曲柄滑块机构的运动分析及应用

曲柄滑块机构的运动精度分析与计算宋亮;赵鹏兵【摘要】曲柄滑块机构是一种典型的四连杆机构,尽管设计时理论计算可以达到很高的精度,但是由于构件的制造误差及运动副的配合间隙等因素,会使机构在运动中产生输出误差,有时还会显著超出机构设计的允许误差.依据概率统计的相关理论进行机构设计,即考虑构件制造尺寸的随机误差,以保证机构运动的精度在允许的误差范围内.利用MATLAB进行仿真计算和实例研究,得出了理论设计和精度分析的计算结果.该方法准确、效率高、而且适合其它类型的机构设计,具有较大的工程实际应用价值.%Slider-crank mechanism is a typical four-bar linkage, in spite of the high precision when it' s calculated theoretically. The manufacturing error and kinematic pair clearance of the components will lead to the output error during the motion of the mechanism. Sometimes,it will significantly exceed the tolerance of the design. According to the probability and statistics theory, the mechanism is designed, that' s considering the random error of the component to make sure that the motion accuracy is in the allowed error range. Utilizing MATLAB to simulate and calculate based on case studies. and the theoretical design and accuracy analysis are obtained. This method is accurate and very efficiently, it also can be used in other kind of mechanism design, and it has much more practical value in engineering.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)010【总页数】5页(P2201-2205)【关键词】曲柄滑块机构;运动学;概率设计;等影响法;精度分析【作者】宋亮;赵鹏兵【作者单位】海军装备部,西安,710043;西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安,710072【正文语种】中文【中图分类】TH112.1曲柄滑块机构是一种单移动副的四连杆机构，如图1和图2所示，分别为对心和偏心曲柄滑块机构。

目录1 引言1．1 选题的依据及意义·························································································（1）1．2 国内外研究概况及发展趋势··········································································（2）1．3 论文主要工作·······························································································（3）2 曲柄（导杆）滑块机构简介····································································（4）3 曲柄（导杆）滑块机构的运动学分析3．1 曲柄导杆滑块机构的运动分析······································································（5）3．1．1 机构装配的条件····················································································（6）3．1．2 建立数学模型·························································································（6）3．1．3 计算机辅助分析及其程序设计······························································（9）3. 2曲柄滑块机构的运动分析3．2．1 机构装配的条件·····················································································（25）3．2．2 建立数学模型·······················································································（25）3．2．3 计算机辅助分析及其程序设计·····························································（27）4 曲柄（导杆）滑块机构实验台装置设计4. 1 实验台结构·································································································（40）4.2 实验台硬件操作说明···················································································（41）4.3 用SolidWorks 2006实现实验台的立体图形················································（42）总结·········································································································（46）参考文献·········································································································（47）致谢·········································································································（48）1 引言1．1 选题的依据及意义1．曲柄（导杆）滑块机构定义曲柄滑块机构是铰链四杆机构的演化形式,由若干刚性构件用低副(回转副、移动副)联接而成的一种机构。

曲柄滑块的运动分析及其应用张再宇摘要：机械机构是社会实践活动中不可缺少的重要组成部分，曲柄连杆机构更是机械机构中不可或缺重要的组成部分；由此对曲柄连杆机构进行了研究，用曲柄和连杆来实现转动和移动相互转换的平面连杆机构，也称曲柄滑块机构。

曲柄连杆机构中与机架构成移动副的构件为滑块，通过转动副联接曲柄和滑块的构件为连杆，分别由曲柄连杆机构的结构特点、工作特点、设计难点，曲柄滑块机构的应用范围及其应用实例，以及曲柄连杆机构的最新动态，国内外研究现状进行了调查。

关键词：曲柄滑块；动力学运动分析；连杆引言：制造业是一个国家经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家的经济实力、科技水平和国防实力。

曲柄连杆机构是机械机构重要的组成部分。

曲柄连杆机构由于可以实现旋转运动与直线运动之间的变换，并可以实现急回运动，所以在机械设备中得到广泛的应用，如冲压机械、惯性筛、自动送料机构、冲床、剪床和往复活塞式发动机等。

