连杆机构及设计88页PPT

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（1）曲柄摇杆机构
平面连杆机构的类型、特点和分类
特征：曲柄＋摇杆
作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。
雷达天线俯仰机构
搅拌机构Байду номын сангаас
（ 曲柄主动 ）
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缝纫机踏板机构 （ 摇杆主动 ）
（2）双曲柄机构 特征：两个曲柄 作用：将等速回转转变为 等速或变速回转。
平面连杆机构的类型、特点和分类
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4.急回特性
平面连杆机构的运动和动力特性
从动件作往复运动的平面连杆机构中，若从动件工作行程的平 均速度小于回程的平均速度，则称该机构具有急回特性。
在曲柄摇杆机构中，当 从动件（摇杆）位于两 极限位置时，曲柄与连 杆共线。此时对应的主 动曲柄之间所夹的锐角θ 叫作极位夹角。
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第六章 连 杆 机 构
§6－1 平面连杆机构的类型、特点和应用 §6－2 平面连杆机构的运动和动力特性 §6－3 平面连杆机构的综合概述和刚体位移矩阵 §6－4 平面刚体导引机构的综合 §6－5 平面函数生成机构的综合 §6－6 平面轨迹生成机构的综合 §6－7 按行程速比系数综合平面连杆机构
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1
其中，P为参考点。通常，P1、Pj和 α1j同时给定。
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Qj
1
D1 j
Q1
1
其中：
d11 j d12 j d13 j
[D1j ]
d 21 j
d 22 j
d
23
j
0 0 1
平面连杆机构的综合和位移矩阵
cos1 j
=
sin
1
j

详细描述
在曲柄连杆机构中，活塞在气缸内进行往复运动，由于连杆的摆动，使得活塞的直线运 动转变为曲轴的旋转运动。在这个过程中，曲轴的旋转运动将能量输出，驱动车辆或其 他机械运动。曲柄连杆机构的特点在于其能够将活塞的往复运动转变为旋转运动，从而
实现能量的高效转换。
分类与应用
总结词
曲柄连杆机构有多种分类方式，如按照曲轴 的形状可分为直列式和V型式，广泛应用于 汽车、摩托车等动力机械中。
缸体的材料选择也很重要，通常采用高强度合金钢或不锈钢制造，以提高其使用寿 命。
03
曲柄连杆机构的工作特性
运动特性
曲柄连杆机构是发动机中的重要 机构，它将活塞的直线运动转化 为曲轴的旋转运动，实现发动机
的做功过程。
曲柄连杆机构的运动特性包括曲 轴的旋转运动、活塞的往复直线
运动以及连杆的摆动运动等。
优化方法
采用数学建模、数值分析和计算机仿 真等方法进行优化设计。
优化流程
建立曲柄连杆机构的数学模型→确定 优化变量和约束条件→选择合适的优 化算法→进行优化计算→分析优化结 果→改进设计。
优化实例与结果分析
优化实例
以某实际应用的曲柄连杆机构为例，进行优化设计。
结果分析
通过对比优化前后的性能指标，分析优化效果。例如，运动性能提升、能耗降 低、振动减小等。同时，对优化后的曲柄连杆机构进行实验验证，确保优化结 果的可靠性和实用性。
05
曲柄连杆机构的常见问题与维护
常见问题与原因分析
01
02
03
04
曲柄连杆机构异响
由于润滑不良、装配间隙不当 或零件疲劳损坏等原因，可能 导致或曲轴轴瓦材料疲劳 极限较低可能导致曲轴轴瓦烧 蚀，影响曲柄连杆机构的正常 运转。

