机械原理第六章 连杆机构

机械原理课程设计六杆机构运动与动⼒分析⽬录第⼀部分：六杆机构运动与动⼒分析⼀．机构分析分析类题⽬ 3 1分析题⽬ 32.分析内容 3 ⼆．分析过程 4 1机构的结构分析 42.平⾯连杆机构运动分析和动态静⼒分析 53机构的运动分析8 4机构的动态静⼒分析18 三．参考⽂献21第⼆部分：齿轮传动设计⼀、设计题⽬22⼆、全部原始数据22三、设计⽅法及原理221传动的类型及选择22 2变位因数的选择22四、设计及计算过程241.选取两轮齿数242传动⽐要求24 3变位因数选择244.计算⼏何尺⼨25 五．齿轮参数列表26 六．计算结果分析说明28 七．参考⽂献28第三部分：体会⼼得29⼀.机构分析类题⽬3（⽅案三）1.分析题⽬对如图1所⽰六杆机构进⾏运动与动⼒分析。

各构件长度、构件3、4绕质⼼的转动惯量如表1所⽰，构件1的转动惯量忽略不计。

构件1、3、4、5的质量G1、G3、G4、G5，作⽤在构件5上的阻⼒P⼯作、P空程，不均匀系数δ的已知数值如表2所⽰。

构件3、4的质⼼位置在杆长中点处。

2.分析内容（1）对机构进⾏结构分析；（2）绘制滑块F的运动线图（即位移、速度和加速度线图）；（3）绘制构件3⾓速度和⾓加速度线图（即⾓位移、⾓速度和⾓加速度线图）；（4）各运动副中的反⼒；（5）加在原动件1上的平衡⼒矩；（6）确定安装在轴A上的飞轮转动惯量。

图1 六杆机构⼆.分析过程：通过CAD制图软件制作的六杆机构运动简图：图2 六杆机构CAD所做的图是严格按照题所给数据进⾏绘制的。

并机构运动简图中活动构件的序号从1开始标注，机架的构件序号为0。

每个运动副处标注⼀个字母，该字母既表⽰运动副，也表⽰运动副所在位置的点，在同⼀点处有多个运动副，如复合铰链处或某点处既有转动副⼜有移动副时，仍只⽤⼀个字母标注。

见附图2所⽰。

1.机构的结构分析如附图1所⽰，建⽴直⾓坐标系。

机构中活动构件为1、2、3、4、5，即活动构件数n=5。

习题参考答案第二章机构的结构分析2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。

设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。

试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。

4351 2解答：原机构自由度F=3⨯3- 2 ⨯4-1 = 0，结构均可：1为滚子；2为摆杆；3为滑块；4为滑杆；5为齿轮及凸轮；6为连杆；7为齿轮及偏心轮；8为机架；9为压头。

试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。

O齿轮及偏心轮ωA齿轮及凸轮BEFDC压头机架连杆滑杆滑块摆杆滚子解答：n=7; P l =9; P h =2，F=3⨯7-2 ⨯9-2 = 12-6 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。

解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=3⨯7-2 ⨯9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束b) n=5; P l =6; P h =2，F=3⨯5-2 ⨯6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束b)a)A EMDFELKJIFBCCDBA2-7 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。

BDCA(a)CDBA(b)解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=3⨯4-2 ⨯5-1=1 A 处存在复合铰链b) n=6; P l =7; P h =3，F=3⨯6-2 ⨯7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链2-8 试计算图2-44所示刹车机构的自由度。

并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。

解答：① 当未刹车时，F=3⨯6-2 ⨯8=2② 在刹车瞬时，F=3⨯5-2⨯7=1，此时构件EFG 和车轮接触成为一体，位置保持不变，可看作为机架。

③ 完全刹死以后，F=3⨯4-2⨯6=0，此时构件EFG 、HIJ 和车轮接触成为一体，位置保持不变，可看作为机架。

机械原理课程设计说明书设计题目：六杆机构运动分析学院：工程机械学院专业：机械设计制造及其自动化班级：25041004设计者：25041004指导老师：张老师日期：2013年01月07日目录1.课程设计题目以及要求————————————————————32.运用辅助软件对结构进行结构分析———————————————43.数据收集以及作图———————————————————————114.总结————————————————————————————17六杆机构运动分析1、分析题目对如图5所示的六杆机构进行运动与动力分析，各构件长度、滑块5的质量G 、构件1转速n1、不均匀系数δ的已知数据如表5所示。

