曲柄滑块机构间隙运动副反力的算法及其应用
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铰链四杆机构的演化及应用摘要:铰链四杆机构及其演化在机器中的应用是相当广泛的,它以各式各样的演化形式应用于我们生活中的各行各业,具体来说,它都能有哪些演化,是怎么演化而来的,这些演化而得到的新的机构又会分别应用于什么场所。
关键词:铰链四杆机构;滑块;曲柄;导杆铰链四杆机构中最基础的机构当属曲柄摇杆机构了,其是在最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和且最短杆的相邻杆为机架时而得到的,应用实例是非常多,比如雷达天线俯仰机构、容器搅拌机构、缝纫机的脚踏板机构等。
在曲柄摇杆机构的基础上,如果以不同长度的杆件做为机架,还可以得到双曲柄机构和双摇杆机构,象机械中见到的惯性筛,插床机构,车门启闭机构等都是双曲柄机构;而常用到的车辆的前轮转向机构,飞机起落架,港口起重机等的相对部位都是双摇杆机构。
但铰链四杆机构的应用重点并不仅限于曲柄摇杆机构,而是在曲柄摇杆机构的基础上,演化而得到的一系列相应机构,才是铰链四杆机构应用的实质所在,其都应用在我们的日常生活中,与我们非常接近。
构件间只有低副连接的机构称为连杆机构,也称为低副机构。
几个构件通过低副联接,且所有构件均做平行于某一平面的平面运动的机构称为平面连杆机构。
由四个构件(包括固定的机架)通过低副连接而成的平面连杆机构,则称为平面四杆机构。
它是组成多杆机构的基础,是平面连杆机构中最常见、最简单、应用最广泛的形式。
铰链四杆机构是所有运动副均为转动副的平面四杆机构,它是平面四杆机构最基本的形式,其它形式的平面四杆机构都是由它演化而来。
平面连杆机构具有润滑条件好、磨损较轻;构件结构简单,加工方便,工作可靠;由于组成运动副为低副,所以组成运动副的两构件之间为面接触,因而单位面积承受的压强小,可以承受较大载荷;根据不同的工作需要,能实现复杂的运动规律,获得多种运动轨迹;能方便的实现转动、摆动和移动等基本运动形式及之间的转换等优点。
但是也具有机构中各构件在运动时产生的惯性力不适用于高速的场合;低副中存在间隙会引起运动误差,设计计算比较复杂,整个机构存在较大的累积误差;累积误差又产生运动误差,不能准确反映机构运动要求,不能实现精确的运动规律等缺点。
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。
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(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。
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。
曲柄滑块机构滑块位移计算1. 引言嘿,朋友们,今天我们来聊聊一个听起来有点复杂但其实非常有趣的东西——曲柄滑块机构。
这可不是某种高深的数学公式,而是我们生活中经常能见到的一个小玩意儿!想想看,汽车的发动机、一些机械手臂,甚至某些玩具里面都可能用到这个机构,真的是无处不在,像老百姓的热水器一样,虽然看不见,但却在默默为我们服务。
那么,什么是曲柄滑块机构呢?简单来说,它是通过一个曲柄和滑块的配合,实现直线运动和旋转运动的转化。
你可以想象一下,当你转动一个把手,里面的曲柄就开始摇摆,而滑块就像跟着节奏舞动的舞者,跟着曲柄的节奏在轨道上滑行。
这种奇妙的转换其实在很多地方都能看到,比如家里的榨汁机、打印机,甚至一些健身器材,都是它在“辛勤工作”。
2. 曲柄滑块机构的基本原理2.1 工作原理好,咱们接下来深入点,看看这个机构是怎么工作的。
曲柄滑块机构的核心就是一个固定的轴心,曲柄围绕这个轴心旋转,而滑块在轨道上来回滑动。
就像一个旋转的小风车,风车的叶子不断转动,而下面的小车子随着风的方向在轨道上奔跑。
这个原理不仅简单,而且巧妙。
要说到滑块的位移计算,咱们得用到一些简单的几何知识。
不过,别担心,我不会让你看那些复杂的公式。
我们可以通过一些简单的图形和推理来理解。
首先,我们需要知道曲柄的长度、滑块的初始位置以及转角度。
这就像你在做一道菜,得先准备好所有的食材,才能下锅。
2.2 位移的计算接下来,咱们来聊聊如何计算滑块的位移。
假设曲柄的长度是L,转动的角度是θ,那么滑块的位移可以通过一些简单的三角函数来算。
你可以把它想象成一个小三角形,曲柄的旋转就像三角形的一个边在转动,而滑块的移动就是另外一条边的变化。
通过这两条边,我们就能轻松找出滑块的位移。
要是你觉得这有点儿复杂,也不用太担心,咱们可以把它当作一种有趣的游戏,尝试不同的角度,看滑块怎么移动,仿佛是在看一场小型的机械表演,滑块的每一次移动都像是在跳舞,每个转动的角度都在为它的舞步伴奏。
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由曲柄、滑块、连接杆和钢杆等部件组成的动力学机构,它在工业上广泛应用于汽车、火车、舰船、压电等领域。
曲柄滑块机构的运动分析对汽车,火车等交通工具的运行安全,以及机械制造、检测等技术的发展具有重要意义。
这里,将介绍一种简单而有效的图解法来分析曲柄滑块机构的运动。
首先,我们需要进行示意图的绘制,这里添加了所有重要的装配元件,包括滑块、连接杆和钢杆等,还有两个表示运动轨迹的圆圈。
其次,我们可以基于这个图示,使用数学公式来分析曲柄滑块机构的运动。
一般情况下,滑块的运动轨迹是一个椭圆形,有关椭圆形轨迹的数学描述如下:$$x^2/a^2+y^2/b^2=1$$这里,a和b是椭圆形的两个顶点,这两个顶点表示滑块的最大水平和最大竖直距离。
当给定滑块的运动轨迹的长短半轴时,利用上述方程可以求出滑块的具体位置。
第三,需要计算曲柄滑块机构的速度和加速度。
通过观察图示,可以看出滑块运动圆心角θ的变化,引入θ的偏微分即可求出滑块的速度:$$V=frac {dtheta}{dt}$$而加速度可以用偏微分的第二次求得:$$A=frac {d^2theta}{dt^2}$$最后,可以利用斯特拉汀佐夫公式计算曲柄滑块机构的动偶比。
斯特拉汀佐夫公式是一个关于曲柄滑块机构的复杂的统计公式,它把滑块的输入力和转动角度等变量都连接起来,可以求出机构的总动偶比:$$I_{tot}=sum^n_{i=1}I_icdot K_i$$其中,I_i是单个机件的动偶比,K_i是分动偶比。
以上,就是使用简便图解法分析曲柄滑块机构运动的步骤,通过这个方法,可以快速得出曲柄滑块机构的运动参数,如滑块的速度和加速度、机构的动偶比等,从而更加方便的完成机构的参数设计和性能分析。
此外,简单的图示法还可以用于曲柄滑块机构运动的其他分析,比如由动力学方程求解滑块的位置和力学量,以及计算曲柄滑块机构的振动响应等问题。
例如,可以利用Euler-Lagrange方程求解曲柄滑块机构的运动方程组。