由此可得：
→ →→ → → →→+=+=+E S L L '6 4L3S3L1L6 并写成投影方程为： ’6 4433E 4433116331133L sin L sin L 0S cos L cos L sin sin cos cos =+=-++==θθθθθθθθL L S L S 由上述各式可解得：
4 433E 3 1 1343 3641 11 163cos L cos L S cos cos L S L sin L L arcsin cos L sin L L arctan θθθθθθθθθ?+?=?= ?-=??+=? 由以上各式即可求得3θ、4θ、3S 、E S 四个运动变量，而滑块的方位角 2θ=3θ。 然后，分别将上式对时间取一次、二次导数，并写成矩阵形式，及得一下速度和加速度方程式。 ????????????//-=?????? ????????????????????-?00 cos sin S 0cos L cos L 0 1sin L -sin L -000cos S sin 00sin S -cos 11 1114334 433443333333θθθθθθθθ θθL L w v w w E =?????? ????????????????????-??E αααθθθθθθ θθ4334 4334433333333 S 0cos L cos L 0 1sin L -sin L -000cos S sin 00sin S -cos ????????????//-+????? ? ???????? ---? ? 00sin cos 0sin w L -s w L -00c w L -cos w L -0 00sin w S -cos cos 00cos w S sin S -sin 11111114443334443333333333 3333333θθθθθθθθθθθθw L w L w in os S w w 而2w =3w 、2α=3α
第8章 四杆机构设计补充题 1 图示四杆机构中，已知：L BC =50mm, L DC =35mm, L AD =30mm, 试问：(１)．若此机构为曲柄摇杆机构，且ＡＢ杆为曲柄， L ＡＢ最大值 为多少？ (２)．若此机构为双曲柄机构， L ＡＢ最大值为多少？其取值范围？(３)．若此机构为双摇杆机构， L ＡＢ最大值为多少？其取值范围？(４)．若 L ＡＢ＝１５ｍｍ该机构的行程速比系数Ｋ＝？θ＝？ 最小传动角γ ｍｉｎ＝？（用作图法在图上量取） 2 试根据铰链四杆机构的演化原理，由曲柄存在条件推导图示偏置导杆机构成为转动导杆机 构的条件。 3在图示的导杆机构中，已知L AB =40mm ，试问： （1）若机构成为摆动导杆机构时，的L AC 的最小值为多少？ （2）AB 为原动件时，机构的传动角γ为多大？ （3）若L AC =50mm ，L AB 的最小值为多少？ （4）该机构的极位夹角θ。(在b 图上画) A C D c 题1图 题2图 （a ）图
3 试设计一脚踏轧棉机的曲柄四杆机构 ，如要求踏板CD 能离开水平位置上下各摆 10°，且mm l CD 500=，mm l AD 1000=，试求:：BC AB l l ,。 4 设计一铰链四杆机构，已知其摇杆的长度L CD =75mm , 行程速比系数K=1. 5 , 机架 L AD =100mm ，摇杆的一个极限位置与机架间的夹角φ=45 °。求曲柄 L AB 的长度和连杆L BC 的长度。 5设计一铰链四杆机构，已知其摇杆的长度L CD =150mm , 行程速 比系数K=1 , 摇杆的一个极限位置与机架的间的角度Φ'=30 ° Φ " = 90 ° ，求曲柄的长度 L AB 和连杆的长度L BC 6设计一曲并滑块机构。已知滑块的行程速比系K=1.5，滑块的冲程 L C1C2 =50mm ，导路的偏距e=20mm ，求曲柄 L AB 的长度和连杆L BC 的长度。 ] 7 如图所示，设已知碎矿机的行程速比系数K=1.25 ，颚板长度L CD =300mm ] 颚板摆角 φ=35°，曲柄长度 L CD 的长度，并验算最小传动 C 1 C 2 题3图 题4图 题6示意图 B C φ" 题5图 A B C D B 2 C 2 B 1 C 1 Ⅰ Ⅱ
曲柄导杆机构的建模与仿真 目录 一、曲柄导杆机构的设计要求 (1) 二、曲柄导杆机构的建模 (1) 三、仿真机构模型并测量获取导杆角度、角速度和角加速度的 变化规律 (2) 四、根据仿真分析结果，计算机构的行程速比系数 (5) 学习体会 (6)
一、曲柄导杆机构的设计要求 图1所示为一曲柄导杆机构。已知曲柄长为a= 100mm ，曲柄回转中心A 与导杆摆动件中心C 的距离为b= 200mm 。曲柄以1ω= 36() S ?的角速度匀速转动。 （1）建立该曲柄导杆机构的虚拟样机模型； （2）仿真机构的虚拟样机模型，并测量获取导杆角度、角速度和角加速度的变化规律； （3）试根据仿真分析结果，计算求取机构的行程速比系数。 图1-1 曲柄导杆机构 二、曲柄导杆机构的建模 根据题目所给条件，在ADAMS 中建立曲柄导杆机构的模型，建模完成后如下图
图2-1 模型创建完成 三、仿真机构模型并测量获取导杆角度、角速度和角加速度的变化规律 模型建立完毕后，通过对曲柄添加角速度进行仿真，仿真过程如下图：
通过仿真得到导杆角度、角速度和角加速的变化规律如下图： 图3-1 导杆角度随时间的变化规律 图3-2 导杆角速度随时间变化规律
图3-3导杆角加速度随时间变化规律 对应的导杆角度、角速度、角加速度随曲柄角度的变化规律如下图： 图3-4导杆角度随曲柄角度的变化规律