0
3 90 0
C
17
3.2.2.3 死点位置
曲柄摇杆机构中取摇杆为主动件时，当曲柄与连杆共 线时，连杆对从动件曲柄的作用力通过转动中心A，传动角 为零，力矩为零，称为死点位置。
18
死点的利用： B2
A
D
C2
B1
C1 地面
飞机起落架机构
请思考：下列机构的死点位置在哪里；怎样使机构通过死点位置
机械设计基础 3 平面连杆机构
1
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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2
3.1平面连杆机构的特点及其设计的基本问题
连杆机构是由若干刚性构件用低副连接而成的 平面机构,又称低副机构。根据其构件间的相对运动 分为平面或空间连杆机构。
。
3
3.1.1特点
t2 2/1
v2C2C1/t2 11
（2）输出件的行程速比系数K：
空回行程平均速度v2与工作行程平均速度v1之比。
Kv2 v1
t1 t2
1 2
118800
180 K1
K1
平面四杆机构具有急回特性的条件：
（1）原动件作等速整周转动； （2）输出件作往复运动；
（3） 0
12
2.曲柄滑块机构中，原动件AB以 1 等速转动
3
3
C
A1
1
2
B
F vB3
0
3
C
B
1
a
2
b
C
A
3
4 vc
画出压力角
15
2、平面四杆机构的最小传动角位置

盆形燃烧室 半球形燃烧室
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17
火花塞布置在燃 烧室中央，火焰 行程短，燃烧速 率高；充气效率 高。
富康、桑塔纳、 夏利等轿车。
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优点：结构简单、紧凑、 散热面积小，热损失 小，在压缩终了时能 形成挤气涡流，进气 阻力小。
缺点：但火焰的传播距 离较长，存在着较大 的激冷面积，对HC排 放不利。
恒范钢片式活塞的结 构特点就是这样的，由 于恒范钢为含镍33%～ 36%的低碳铁镍合金， 其膨胀系数仅为铝合金 的1/10，而销座通过恒 范钢片与裙部相连，牵 制了裙部的热膨胀变形 量。
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6、活塞在工作时的保护措施
（1）在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性； 主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。
的旋转速度又很高，活塞往复运动的线
速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧
废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐
蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连
杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受
高温、高压、高速和化学腐蚀作用。
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6
气缸体的检测与维修
一、气缸体的构造 二、气缸盖和气缸衬垫 三、油底壳 四、气缸体的检查与维修
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二 活塞环
汽环——密封和导 热；
油环——布油和刮 油的作用，下行时刮 除汽缸壁上多余的机 油，上行时在汽缸壁 上铺涂一层均匀的油 膜。还能起到封汽的 辅助作用。
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34
工作条件
活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的 条件下工作，尤其是第一道环最为困难。活塞环工 作时受到汽缸中高温高压燃汽的作用，温度很高(特 别是第一道环温度可高达600K)，活塞环在汽缸内 随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质， 使环的润滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而 磨损严重。

研究连杆机构的位置、速度和加速度等运动特性，以及各构件之间的相对运动关系。
连杆机构的运动学方程
建立连杆机构的运动学方程，通过求解方程得到各构件的运动轨迹和速度。
分析连杆机构在各种外力作用下的平衡状态和运动状态。
连杆机构的受力分析
研究连杆机构的承载能力和变形特性，确保机构在正常工作条件下具有足够的强度和刚度。
反求工程
多学科团队协同工作，实现跨领域创新。
并行设计
利用遗传算法、粒子群算法等智能优化算法进行多目标优化设计。
智能优化算法
04
连杆机构的实例分析
汽车发动机连杆机构是汽车动力系统的重要组成部分，其设计直接影响到汽车的性能和可靠性。
总结词
汽车发动机连杆机构的主要功能是将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，从而输出动力。在设计过程中，需要考虑材料、强度、刚度、润滑和耐久性等多个因素。
分类
定义
连杆机构广泛应用于各种机床、压力机、注塑机等机械设备中，实现各种复杂的运动轨迹和运动规律。
机械制造
连杆机构在航空航天领域中用于控制飞行器的姿态和位置，如舵机、起落架等。
航空航天
连杆机构在火车、汽车等交通工具中用于实现车轮的转动、悬挂系统的运动等。
交通运输
02
连杆机构的工作原理
连杆机构的运动学分析
详细描述
汽车发动机连杆机构的设计需要经过精确的计算和分析，以确保其能够承受高强度的机械应力和热应力，同时保持良好的稳定性和可靠性。
总结词
在设计过程中，需要考虑连杆的长度、重量、惯性、振动等因素，以及与曲轴、气缸和其他零部件的配合关系。此外，还需要进行动力学分析和模拟，以验证设计的可行性和优化性能。
详细描述
手工绘图

