4曲柄滑块、导杆、凸轮运动学分析实验

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特点：可以实现转动和往复移动的变换。

应用：活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等机械等。

应用实例：回转式油泵（转动导杆机构）牛头刨床的主体机构（摆动导杆机构）
为原动件绕点转动时，滑块
或称为摆动滑块机构。

应用：各种摆动式原动机和工作机中。

摆缸式液压泵、卡车车箱自动翻转卸料机构。

应用实例：手压抽水机、抽油泵等。

四杆机构存在曲柄的条件和几个基本概念
二、平面四杆机构的运动特性
1、平面四杆机构的极位
曲柄摇杆机构、摆动导杆机构和曲柄滑块机构中，当曲柄为原动件时，从动件往复摆动或往复移动，存在左、右两个极限位置，称为极位。

机构工作件返回行程速度大于工作行程的特性。

返回行程时：V2=C1C2/t2
为了表示工作件往复运动时的急回程度，用V2和V1的比值K来描述。

θ+0
180
在不计摩擦力、惯性力和重力时，从动件所受的力
t=Fcosa
r=Fsina a愈小，机构传动性能愈好。

连杆与从动件所夹的锐角γ。

γ=90°-a，γ越大，机构的传动性能越好，设计时°，对于高速大功率机械应使γ≥50。

《机构测绘、分析及设计》实验思考题参考答案1．一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容？机构运动简图应着重表达机构各构件间的相对运动关系，应包括原动件的运动规律、机构中所有构件和运动副的类型、数目及其相对位置(即转动副的中心位置、移动副的中心线位置和高副接触点的位置)，而与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及其固联方式和运动副的具体结构无关。

因此绘制机构运动简图可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副的相对位置。

2．根据所装配的曲柄滑块机构，分析此机构中曲柄存在条件是什么？连杆长度与机构传力性能之间有什么关联？曲柄滑块机构中曲柄存在条件是：L AB+e<=L BC连杆长度越长则机构传力性能越好，因为连杆越长则压力角越小。

3．牛头刨六杆机构中滑杆的行程长度如何调整？调整曲柄长度4．曲柄滑块机构、曲柄摇块机构、摆动导杆机构之间的演化关系如何？举例说明机构演化的方法有哪些？铰链四杆机构可以通过四种方式演化出其它形式的四杆机构。

即①取不同构件为机架；②转动副变移动副；③杆状构件与块状构件互换；④销钉扩大。

曲柄滑块机构曲柄摇块机构摆动导杆机构曲柄滑块机构、曲柄摇块机构、摆动导杆机构之间通过取不同构件为机架来演化。

对心曲柄滑块机构偏心轮滑块机构牛头刨六杆机构正弦机构曲柄摇杆机构《平面机构特性分析》实验思考题参考答案1、铰链四杆机构（L1=50 mm，L2=100 mm，L3=80 mm）中，通过改变机架长度可得到何种机构？设四杆机构中机架L4<=50，L4=L min，则由曲柄存在条件：最短杆与最长杆的长度之和必须小于或等于其余二杆的长度之和(L max+L min<=L2+L3)可得：100＋L4<=50＋80 即0<L4<=30时为双曲柄机构而30<L4<=50时为双摇杆机构设四杆机构中机架50<L4<100，L4既不L max也不L min，则由曲柄存在条件：最短杆与最长杆的长度之和必须小于或等于其余二杆的长度之和(L max+L min<=L4+L3)可得：100＋50<= L4＋80 即70<=L4<100时为曲柄摇杆机构而50<L4<70时为双摇杆机构设四杆机构中机架L4>=100，L4=L max，则由曲柄存在条件：最短杆与最长杆的长度之和必须小于或等于其余二杆的长度之和(L max+L min<=L2+L3)可得：L4＋50<=100＋80 即100<=L4<=130时为曲柄摇杆机构而130<L4<230(50+100+80)时为双摇杆机构则0<L4<=30时为双曲柄机构; 30<L4<70，130<L4<230时为双摇杆机构; 70<=L4<=130时为曲柄摇杆机构2、如何用传动角γ来判断传力性能的优劣？压力角是点C的受力方向与其速度方向间所夹的锐角，传动角是压力角的余角。

实验二机械运动参数测定实验指导书一、实验目的:1.通过实验了解：位移、速度、加速度测定方法。

角位移、角速度、角加速度的测定方法；转速及回转不均匀系数的测量方法。

2.通过实验初步了解“机械动态参数测定实验台”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、角速度、特别是加速度、角加速度的感性认识。