图3-5导杆角速度随曲柄角度的变化规律 图3-6导杆角加速度随曲柄角度的变化规律 四、根据仿真分析结果，计算机构的行程速比系数 分析图3-5可知，当1x = 210?、2x = 330?时，对应的纵坐标1y = 2y = 0。即， 当210?< x < 330?时，摇杆顺时针摆动； 当0?< x <210?或 330?< x <360?时，摇杆逆时针摆动。 又由于曲柄的角速度恒定，故由机械原理相关知识得：
7、机构运动简图 8、计算机构的自由度 F=3×5－2×7=1 五、用解析法作导杆机构的运动分析 如图所示，先建立一直角坐标系，并标出各杆矢量及其方位角。其中 共有四个未知量3θ、4θ、3S 、E S 。为求解需建立两个封闭的矢量方程， 为此需利用两个封闭的图形O 3AO 2O 3及O 3BFDO 3，由此可得：
→ →→ → → →→+=+=+E S L L '6 4L3S3L1L6 并写成投影方程为： ’6 4433E 4433116331133L sin L sin L 0S cos L cos L sin sin cos cos =+=-++==θθθθθθθθL L S L S 由上述各式可解得：
4 433E 3 1 1343 3641 11 163cos L cos L S cos cos L S L sin L L arcsin cos L sin L L arctan θθθθθθθθθ?+?=?= ?-=??+=? 由以上各式即可求得3θ、4θ、3S 、E S 四个运动变量，而滑块的方位角 2θ=3θ。 然后，分别将上式对时间取一次、二次导数，并写成矩阵形式，及得一下速度和加速度方程式。 ????????????//-=?????? ????????????????????-?00 cos sin S 0cos L cos L 0 1sin L -sin L -000cos S sin 00sin S -cos 11 1114334 433443333333θθθθθθθθ θθL L w v w w E =?????? ????????????????????-??E αααθθθθθθ θθ4334 4334433333333 S 0cos L cos L 0 1sin L -sin L -000cos S sin 00sin S -cos ????????????//-+????? ? ???????? ---? ? 00sin cos 0sin w L -s w L -00c w L -cos w L -0 00sin w S -cos cos 00cos w S sin S -sin 11111114443334443333333333 3333333θθθθθθθθθθθθw L w L w in os S w w 而2w =3w 、2α=3α
XXX 曲柄摇杆机构设计方法作者姓名：XXXX 专业名称：机械工XXXX及自动化指导教师：XXXX讲师
摘要 曲柄摇杆机构中构件的运动样式多样，可以实现给定运动规律或运动轨迹且承载能力高、耐磨顺，制造简单，已于获得较高的制造精度，因此曲柄摇杆机构在各种机械仪器中获得广泛的应用。 本文针对曲柄摇杆机构的行XXXX速度变化速度系数和给定点的轨迹设计曲柄摇杆机构，通过深入分析机构的行XXXX数度比k、摇杆摆动角ψ、最小传动角，极为夹角和摇杆摆动角等运动性能参数与结构尺寸间的关系。通过引入曲柄固定铰链点的位置角建立了曲柄摇杆和机架长度关于θ和?的显示函数关系，通过解析法、几何作图法、和实验法设计曲柄摇杆机构。在此基础上研究机构设计的可能附加要求极其相应的设计方法为曲柄摇杆设计提供各种可能选项并对曲柄摇杆的急回特性和死点情况进行说明。 关键词:曲柄摇杆机构行XXXX速度系数摇杆摆动设计方法
Abstract The diversity of movement component in the crank rocker mechanism can achieve given amotion or motion trajectory and have the high bearing capacity, wear-resisting, simple manufacture,and higher manufacturing accuracy. therefore ,the crank rocker mechanism is widely used in various mechanical instrument. In view of the crank rocker mechanism of velocity fluctuation velocity coefficient and the design of crank rocker mechanism by track point, Analysis the mechanism of the stroke number ratio K ,the rocker swing angle minimum transmission angle, extremely angle and rocker swing angle motion parameter and t he relationship between structure size deeply. Introduced the crank fixed hinge point position angle of crank rocker and the frame length on and display function is built, by the analytic method, the geometric drawing method, the design of crank rocker mechanism and experimental method. On the basis of the research on the design method of mechanism design may have additional requirements and other extremely corresponding , various possible options and the crank rocker quick return characteristics and the dead are described for crank and rocker design. Key words: crank,rocker,travel speed,design
