曲柄摇杆机构[专业知识]
曲柄摇杆机构
辽宁石化职业技术学院
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1 工作任务
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学习情境3.1 认知牛头刨床刨削运动
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工作任务
图3-1为牛头刨床外形图，观看牛头刨床的运动，分析刨削运动的形成和运动特点，绘制牛头刨床 横向进给运动机构的机构运动简图。
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【相关知识】三、铰链四杆机构三种类型的判别方法 返回目录页
1．若铰链四杆机构中最短杆件与最长杆件长度之和小于或等于其余两杆件 长度之和时，则：
（1）取最短杆为连架杆，则构成曲柄连杆机构，如图3-10(a)所示。
(a) 图3-10 铰链四杆机构
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【相关知识】三、铰链四杆机构三种类型的判别方法 返回目录页
图3-1 牛头刨床实物图
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学习情境3.1 认知牛头刨床刨削运动
任务分析
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图3-2 滑枕的往复运动机构
图3-3横向进给运动机构
牛头刨床工作时，有两个运动，一是滑枕作往复直线切削运动，另一个是工作台作横向进给运动， 如图3-2和图3-3所示。 进一步观察，滑枕往复直线运动由机构中销盘、连杆、摇杆和床身四个构件通过铰链连接成的往复 运动机构（导杆机构）完成；工作台作横向进给运动由圆盘、销子、连杆、棘爪与机架组成的横向 进给运动机构（曲柄连杆机构）完成。
曲柄摇杆机构PPT课件
应用：
要求机构在工作 时，连杆BC上悬 挂重物的吊钩滑 轮中心点E的轨 迹近似为一水平 直线。以避免被 吊运的重物作不 必要的上下起伏， 引起附加动载荷。
鹤式起重机
连杆
2021/3/7
CHENLI
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（4）综合功能
上连杆 O3
下连杆
O1
D1 上剪刀 D2 下剪刀
O4 O2
2021/3/7
CHENLI
鹤式起重机汽车前轮转向机构12平面四杆机构的演化121转动副转化成移动副对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构122取不同构件为机架可以证明低副运动链中取不同构件为机架各构件间的相对运动关系不变整周转动副双摇杆机构03600360360双曲柄机构0360036003600360自卸汽车卸料机构定块机构124扩大转动副的尺寸偏心轮机构曲柄摇块机构123变换构件形态牛头刨床21平面连杆机构的运动特性22平面连杆机构的传力特性22平面连杆机构的工作特性21平面连杆机构的运动特性211转动副为整转副的条件在铰链四杆机构中如果某个转动副能成为整转副则它所连接的两个构件中必有一个为最短杆且四个构件的长度满足杆长之和条件最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和
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A
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C
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D
C
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B
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A
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C3
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CHENLI
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B
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C3
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A