2、分析内容（1）对机构进行结构分析：（2）绘制滑块D 的运动线图（即位移、速度和加速度线图）：（3）绘制构件3和4的运动线图（即角位移、角速度和角加速度线图）： （4）绘制S4点的运动轨迹。

图5表5方案号L CDmmL ECmmymm L AB mm L CS4 mm n 1r/mi n1 975 360 50 250 400 23.52 975 325 50 225 350 33.53 9003005020030035（一）对机构进行结构分析选取方案三方案号L CDmm L ECmmymmL ABmmL CS4mmn 1r/mi n3 900 300 50 200 300 35对六杆机构进行运动分析：（1）原始数据的输入：（2）基本单元的选取及分析：（3）各点运动参数:（4）长度变化参数（5）各构件角运动参数：（二）滑块D的运动线图（位移-速度-加速度线图）：（三）构件3的运动线图（角位移-角速度-角加速度线图）：（四）构件4的运动线图（角位移-角速度-角加速度线图）：（五）S4点的运动轨迹：（六）数据收集以及作图（1）滑块D 点x 、y 方向的运动参数如表6.1所示表6..1由上表可以得到D 点运动线图如图6.1所示图6.1位置 0123456789101112位 移X 1188.097 1187.376 1058.394 848.5281 680.2758 607.9142 606.0113 651.5314 734.6896 848.5281 980.0058 1105.089 1188.097 Y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 速 度X 332.4289 -434.0533 7293.698 -1466.08 -831.5157 -222.7902 169.5616 457.6898 699.4701 879.648 933.0263 776.3062 332.4289 Y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 加 速度X -4255.382 -6281.231 -4679198 2533.081 4920.073 3387.318 2265.425 1834.254 1530.378 911.9092 -264.7796 -2020.469 -4255.382 y 0（2）构件3的运动参数如表6.2所示表6.2位置0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12角位移φ14.03624 -16.10211 -50.93532 -90 230.9353 196.1021 165.9638 139.1066 114.1333 90 65.86674 40.89339 14.03624角速度ω-3.4496 -3.947138 -4.561904 -4.886933 -4.561904 -3.947138 -3.4496 -3.1416 -2.981412 -2.93216 -2.981412 -3.1416 -3.4496角加速度ɛ-2.789002 -4.130385 -3.972855 -6.092957 3.972855 4.130385 2.789002 1.582846 0.7038764 2.368942 -0.703876 -1.582846 -2.789002由上表得构件3的运动线图如图6.2所示图6.2（3）构件4的运动参数如表6.3所示表6.3位置0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 φ-4.63715 5.304571 14.99956 19.471122 14.99956 5.304571 -4.63715 -12.60438 -17.70998 -19.47122 -17.70998 -12.60438 -4.63715 角位移ω 1.119198 1.269533 0.992103 1.253846 -0.9921031 -1.269533 -1.119198 -0.8111576 -0.4265414 -1.775216 0.4265414 0.1811158 1.119198 角速度ɛ 1.768468 0.031558 -4.448388 -8.443604 -4.448388 0.031558 1.768468 2.468482 2.88811092 3.039697 2.881092 2.468482 1.768468 角加速度由表6.3参数可得构件4的运动线图如图6.3所示图6.3（4）S4点x、y方向的运动参数如表6.4所示表6.4位置0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12位移X 590.0608 586.9459 478.8375 282.8427 100.7192 10.48452 7.975251 65.99134 163.1245 282.8427 408.4406 519.5487 590.0608 Y 48.50713 -55.47002 755.287 -200 -155.287 -55.47002 48.50713 130.9307 182.5194 200 182.5194 130.9307 48.50713速度X 278.1398 -363.6323 -1139.637 -1466.08 -985.5764 -293.2113 223.8507 563.8953 777.3222 879.648 855.1742 670.1007 278.1398 Y -669.3207 -758.4576 -574.98 -8.42273 574.98 758.4576 669.3207 474.9653 243.7962 7.905602 -243.7962 -474.9653 -669.3207加速度X -3592.063 -5316.593 -4799.736 844.3604 4920.073 4351.956 2928.744 1896.326 1108.512 303.9697 -686.6455 -1958.397 -3592.063 y -1118.368 70.54837 2730.937 4776.623 2730.937 70.54837 -1118.368 -1531.544 -1679.939 -1719.512 -1679.939 -1531.544 -1118.368（七）总结：六杆机构的运动分析相比课本上的平面四杆机构来说难度大些，而且是用辅助软件进行运动分析，这看起来似乎难度更大。