二、实验台简介：1、主要技术参数1) 曲柄原始参数：曲柄AB 的长度LAB：可调0.04～0.06m。

曲柄质心S1 到A 点的距离LAS1=0。

平衡质点P1 到A 点的距离LAP10.04～0.05：可调。

曲柄AB 的质量（不包括MP1）M1=2.55kg。

曲柄AB 绕质心S1的转动惯量（不包括MP1）JS1=0.00475kgm2。

P1点上的平衡质量MP1可调。

2) 连杆原始参数：连杆BC 的长度LBC：可调0.27～0.30m。

连杆质心S2到 B 点的距离LBS2=LBC/2。

连杆BC 的质量M2=0.55kg。

连杆绕质心S2的转动惯量JS2=0.0045kgm2。

3) 摇杆原始参数：摇杆CD 的长度LCD=0.13~0.18m。

摇杆质心S3到C 点的距离LAS3=0.14m。

平衡质点P3到 C 点的距离LAP3:可调。

摇杆CD 的质量（不包括MP3）M3=0.624kg。

摇杆CD 绕质心S3的转动惯量（不包括MP3）JS3=0.05kgm2。

P3点上的平衡质量MP3:可调。

4) 机架原始参数：机架铰链的距离LAD=0.34m。

浮动机架的总质量M4=32.65kg。

加速度计的方向角а：可调0~3600。

5)连杆原始参数：连杆DE 的长度L DE：可调0.27~0.31m。

连杆质心S4到D 点的距离L BS4=0.15m。

连杆DE 的质量M4=0.55kg。

连杆绕质心S4的转动惯量J S4=0.0045kgm2。

四杆机构第三章平⾯四杆机构的设计§3—1 平⾯连杆机构的特点、类型及应⽤1.1 概述连杆机构：各构件之间⽤低副和刚性构件连接起来实⾏运动传递的机构。

如图2-1 分为平⾯连杆机构和空间连杆机构。

连杆机构由连架杆，连杆和机架组成。

平⾯连杆机构的特点：1.2平⾯连杆机构的基本类型和结构特点：由于连杆机构的构件⼀般呈杆状，也以其构件的数量称为多杆机构。

平⾯杆机构是最基本最常⽤的连杆机构。

1．2．1 平⾯连杆机构的基本类型：1) 曲柄摇杆机构 2）双曲柄机构 3）双摇杆机构 1．2．2 平⾯连杆机构演化 1) 转动副转化为移动副 2）取不同的构件为机架3）变换构件的形态 4）扩⼤转动副的尺⼨§3—2 平⾯连杆机构的运动特性2.1平⾯连杆机构的运动特性：（1的Grashoff 定理（简称曲柄存在条件）a + d ≤b + cb ≤ d – a +c c ≤d – a + b a ≤ c a + b ≤ c + da ≤b a +c ≤ b +d a ≤ d a + d ≤ b + c在全铰链四杆机构中，如果最短杆与最长杆杆长之和⼩于或等于其余两杆杆长之和，则必然存在作整周转动的构件。

若不满⾜上述条件，即最短杆与最长杆杆长之和⼤于其余两杆杆长之和，则不存在作整周转动的构件。

（2）四杆机构从动件的急回特性：如图⽰四杆机构从动件的回程所⽤时间⼩于⼯作⾏程所⽤的时间，称为该机构急回特性。

急回特性⽤⾏程速⽐系数K 表⽰。

212112??===t t v v K极位夹⾓θ—— 从动摇杆位于两极限位置时，原动件两位置所夹锐⾓。

θ越⼤，K 越⼤，急回特性越明显。

§3—3 平⾯连杆机构的传⼒特性3．1．传动⾓与压⼒⾓：如图⽰在机构处于某⼀定位置时，从动件上作⽤⼒与作⽤点绝对速度⽅向所夹的锐⾓α称为压⼒⾓。

压⼒⾓的余⾓γ（γ = 90°— α）作为机构的传⼒特性参数，故称为传动⾓。

在四杆机构运动过程中，压⼒⾓和传动⾓是变化的，为使机构具有良好的传⼒特性应使压⼒⾓越⼩越好，传动⾓越⼤越好。

第14章虚拟样机设计和试验分析实例14．1曲柄滑块机构分析图14—1所示为某机器的曲柄滑块机构，圆盗1以n＝60r／min的转速逆时针旋转，在滑块的端部作用有载荷F，F的方向与滑块运动的方向相反。