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偏置曲柄滑块机构
B
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2 C3
A
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对心曲柄滑块机构
曲柄摇杆机构知识点
曲柄摇杆机构知识点曲柄摇杆机构是一种常见的机械装置，广泛应用于各个领域，包括机械工程、机器人学、汽车工业等。
它是一种能够将旋转运动转换为直线运动的装置，通过曲柄和摇杆的组合，可以实现复杂的运动转换和力传递。
下面，我将按照从简到繁的方式，以深度和广度的角度，为您解析曲柄摇杆机构的知识点。
我们来介绍曲柄摇杆机构的基本原理。
曲柄摇杆机构由曲柄、连杆和摇杆组成。
曲柄是一个直径较大的圆环，通过一个轴连接到引擎或驱动装置上。
连杆是一根长条形物体，一端固定在曲柄上，另一端与摇杆相连接。
摇杆是一个平衡杠杆，通过连接连杆和其他装置，实现运动的转换。
曲柄的旋转运动使连杆带动摇杆进行上下或前后运动，从而实现机械装置的工作。
我们来探讨曲柄摇杆机构的应用领域。
曲柄摇杆机构广泛应用于发动机、轧钢机、摇杆门窗等行业。
在发动机中，曲柄摇杆机构将往复运动转换为旋转运动，从而驱动汽缸工作，实现发动机的动力输出。
在轧钢机中，曲柄摇杆机构将电动机的旋转运动转换为辊轴的上下运动，从而实现对钢材的压制和成形。
在摇杆门窗中，曲柄摇杆机构将手动操作转换为门窗的开启和关闭动作，使门窗的使用更加方便。
我们来讨论曲柄摇杆机构的优点和发展趋势。
曲柄摇杆机构具有结构简单、操作灵活、功耗低等优点，适用于各种机械装置的需要。
随着工业自动化的推进，曲柄摇杆机构也在不断发展，越来越多的电动机和驱动装置采用曲柄摇杆机构进行动力传递和运动转换。
随着科技的进步，曲柄摇杆机构还与传感器、控制系统等技术相结合，实现更精确的运动控制和数据反馈，为机械装置的智能化发展提供了新的可能性。
曲柄摇杆机构是一种重要的机械装置，通过将旋转运动转换为直线运动，实现了复杂的运动转换和力传递。
它在各个行业都有广泛的应用，具有广阔的发展前景。
在未来，随着科技的不断进步，曲柄摇杆机构将更好地结合传感器和控制技术，实现更高效、精确和智能的运动控制，为机械装置的发展带来新的机遇和挑战。
对于我个人而言，通过深入了解曲柄摇杆机构的原理和应用，我对机械装置和工程技术有了更深刻的理解和认识，也对未来科技发展有了更广阔的想象和期待。
曲柄摇杆机构
实验三——用ADAMS 验证曲柄连杆机构如图3-1所示的铰链四杆机构（曲柄摇杆机构），AB 杆为原动件，逆时针匀速转动，其角速度为=/rad s ωπ2040602/3/3AB cm CD cm DA cm BAD ADC ππ===∠=∠=，，，，；对该机构进行验证，是否为曲柄摇杆机构；同时进行运动分析和动力分析。
图3-1 铰链四杆机构【实验目的】1、 了解ADAMS 软件；认识ADAMS 工作界面。
2、 掌握ADMAS 的建模与仿真；3、 验证铰链四杆机构中曲柄存在的条件。
【实验原理】1、 铰链四杆机构是指将4个杆件全部用转动副联接起来的机构。
2、 铰链四杆机构中曲柄存在的条件为以下两点：（1） 曲柄为最短杆件或最短的相邻杆件，此条件称为最短构件条件。
（2） 最短杆件与最长杆件的长度之和必须小于或等于其他两杆件的长度之和，即：'''min max l l l l +≤+此条件简称为构件长度和条件。
【实验仪器和设备】1、计算机。
2、机械系统动力学分析软件ADAMS 2013。
3、《机械设计基础》教材；实验指导书；实验报告。
【实验步骤】1、启动ADAMS。
双击桌面上ADAMS/View的快捷图标“”，打开ADAMS/View。
在欢迎对话框如图3-2中选择“新建模型”（Create a new model），弹出如图3-3所示“创建新模型”（Create a new model）对话框。
图3-2 欢迎对话框图3-3 “创建新模型”对话框在“模型名称”（Modelname）栏中输入：sparkplug；在“重力（Gravity）”栏中选择“正常重力（-全局Y轴）”；在“单位（Units）”栏中选择“MMKS –mm，kg，N，s，deg”；在“工作路径”栏中选择“C:\sparkplug”。
2、设置工作环境。
2.1 对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。
在ADAMS/View菜单栏中，选择设置（Setting）下拉菜单中的工作网格（Working Grid）命令。
84曲柄摇杆机构。曲柄OA长r以匀角速度绕O轴转动其【精选PPT】
机构的传动比
3
机构的传动比是曲柄与摇杆的角速度之比。
机构的动态响应
机构的固有频率
01
机构的固有频率是机构振动的关键参数之一。
机构的阻尼比
02
机构的阻尼比是机构阻尼与临界阻尼之比。