连杆机构的稳定性分析
01
连杆机构的稳定性是指在一定条件下，机构能够保持其平衡状 态的能力。
02
稳定性分析是连杆机构设计中的重要环节，可以通过静态分析
和动态分析进行评估。
连杆机构的稳定性受到多种因素的影响，如驱动力、阻力和机
03
构参数等。
05 连杆机构的实例分析
实例一：汽车发动机的连杆机构分析
连杆机构组成
连杆机构的传力分析
连杆机构的传力路径
01
分析连杆机构中力的传递路径和方式，了解其传力特性和效率。
连杆机构的传力性能
02
通过计算和分析连杆机构的传力性能，了解其传力效果和优化
方向。
连杆机构的传力损失
03
研究连杆机构在传力过程中的能量损失和效率问题，提出优化
措施。
03 连杆机构的设计
连杆机构的设计原则
工作原理
通过连杆机构的运动，将主轴的旋转运动转化为工作台的往复直线 运动或旋转运动，完成工件的切削、磨削、铣削等加工过程。
特点
传动精度高，刚性好，能够承受较大的切削力和转矩。
06 总结与展望
总结
01
02
03
04
连杆机构在机械工程中具有广 泛应用，如内燃机、压缩机、
印刷机等。
连杆机构设计需要综合考虑运 动学、动力学、强度和刚度等
，力求实现经济效益最大化。
连杆机构的设计流程
1. 明确设计要求
根据实际需求，明确连杆机构的设计任务和目标，包括运 动轨迹、传动效率、可靠性等方面的要求。
2. 选择合适的连杆机构类型
根据设计要求，选择合适的连杆机构类型，如曲柄摇杆机 构、双曲柄机构、双摇杆机构等。
3. 设计连杆机构

可靠性原则
确保曲柄连杆机构在各种工况下都能稳定、 可靠地工作。
经济性原则
在满足功能和效率的前提下，尽可能降低曲 柄连杆机构的设计和制造成本。
曲柄连杆机构的优化方法
数学建模
建立曲柄连杆机构的数学模型，以便进行数 值分析和优化设计。
拓扑优化
改变曲柄连杆机构的内部结构，以实现更好 的刚度和强度。
尺寸优化
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
KEEP VIEW
REPORTING
按连杆数目分类
三杆曲柄连杆机构
包括一个曲柄、一个连杆和一根轴。 这种机构结构简单，常用于一些简单 的机械装置中。
四杆曲柄连杆机构
由四个构件组成，包括一个曲柄、一 个连杆、一根轴和一根导杆。这种机 构在汽车等复杂机械中应用广泛，可 以实现复杂的运动轨迹。
按曲轴的形式分类
直列式曲柄连杆机构
曲轴的各曲拐按直线排列，这种机构结构紧凑，适用于小缸径发动机。
对易损件如轴承、密封圈等进行定期更换 。
对曲柄连杆机构的参数进行定期检查和调 整，确保机构运行正常。
PART 05
曲柄连杆机构的发展趋势 与展望
曲柄连杆机构的新材料、新工艺、新技术
总结词
介绍曲柄连杆机构在材料、工艺和技术方面的创新和突破，以及这些创新对机构性能和 效率的影响。
详细描述
随着科技的不断发展，曲柄连杆机构在材料、工艺和技术方面也在不断创新和突破。例 如，采用高强度轻质材料可以减小机构的质量和惯性，提高其动态响应性能；采用先进 的表面处理技术可以提高机构的耐磨性和耐腐蚀性，延长其使用寿命；采用智能传感器
观察法
观察曲柄连杆机构的外观和运行状况 ，判断是否存在故障。