随着机械工业化的发展，机械优化设计方法越来越受到设计者的重视，采用优化设计方法能有效地提高设计效率和设计的精度要求，而曲柄连杆又是现代机械设备常用的一种传动设备，本文对该机构进行了以下研究：1.曲柄连杆机构特点1.1曲柄连杆机构的工作特点与设计难点曲柄连杆机构是内燃机中的主要受力部件，曲柄连杆机构的工作环境非常恶劣，曲柄连杆机构面临的是高温、高压、高速、和化学腐蚀。

曲柄每转一周（二冲程内燃机）或者两周（四冲程内燃机）为一个变化周期。

实际上，内燃机的工况是不断变化的，特别是作为车用动力时。

因此，作用在曲柄连杆机构上的力是随着工况的不断变化而变化的。

内燃机的工况一般由转速和功率来衡量。

内燃机曲柄连杆机构的设计是为了解决工作过程中惯性力的平衡以及改进结构来减少活塞对汽缸壁的侧压力，并且降低内燃机内的振动，但内燃机工作环境的瞬变使得这些都非常困难。

在工作过程中，活塞顶部受力变化十分复杂，上下运动时活塞对汽缸壁产生很大的侧压力，这样就降低了内燃机的工作效率，活塞环也容易磨损；连杆做复杂的平面运动并且质量较大，平面运动产生的惯性力也不能忽视，连杆长度的微小变化也对机构产生很大的影响；曲轴飞轮的模态对内燃机的布置方式和工作场合的约束因素较多，设计难点较大。

研究生课程论文科目：是否进修生？是□ 否■偏置曲柄滑块机构的运动学分析摘要：综合利用函数法和矢量法，在ADAMS软件中对偏置式曲柄滑块机构进行了仿真和运动分析。

首先，通过函数法对偏置式曲柄滑块机构的运动特性进行分析，根据矢量法建立机构的运动学矩阵方程。

然后，介绍了ADAMS在偏置曲柄滑块机构运动学及动力学分析中的应用。

通过对偏置曲柄滑块进行仿真和分析，得到其运动曲线。

该方法的仿真形象直观，测量方便，在机械系统运动学特性分析中具有一定的应用价值。

关键词：偏置曲柄滑块；ADAMS；仿真；运动学Abstract: The article analyzes the simulation and kinetic characteristic of deflection slider-crank mechanism by the function and the vector method in ADAMS．The kinematic equation of the deflection slider-crank mechanism is established by vector method. The application of ADAMS in kinematics analysis of slider-crank mechanism is presented. The motion and dynamic curves of offset slider-crank by ADAMS/View is obtained. In the method, simulation is authentic, visualized and convenient in measurement. The result shows that the method is efficient and useful in the kinematic characteristics analysis of mechanism.Keyword: offset slider-crank mechanism ; ADAMS; simulation ; kinematic0.引言平面连杆机构是由若干个构件用低副(转动副、移动副)连接组成的平而机构，它不仅在众多工农业机械和工程机械中得到广泛应用，还应用于人造卫星太阳能板的展开机构、机械手的传动机构等。

机械原理课程机构设计实验报告题目：曲柄滑块机构的运动分析及应用小组成员与学号：泽陆(11071182)柯宇 (11071177)熊宇飞(11071174)保开 (11071183)班级： 1107172013年6月10日摘要 (3)曲柄滑块机构简介 (4)曲柄滑块机构定义 (4)曲柄滑块机构的特性及应用 (4)曲柄滑块机构的分类 (8)偏心轮机构简介 (9)曲柄滑块的动力学特性 (10)曲柄滑块的运动学特性 (11)曲柄滑块机构运行中的振动与平衡 (14)参考文献 (15)组员分工 (15)摘要本文着重介绍了曲柄滑块机构的结构，分类，用途，并进行了曲柄滑块机构的动力学和运动学分析，曲柄滑块机构的运动学特性分析，得出了机构压力表达式，曲柄滑块机构的运动特性分析，得出了滑块的位移、速度和加速度的运动表达式。

最后，对曲柄滑块机构运动中振动、平衡稳定性等进行了总结。

关键字：曲柄滑块动力与运动分析振动与平稳性ABSTRACTThe paper describes the composition of planar linkage, focusing on the structure, classification, use of a slider-crank mechanism and making the dynamic and kinematic analysis, kinematics characteristics of the crank slider mechanism analysis for a slider-crank mechanism, on one hand , we obtain the drive pressure of the slider-crank mechanism ,on the other hand,we obtain the expression of displacement, velocity and acceleration of movement. Finally, the movement of the vibration and balance stability of the crank slider mechanism are summarized.曲柄滑块机构简介曲柄滑块机构定义曲柄滑块机构是铰链四杆机构的演化形式,由若干刚性构件用低副(回转副、移动副)联接而成的一种机构。