连杆机构工作原理
连杆机构是一种常见的机械传动装置，它由连杆和连接轴构成。

连杆机构的工作原理是通过连杆的运动，将输入轴的旋转运动转化为输出轴的线性运动或者输出轴的旋转运动。

连杆机构的工作原理可以分为两种基本类型：摇杆机构和滑块机构。

摇杆机构是由一个固定的连接轴和一个可以围绕连接轴旋转的连杆组成。

当输入轴旋转时，连杆会随之旋转，通过连杆的转动将旋转运动转化为线性运动或者旋转运动。

滑块机构是由一个固定的连接轴和一个可以沿连接轴滑动的连杆组成。

当输入轴旋转时，连杆会沿着连接轴滑动，通过连杆的滑动将旋转运动转化为线性运动或者旋转运动。

连杆机构的工作原理可以应用在各种机械装置中。

例如，在汽车发动机中，连杆机构将活塞的上下线性运动转化为旋转运动，从而驱动曲轴旋转；又如，在四连杆机构中，通过连杆的转动将输入轴的旋转运动转化为输出轴的直线运动。

总的来说，连杆机构通过连杆的旋转或者滑动，实现了不同轴之间的运动转换，从而实现了机械装置的工作。

它是机械传动领域中一种重要的基本装置，应用广泛。

项目设计设计过程1.根据市场需求选题2.调研论证3.确定目标，规格4.技术参数5.构思，创新设计6.分析比较7.确定方案8.详细设计9.制作模型和试验10.投产设计题目•自选创新设计题目•对生活环境中机构的巧妙应用的分析与研究•对机构动分析编制比较通用性的程序•提供一种机构的运动仿真程序选作，三人一组，自愿组合，每人在组中的人物，提交详细的报告，学期末展示，成绩加5分参考题目•窗户开关机构，包括立式窗，前后推式，上下推式，蓬式窗•公共汽车车门控制机构•健身器•自行车变速机构，刹车机构•窗帘控制机构对问题描述，设计问题，实现的功能，解决方案等，性能分析，力作用点，机械增益等优缺点，改进建议等。

平面连杆机构及其设计§1 连杆机构的应用与分类含有不与机架构成运动副的构件的机构该构件称为连杆与机架构成运动副的构件为连架杆什么是连杆机构？曲柄摇杆机构曲柄导杆机构曲柄滑块机构连杆机构的特点1.低副机构，结构简单（低副机构：面接触，便于润滑，易于加工）2.可以实现多种功能（位置、函数、轨迹）3.动力学特性需要改善（平面复合运动）4.设计复杂简单问题设计可试凑复杂问题尚无成熟设计方法本章介绍连杆机构的性质及简单的设计问题1.连杆机构的基本型式曲柄摇杆机构曲柄：能整周回转的连架杆摇杆：不能整周回转的连架杆周转副：两构件能整周回转相对运动的转动副摆转副：两构件不能整周回转的转动副曲柄存在条件？曲柄存在条件：能整周回转的连架杆在△BCD 中(d-a)+b>c a+c<b+d(d-a)+c>b a+b<c+d在下图中a+d<b+c a+d<b+c所以（1）a为最短杆（构件）与机架相邻（2）最短杆加最长杆小于另外两杆之和grashof运动链当满足最短杆加最长杆小于等于另外两杆之和时固定最短杆为机架得到双曲柄机构固定最短杆相邻杆为机架得到曲柄摇杆机构固定最短杆对面杆为机架得到双摇杆机构变机架演示当最短杆加最长杆大于另外两杆之和时只能得到双摇杆机构曲柄滑块机构存在曲柄的几何条件AB 杆到达AB 1位置直角三角形B 1DC 1a ≤b-eAB 杆到达AB 2位置，同理：b ≥a+eb ≥a-e曲柄滑块机构存在曲柄的几何条件为：2 .平面四杆机构的演化（1）改变尺寸的演化过程曲柄滑块机构正弦机构曲柄摇杆机构(Grashof)曲柄摇杆机构(Grashof)双摇杆机构(non-Grashof)曲柄摇杆机构（2）改变机架（全铰链四杆机构）变机架演示雷达天线操纵机构鄂式破碎机变机架演示双曲柄机构刮板泵惯性筛传动机构平行四杆机构机车车轮联动机构铲斗提升机构双摇杆机构鹤式起重机摇头扇（3）改变机架（含移动副的四杆机构）曲柄滑块机构曲柄滑块变机架演示曲柄滑块变机架演示冲床演示小型刨床主体机构摆动导杆机构牛头刨床主体机构曲柄滑块变机架演示曲柄摇块机构移动导杆机构（4）运动副形状与尺寸的变异曲柄与偏心轮动画曲柄与双偏心轮动画§2平面四杆机构的基本特性1 急回运动与行程速比系数曲柄摇杆机构工作行程（正行程）：K= ϕ1/ ϕ2=(π+θ)/(π-θ)θ极位夹角ω1= constant主动件转过ϕ1，从动件转过ψ回程（反行程）：主动件转过ϕ2，从动件转过ψ从动件正行程与反行程ψ相同行程速比系数K例1：对心曲柄滑块机构θ极位夹角：曲柄与连杆共线的两个位置夹的锐角例2：偏置曲柄滑块机构例2：曲柄导杆机构改变原动件运动方向可使机构快进幔回。