1. 导杆机构的设计及运动分析 已知 行程速度变比系数（行程速比系数）K ，滑块5的冲程H ，中心距3 2O O l ,比值BC l /B O l 3, 各构件的重心S 的位置，曲柄每分钟的转速n1. 要求 设计导杆机构，作机构两个位置的速度多边形和加速度多边形，作滑块的运动线图，以上的内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。 1.1导杆机构的设计 1.1.1曲柄O 2A 长度的确定 根据已知条件K=2，有 K=（180°+θ）/（180°-θ） 则θ=60° 而又有曲柄此时是在1或9位置 所以O 2A ⊥O 3A 因而O 2A=75mm 1.1.2连杆中O 3B 大小的确定 曲柄由1位置运动到11位置时连杆 O 3B 推动滑块5向下运动。由于滑块5在 竖直位置上滑动了 2 H 的长度，所以依据 他们的几何关系有：B 点在竖直位置上运行了 2 H 的长度 即BC= 2 H =50mm 所以O 3B=2BC=100mm 1.1.3倒槽距支座O 3的水平距离 由于y-y 位于B 点所画圆弧的平分线上 所以有DE=EF 又根据机构的位置关系与几何关系,有 ∠DO 3B=30°,BD ⊥DO 3 所以DO 3=O 3Bcos30°=86.6mm 又O 3B= O 3F 所以x=DE+ DO 3=93.3mm
1.2作机构的运动简图 选取长度比例尺u l =0.001 mm m ,将所分配的两个曲柄位置（1位置和11位置）作出机构 的运动简图。如图纸I 所示 1.3作速度、加速度多边形 1.3.1速度大小与方向的计算 以1位置进行计算 由n1=60r/min,有ω=6.28rad/s,V A2 = ωO 2A=.471m/s 由运动合成原理可知，有 V A2 = V A2A3 + V A3 方向√ √ √ 大小√ ？ ？ 所以V A2A3= V A2=0.471m/s ，V A3=0m/ 因而ω3=0rad/s,V S3=0m/s 又以B 点为基点，由基点法有 V C = V B + V BC 方向√ √ √ 大小？ 0 ？ 所以V C =0m/s ，V BC =0m/s 1.3.2加速度大小与方向的计算 同样以1位置进行计算 a n A 2+a t A 2 = a A A 32+a n A 3+a t A 3+a K A A 32 方向√ √ √ √ √ ？ 大小√ 0 ？ √ ？ ？ 根据上式，由于a K A A 32=2ω3 V A2A3 =0m/s a n A 2= O 2A ω2=2.96m/s 2 a t A 2 = O 2A α=0m/s 要使上式成立，则必须有 a t A 3= a n A 2 =2.96m/s 2 所以构件3的角加速度ε，有 ε=a t A 3/ O 3A=22.8m/s 2
平面连杆机构设计方案 1平面连杆机构的运动分析 1.1 机构运动分析的任务、目的和方法 曲柄摇杆机构是平面连杆机构中最基本的由转动副组成的四杆机构，它可以用来实现转动和摆动之间运动形式的转换或传递动力。 对四杆机构进行运动分析的意义是：在机构尺寸参数已知的情况下，假定主动件（曲柄）做匀速转动，撇开力的作用，仅从运动几何关系上分析从动件（连杆、摇杆）的角位移、角速度、角加速度等运动参数的变化情况。还可以根据机构闭环矢量方程计算从动件的位移偏差。上述这些内容，无论是设计新的机械，还是为了了解现有机械的运动性能，都是十分必要的，而且它还是研究机械运动性能和动力性能提供必要的依据。 机构运动分析的方法很多，主要有图解法和解析法。当需要简捷直观地了解机构的某个或某几个位置的运动特性时，采用图解法比较方便，而且精度也能满足实际问题的要求。而当需要精确地知道或要了解机构在整个运动循环过程中的运动特性时，采用解析法并借助计算机，不仅可获得很高的计算精度及一系列位置的分析结果，并能绘制机构相应的运动线图，同时还可以把机构分析和机构综合问题联系起来，以便于机构的优化设计。 1.2 机构的工作原理 在平面四杆机构中，其具有曲柄的条件为： a.各杆的长度应满足杆长条件，即： 最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和。 b.组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆，且其最短杆为连架杆或机架（当最短杆为连架杆时，四杆机构为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，则为双曲柄机构）。 在如下图1所示的曲柄摇杆机构中，构件AB为曲柄，则B点应能通过曲柄与连杆两次共线的位置。
1.3 机构的数学模型的建立 1.3.1建立机构的闭环矢量位置方程 在用矢量法建立机构的位置方程时，需将构件用矢量来表示，并作出机构的封闭矢量多边形。如图1所示，先建立一直角坐标系。设各构件的长度分别 为L1、L2 、L3 、L4 ，其方位角为、、、。以各杆矢量组成 一个封闭矢量多边形，即ABCDA。其个矢量之和必等于零。即： 式1 式1为图1所示四杆机构的封闭矢量位置方程式。对于一个特定的四杆机构，其各构件的长度和原动件2的运动规律，即为已知，而 =0，故由此矢量方 程可求得未知方位角、。 角位移方程的分量形式为： 式2