曲柄滑块机构的运动分析及应用精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】机械原理课程机构设计实验报告题目：曲柄滑块机构的运动分析及应用小组成员与学号：刘泽陆(11071182)陈柯宇 (11071177)熊宇飞(11071174)张保开 (11071183)班级： 1107172013年6月10日摘要 (3)曲柄滑块机构简介 (4)曲柄滑块机构定义 (4)曲柄滑块机构的特性及应用 (4)曲柄滑块机构的分类 (8)偏心轮机构简介 (9)曲柄滑块的动力学特性 (10)曲柄滑块的运动学特性 (11)曲柄滑块机构运行中的振动与平衡 (14)参考文献 (15)组员分工 (15)摘要本文着重介绍了曲柄滑块机构的结构，分类，用途，并进行了曲柄滑块机构的动力学和运动学分析，曲柄滑块机构的运动学特性分析，得出了机构压力表达式，曲柄滑块机构的运动特性分析，得出了滑块的位移、速度和加速度的运动表达式。

最后，对曲柄滑块机构运动中振动、平衡稳定性等进行了总结。

关键字：曲柄滑块动力与运动分析振动与平稳性ABSTRACTThe paper describes the composition of planar linkage, focusing on the structure, classification, use of a slider-crank mechanism and making the dynamic and kinematic analysis, kinematics characteristics of the crank slider mechanism analysis for a slider-crank mechanism, on one hand , we obtain the drive pressure of the slider-crank mechanism ,on the other hand,we obtain the expression of displacement, velocity and acceleration of movement. Finally, the movement of the vibration and balance stability of the crank slider mechanism are summarized.曲柄滑块机构简介曲柄滑块机构定义曲柄滑块机构是铰链四杆机构的演化形式,由若干刚性构件用低副(回转副、移动副)联接而成的一种机构。

基于曲柄压力机中曲柄滑块机构的运动分析及其研究作者：林翠青来源：《数字技术与应用》2010年第07期[摘要]曲柄滑块机构广泛应用在诸多机械领域中,如活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等。

以压力机中的曲柄滑块为研究对象,针对滑块的速度v,位移s,加速度a,曲柄转角a的改变分析其运动特性,在压力机强度允许条件下,曲柄转角a及滑块许用负荷间的关系。

列举了常见的曲柄滑块机构的三种驱动形式的特点及应用场合。

[关键词]曲柄滑块机构压力机连杆冲压[中图分类号]TP391 [文献标识码]A [文章编号]1007-9416(2010)07-0067-021 引言压力机是冲床生产中最基本和应用最广泛的一种设备,以曲柄滑块机构作为工作机构。

利用传动系统把电动机的能量和运动传递给工作机构,通过滑块对模具施加压力,从而使毛坯产生塑性变形,可以完成板料的冲裁弯曲、浅拉深和成型等工序,即将曲柄的转动转化为滑块在直线上的往复运动,使滑块沿机身导轨上下往复运动,并直接承受上模传来的工艺反力,从而完成冲压过程。

2 曲柄滑块机构的运动规律分析和许用负荷曲线2.1 曲柄滑块机构的运动规律分析根据滑块与连杆的连结点B的运动轨迹是否位于曲柄旋转中心O和连结点B的连线上,将曲柄滑块机构分为结点正置,如图1(a)所示,以及结点偏置两种,结点偏置又有正偏置和负偏置之分。

当结点B的运动轨迹偏离OB连线位于曲柄上行侧时,称为结点正偏置,如图1(b)所示;当结点B的运动轨迹偏离OB连线位于曲柄下行侧时,称为结点负偏置,如图1(c)所示。