2 连杆机构的新应用
连杆机构将在航空航天、机器人和能源领域等得到更广泛的应用。
3 连杆机构的发展趋势
连杆机构将朝着轻量化、高效化和智能化的方向发展。
结束语
连杆机构在现代工业中的重要性
连杆机构在现代工业中扮演着不可替代的角色，推动了工业的发展和进步。
感谢观看此PPT
感谢您的观看和支持，希望本课件能对您有所启发和帮助。
连杆机构的应用
连杆机构广泛应用于机械工 程、工业自动化和医疗设备 等领域。
连杆机构的运动学分析
1
连杆机构的运动规律
2
连杆机构的运动规律受到运动学和动力
学的影响。
3
连杆机构的自由度
连杆机构的自由度决定了其运动的多样 性和灵活性。
常用连杆机构运动学分析方法
常用的连杆机构运动学分析方法包括几 何法、代数法和向量法。
《连杆机构及设计》PPT 课件
本课件将详细介绍连杆机构的概念、设计原则、运动学分析、尺寸设计等内 容，并探讨其在机械工程、工业自动化和医疗设备等领域的应用。
连杆机构概述
连杆机构简介
连杆机构是一种常见且重要 的机械连接方式，具有广泛 的应用领域。
常见连杆机构形式
常见的连杆机构形式包括曲 柄滑块机构、摇杆机构、拉 杆机构等。
连杆机构的设计
连杆机构设计 的基本原则
连杆机构设计需要考 虑机械强度、运动平 稳性和制造成本等因 素。
连杆机构设计 的流程
连杆机构设计包括需 求分析、草图设计、 力学分析和尺寸设计 等步骤。
连杆机构的尺 寸设计
连杆机构的尺寸设计 需要考虑材料的强度 和刚度等因素。
连杆机构的性能和工作 效率。
连杆机构的应用案例
机械工程中的应用案例

仿真分析
利用计算机仿真软件对机构进行模拟分析， 评估其性能。
实验测试
通过实际测试机构的性能，与理论分析进行 对比验证。
优化算法
采用遗传算法、粒子群算法等智能优化算法 ，对机构参数进行优化。
04
平面连杆机构的运 动分析
机构运动的基本方程
01
平面连杆机构的基本运动方程是 根据机构的运动学和动力学特性 建立的，它描述了机构中各构件 之间的相对运动关系。
刚度对机构性能的影响
刚度不足会导致机构运动失 真、振动等问题，影响其正 常工作。
06
平面连杆机构的实 例分析
曲柄摇杆机构的实例分析
曲柄摇杆机构是一种常见的平面连杆机构，它由曲柄、摇杆、连杆和机架组成。 曲柄旋转，通过连杆传递运动给摇杆，使摇杆在一定范围内摆动。
实例：缝纫机脚踏板机构。缝纫机脚踏板机构就是一个典型的曲柄摇杆机构的应 用。当脚踏板转动时，通过连杆将运动传递给摇杆，使机头上下摆动，完成缝纫 工作。
应力分析
通过计算机构各构件在工作状态下的应力分布，评估其强度是否 满足设计要求。
疲劳强度
考虑机构在循环载荷作用下的疲劳强度，预测其使用寿命。
可靠性分析
基于概率论和统计学方法，评估机构在各种工作条件下的可靠性。
机构的刚度分析
刚度定义
刚度表示机构抵抗变形的能 力。
刚度分析方法
通过有限元分析、实验测试 等方法，评估机构的刚度性 能。
双曲柄机构的实例分析
双曲柄机构由两个曲柄、连杆和机架组成。两个曲柄同时旋 转，通过连杆传递运动，使另一个曲柄产生相对的旋转运动 。
实例：飞机起落架机构。飞机起落架机构中的前轮转向机构 就是一个双曲柄机构的应用。当飞机滑行时，双曲柄机构使 前轮左右摆动，实现飞机的前轮转向。