已知：圆盘1的半径R＝350mm，厚度δ＝100mm，材料密度为7．8×10-3kg／cm3；连杆2长度L＝1100mm，宽度w＝150mm，厚度δ＝50mm，质量Q＝65kg，惯性矩Ixx＝0.132kg·m2，Iyy＝6.80 kg·m2；Izz＝6.91kg·m2，滑块3长度L＝400mm，高度h＝300mm，厚度δ＝300mm，材料为黄铜。

试进行以下的建模和分析：1)确定滑块酌位置、速度和加速度。

2)裁荷F=l00kN时，确定所需的圆盘驱动力矩;3)设置驱动力矩，测量滑块的位置和速度。

4)对曲柄滑块机构进行参数化建模。

5)对曲柄滑块机构进行设计研究，考虑不同的圆盘半径R及以及B点的位置，分别取B点到圆心A点的距离=200、250、300、350、400mm，圆盘半径R比B点到圆心A点的距离大50mm，确定所需的圆盘驱动力矩，滑块的位置和速度。

14．11启动ADAMS／View程序1)在Windows NT的Start菜单，选择Program，再选择ADAMSl0.0，然后选择Aview，最后选择ADAMS—View，启动ADAMS／View程序。

2)在欢迎对话框，选择Crate a new model项；在模型名称栏输入Pistonpump；重力设置选择Earth Norma1参数；单位设置选择MKS系统(M，KG，N，SEC，DEG，H).3)选择OK按钮。

14.12检查和设置建模基本环境(1)检查默认单位系统在Settings菜单选择Units命令，显示单位设置对话框当前的设置应该为MKS系统(M，KG，N，SEC，DEG,H).(2)设置工作栅格1)在settings菜单，选择working Grid命令．显示设置工作栅格对话框。

机械原理课程虚拟样机仿真实验报告题目:基于ADAMS的曲柄滑块机构运动学分析姓名：孙鹏学号： 12041205 班级： 1204172014年5月24日基于ADAMS的曲柄滑块机构的运动学分析12041205 孙鹏北京航空航天大学能源与动力工程学院摘要本文主要针对曲柄滑块机构，通过解析法人工分析了该机构各构件的位置、速度和加速度随时间的变化规律；并利用ADAMS软件对机构进行虚拟样机仿真，得到了各输出构件的位置、速度和加速度的变化曲线；并将ADAMS仿真结果与解析法分析结果进行比较，验证理论分析的正确性；最后还对曲柄滑块机构的应用作了简单介绍。

关键词：曲柄滑块机构；虚拟样机；运动学分析目录目录1题目要求 (4)2机构位置、速度、加速度求解 (4)2.1求解机构位置(解析法) (4)2.2求解F点的速度 (6)2.3求解F点的加速度 (7)3ADAMS软件仿真模型的建立及结果分析 (8)3.1仿真模型的建立 (8)3.2仿真结果分析 (8)3.3仿真验证 (9)4机构应用分析简介 (10)5结束语 (10)参考文献 (11)1题目要求图1-1所示为我们需要分析的曲柄滑块机构，机构中杆件AB为原动件，杆件DE执行从动件。

在如图所示的状态下，长度条件为：l AB=100mm，l BC=l CD=200mm，ω1=10rad/s。

要求（1）试用解析法求解点F的速度v F和加速度a F；（2）利用ADAMS软件创建虚拟样机对上面的结果进行仿真分析；（3）思考该类机构的运用图1-1 曲柄滑块机构2机构位置、速度、加速度求解2.1求解机构位置(解析法)图2-1坐标系及未知量如图所示建立坐标系，其中AB 与机架的夹角为1ϕ ，BD 与机架的夹角为2ϕ，D 点的纵坐标为D y 。

可列得方程：+==AB BC ACCE ED CD⎨+⎧⎪⎪⎩ (1) 利用正交分解的方法将上式分别向x 轴与y 轴方向投影，可得到4个关系式，即：121222cos cos sin cos cos sin DAB BC AC AB BC CD y CE CD ϕϕϕϕϕϕ+=⎧⎪==⎨=⎪⎪⎪⎩ (2)初始的条件为AB=100mm ，BC=CD=200mm ，AE=AC+CE=。