机械原理连杆
连杆是机械原理中的一个重要组成部分，它通常是由两个或多个杆件组成的。

连杆可以将旋转运动转化为直线运动，或者将直线运动转化为旋转运动。

它在许多机械装置中被广泛应用，如发动机、发电机、汽车零部件等。

连杆的工作原理是基于杆件的运动约束，其运动能够满足特定的几何关系。

一般来说，连杆可以分为滑动连杆和转动连杆两种类型。

滑动连杆是指其中至少有一个杆件进行直线滑动运动的连杆。

在滑动连杆中，一端通常是固定的，而另一端可以在轴承的支持下做直线滑动。

通过改变杆件的长度或角度，可以实现连杆的运动控制。

转动连杆是指其中所有杆件都进行旋转运动的连杆。

在转动连杆中，两个杆件通过一个固定的转轴连接，从而实现转动运动。

通过改变杆件的长度或角度，可以实现连杆的运动控制。

连杆具有很多的应用，其中最常见的是作为曲柄连杆机构。

曲柄连杆机构是一种将旋转运动转化为直线运动的装置，广泛应用于发动机、泵、压缩机等领域。

在曲柄连杆机构中，连杆的长度和角度决定了输入转动运动的幅度和速度。

此外，连杆还可以用于构建机械传动系统，如齿轮传动、皮带传动等。

连杆在这些传动系统中起到了传递运动和力量的作用，实现了机械装置的正常工作。

总而言之，连杆是机械装置中非常重要的一个部件，它可以将旋转运动转化为直线运动，或者将直线运动转化为旋转运动。

通过改变连杆的长度和角度，可以实现连杆的运动控制，从而实现机械装置的正常工作。

机械原理连杆机构的应用1. 引言机械原理是工程学中的一门基础课程，它研究的是机械工程中各种机械部件运动与力学性能的基本原理和方法。

连杆机构是机械原理中的一个重要内容，它由多个刚体连接而成，用于将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动。

本文将探讨连杆机构的应用领域及其在一些具体行业中的运用。

2. 连杆机构的基本原理连杆机构由连杆和连杆的连接副构成，常见的连杆有曲柄、摇杆、滑块等。

连杆机构的运动特点主要包括以下几个方面： - 连杆的长度和角度决定了机构的运动轨迹； - 连杆可以传递和转换动力； - 连杆的长度和角度对机构的性能和运动速度有影响； - 通过改变连杆的连接方式和结构，可以实现不同的运动规律和功能。

3. 连杆机构的应用领域连杆机构作为一种基本的运动转换机构，在工程学中有广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域：3.1 汽车工业连杆机构在汽车工业中起着关键作用，主要应用于发动机和悬挂系统。

在发动机中，连杆机构将活塞的上下运动转化为曲轴的旋转运动，从而驱动汽车前进。

而在悬挂系统中，连杆机构用于连接车轮和车身，通过调节连杆的长度和角度来实现车身的稳定性和操控性。

3.2 机械制造在机械制造领域，连杆机构常常用于实现复杂的运动转换和工艺操作。

例如，在机床加工中，连杆机构能够将旋转运动转化为直线运动，实现工件的切削加工。

此外，连杆机构还被广泛运用于起重机械、输送设备等工程机械的设计和制造过程中。

3.3 机器人领域机器人是现代工业生产中不可或缺的一部分，而连杆机构在机器人的运动机构中占有很重要的地位。

机器人的各种关节和手臂动作都是通过引入连杆机构实现的，使得机器人能够具备多自由度的灵活运动，从而适应不同的工作环境和任务。

3.4 传输系统连杆机构在传输系统中也有广泛的应用。

比如，在工业生产中，连杆机构可以用来传输物料，实现物料的输送、分拣和定位等功能。

此外，连杆机构还可以应用于流水线装配系统、飞行器起落架等领域。