它们的受力状态和运动特性是有差异的,结点偏置机构主要用于改善压力机的受力状态和运动特性,从而适应工艺要求。

例如,负偏置机构,滑块有急回特性,其工作行程速度较小,回程速度较大,有利于冷挤压工艺,常在冷挤压机中采用。

正偏置机构,滑块有急进特性,常在平锻机中采用。

下面讨论常见的结点正置的曲柄滑块机构的运动规律。

当曲柄以角速度ω等速转动时,滑块的位移s、速度υ、加速度a是随曲柄转角α的变化而改变的。

《曲柄滑块机构》教学设计公开课教案教学设计第一章：曲柄滑块机构概述1.1 曲柄滑块机构的定义1.2 曲柄滑块机构的特点1.3 曲柄滑块机构的应用领域第二章：曲柄滑块机构的工作原理2.1 曲柄滑块机构的工作原理简述2.2 曲柄滑块机构的动力传递过程2.3 曲柄滑块机构的运动特性第三章：曲柄滑块机构的参数计算与设计3.1 曲柄滑块机构的主要参数3.2 曲柄滑块机构的参数计算方法3.3 曲柄滑块机构的设计原则与步骤第四章：曲柄滑块机构的优缺点分析4.1 曲柄滑块机构的优点4.2 曲柄滑块机构的缺点4.3 曲柄滑块机构的改进与发展方向第五章：曲柄滑块机构的应用案例分析5.1 曲柄滑块机构在机械设备中的应用案例5.2 曲柄滑块机构在自动化生产线中的应用案例5.3 曲柄滑块机构在其他领域的应用案例第六章：曲柄滑块机构的建模与仿真6.1 曲柄滑块机构的建模方法6.2 曲柄滑块机构的仿真软件介绍6.3 曲柄滑块机构建模与仿真的实践操作第七章：曲柄滑块机构的动态特性分析7.1 曲柄滑块机构的动态特性概述7.2 曲柄滑块机构的动力学建模方法7.3 曲柄滑块机构动态特性的分析与优化第八章：曲柄滑块机构的控制系统设计8.1 曲柄滑块机构控制系统的需求分析8.2 曲柄滑块机构控制系统的硬件选型与设计8.3 曲柄滑块机构控制系统的软件设计与实现第九章：曲柄滑块机构的实验与调试9.1 曲柄滑块机构实验设备与方法9.2 曲柄滑块机构实验过程与数据采集9.3 曲柄滑块机构实验结果分析与调试第十章：曲柄滑块机构的实际应用与前景展望10.1 曲柄滑块机构在工业生产中的应用案例10.2 曲柄滑块机构在科研领域的应用案例10.3 曲柄滑块机构的发展趋势与前景展望重点和难点解析一、曲柄滑块机构概述难点解析：理解曲柄滑块机构的基本概念，掌握其独特的运动特性和在不同领域的应用。

二、曲柄滑块机构的工作原理难点解析：深入理解曲柄滑块机构内部的动力传递和运动转换机制，以及如何实现复杂的运动轨迹。

曲柄滑块机构工作原理这种机构的工作原理可以用以下几个步骤来概括：1.曲柄旋转：曲柄是一个刚性的旋转轴，可以固定在机构的一端或者通过其他轴连接到外部动力源。

当曲柄开始旋转时，它将带动整个机构运动。

2.滑块往复：滑块是一个与曲柄配合的零件，它通常是一个平面状的零件，可以沿着一条直线轨道移动。

当曲柄旋转时，曲柄的运动将通过连接杆件传递给滑块，使得滑块产生往复运动。

3.连接杆件传递运动：连接杆件是用于连接曲柄和滑块的零件，通常由一个或多个杆件组成。

当曲柄旋转时，连接杆件将收到曲柄的转动动力，并将其传递给滑块。

连接杆件的长度和形状会影响滑块的运动规律。

4.滑块运动：滑块通过与曲柄和连接杆件的配合，实现直线往复运动。

在曲柄旋转的过程中，滑块先向远离曲柄的方向移动，然后再向曲柄靠近的方向移动，形成往复运动。

曲柄滑块机构的工作原理可以通过物理原理来解释。

当曲柄旋转时，滑块所受到的力会在滑块上产生一个正向或反向的加速度，使得滑块产生往复运动。

曲柄旋转的角度变化与滑块的位移关系可以通过几何学和三角学方法来分析。

曲柄滑块机构是一种简单而有效的机械传动装置，广泛应用于各种机械系统中。

例如，在内燃机中，曲柄滑块机构被用于将活塞的往复运动转换为旋转运动，以驱动曲轴的旋转。

在斜槽传送带中，曲柄滑块机构被用于将连续运动转换为间歇运动，以实现物料的传送。

总之，曲柄滑块机构通过曲柄的旋转运动带动滑块实现直线往复运动。

它的工作原理是通过曲柄和连接杆件之间的配合，将旋转运动转换为直线运动。

曲柄滑块机构在机械传动和运动控制中具有广泛的应用。

曲柄滑块机构的运动分析及应用Last revision on 21 December 2020机械原理课程机构设计实验报告题目：曲柄滑块机构的运动分析及应用小组成员与学号：刘泽陆()陈柯宇 ()熊宇飞()张保开 ()班级： 1107172013年6月10日摘要本文着重介绍了曲柄滑块机构的结构，分类，用途，并进行了曲柄滑块机构的动力学和运动学分析，曲柄滑块机构的运动学特性分析，得出了机构压力表达式，曲柄滑块机构的运动特性分析，得出了滑块的位移、速度和加速度的运动表达式。

最后，对曲柄滑块机构运动中振动、平衡稳定性等进行了总结。

关键字：曲柄滑块动力与运动分析振动与平稳性ABSTRACTThe paper describes the composition of planar linkage, focusing on the structure, classification, use of a slider-crank mechanism and making the dynamic and kinematic analysis, kinematics characteristics of the crank slider mechanism analysis for a slider-crank mechanism, on one hand , we obtain the drive pressure of the slider-crank mechanism ,on the other hand,we obtain the expression of displacement, velocity and acceleration of movement. Finally, the movement of the vibration and balance stability of the crank slider mechanism are summarized.曲柄滑块机构简介曲柄滑块机构定义曲柄滑块机构是铰链四杆机构的演化形式,由若干刚性构件用低副(回转副、移动副)联接而成的一种机构。

曲柄滑块机构运动分析的简便图解法曲柄滑块机构是一种具有复杂运动特性的机械系统，它在许多机械系统中起着重要的作用，能够提供有效的运动和力学参数。

因此，对曲柄滑块机构的正确分析和计算尤为重要。

近年来，研究人员们不断提出了各种新的方法来分析曲柄滑块机构的运动特性，如矩阵方法、积分方法等。

但是，这些方法都比较复杂，容易出错。

鉴于此，为了更简单地分析曲柄滑块机构的运动特性，本文提出了一种基于简单图解法的曲柄滑块机构运动分析方法。

首先，简单图解法用图形化的方式表示曲柄滑块机构的工作原理，可以清楚地展示曲柄滑块机构的运动特性，从而更容易理解它的工作原理及特性。

其次，在基于简单图解法的曲柄滑块机构运动分析中，需要考虑曲柄与滑块的结构参数，即弹性参数、刚度参数以及惯性参数等，以及滑块动力学输入信号，如外加载荷、内力和外力等。

根据这些参数和动力学信号，我们可以通过图解法求解曲柄滑块机构的运动特性，从而计算曲柄滑块的运动参数，如瞬时位置、速度、加速度等。

此外，基于简单图解法的曲柄滑块机构运动分析具有一定的普适性，可以用于分析各种类型的曲柄滑块机构，如拉伸曲柄滑块机构、蜗杆曲柄滑块机构、压簧曲柄滑块机构等。

因此，本文提出的基于简单图解法的曲柄滑块机构运动分析方法，对于分析各种曲柄滑块机构的运动特性具有重要的意义。

本文证明了简单图解法可以有效地分析曲柄滑块机构的运动特性，从而计算曲柄滑块机构的运动参数。

本文给出的分析过程，可以用来计算各种类型的曲柄滑块机构的运动特性，从而帮助工程师设计和优化曲柄滑块机构。

综上所述，本文提出的简单图解法分析曲柄滑块机构的运动特性是一种有效的方法，可以帮助工程师正确计算曲柄滑块机构的运动参数，从而更好地提高机械设备的工作效率和性能。

通过对简单图解法分析曲柄滑块机构运动特性的研究，可以为未来对曲柄滑块机构运动分析方法的设计和优化提供重要的参考和借鉴。

总之，简单图解法可以有效地分析曲柄滑块机构的运动特性和运动参数，是机械分析中非常有用的一种方法，有助于提高机械设备的性能和效率。