机构的稳定性
03
机构的稳定性是机构在受到外力作用时保持稳定的能力。
05
曲柄摇杆机构的优化设计
机构的尺寸优化
总结词
通过调整机构中各零部件的尺寸参数，以 实现机构整体结构紧凑、运动平稳、受力 均衡、刚度高等目标。
84曲柄摇杆机构
目录
• 曲柄摇杆机构概述 • 曲柄摇杆机构的基本结构 • 曲柄摇杆机构的运动学分析 • 曲柄摇杆机构的动力学分析 • 曲柄摇杆机构的优化设计 • 曲柄摇杆机构的实例分析
01
曲柄摇杆机构概述
定义与特点
定义：曲柄摇杆机构是一种具有曲柄和 摇杆的平面连杆机构，由曲柄、连杆和 摇杆组成。
04
曲柄摇杆机构的动力学分析
机构的受力分析
曲柄受到的力
曲柄受到旋转惯性力、外部施加的扭矩和摩擦力的作用。
摇杆受到的力
摇杆受到摆动惯性力、外部施加的扭矩和摩擦力的作用。
连杆受到的力
连杆受到拉伸、压缩和弯曲等作用力。
机构的运动分析
1 2
曲柄的角速度
曲柄的角速度是机构运动的关键参数之一。
摇杆的摆角
摇杆的摆角是机构运动的关键参数之一。
摇杆的摆动
定义
摇杆的摆动指的是摇杆在固定点附近以一定角度摆动的 运动。
描述
在曲柄摇杆机构中，当曲柄匀速转动时，通过连杆和摇 杆的连接，摇杆会产生摆动。这种摆动可以用来推动物 体或改变物体的位置。
1.曲柄摇杆机构
手摇唧筒
一、平面连杆机构
平面四杆机构有曲柄的条件
B
b
C
aA d
c
D
（若1能绕A整周相对转动，则存在两个特殊位置）
a+d≤b+c
(1)
b<c+d-a即a+b≤c+d
(2)
c<b+d-a即a+c≤b+d
(3)
一、平面连杆机构
(1)+(2)得2a+b+d≤2c+b+d即a≤c (1)+(3)得 a≤b (2)+(3)得 a≤d
插床六杆机构
机车车轮平行四边形机构
一、平面连杆机构
一、平面连杆机构
平行四边形机构有以下三个运动特点:
（1）两曲柄转速相等
机车车轮联动机构。
（2）连杆始终与机架平行
天平机构、所示的摄影车升降机构。
机车车轮联动机构
天平机构
摄影车升降机构
一、平面连杆机构
（3）运动的不确定性 为了克服运动的不确定性， 可以对从动曲柄施加外力，或 利用飞轮及构件本身的惯性作 用。也可以采用辅助曲柄等措施解决。
B2
CC1 DD
当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置 摆到C2D。所花时间为t1 , 平均速度为V1,那么有：
t1(18 0)/V1C1C2 t1 C 1C2/1 ( 80)
一、平面连杆机构
当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C2D,置摆到C1D，所 花时间为t2 ,平均速度为V2 ,那么有：
取最短构件为机架 ——双曲柄机构
取最短构件任一相邻构件为机架 ——曲柄摇杆机构
《曲柄摇杆机构》运动特性说课
达到的教学目标。
教学内容与方法
02
详细阐述了课程的教学内容、教学方法以及教学手段，包括理
论讲解、案例分析、实验操作等。
教学效果与评估
03
对本次课程的教学效果进行了总结，介绍了学生的反馈情况以
及评估结果。
学生在本课程中应掌握的核心知识点和技能点
曲柄摇杆机构的基本概念和原理
学生应掌握曲柄摇杆机构的基本定义、组成要素以及工 作原理。
柔性多体动力学模型
考虑机构的弹性变形和摩擦，采用柔性多体动力学方法建立更精确 的动力学模型。
混合动力学模型
结合刚体动力学和柔性多体动力学的优点，建立既能反映机构整体运 动又能考虑局部变形的混合动力学模型。
动力学参数计算
01
02
03
质量矩阵计算
根据机构的三维模型和材 料属性，计算各构件的质 量矩阵。
Part
02
曲柄摇杆机构基本概念
定义及组成
定义
曲柄摇杆机构是一种将连续旋转 运动转换为往复摆动或直线运动 的机械装置。
组成
主要由曲柄、连杆、摇杆等构件 组成。其中，曲柄作为主动件， 通过连杆带动摇杆进行摆动或直 线运动。
工作原理与运动特点
工作原理
当曲柄绕固定点作连续旋转运动时，通过连杆的传递，使摇杆产生往复摆动或直线运动。
根据机构动力学原理，建立加速 度方程，求解各构件的瞬时加速
度。
加速度特性分析
通过加速度方程，分析机构在不 同位置时的加速度特性，如加速 度波动、加速度峰值等。同时， 探讨加速度对机构运动性能的影
响。
Part
04
动力学特性探讨
动力学模型建立
刚体动力学模型
将曲柄摇杆机构视为刚体系统，忽略变形和摩擦，建立基于牛顿欧拉方程的动力学模型。
曲柄摇杆机构名词解释
曲柄摇杆机构名词解释1. 什么是曲柄摇杆机构？曲柄摇杆机构是一种常见的机械传动装置，用于将旋转运动转换为直线运动或者将直线运动转换为旋转运动。
它由曲柄、摇杆和连杆组成。
2. 曲柄曲柄是曲线形状的轴，它通常被安装在一个旋转轴上。
曲柄的一端与旋转轴连接，另一端则通过连杆与摇杆相连。
当旋转轴旋转时，曲柄就会带动摇杆和连杆做相应的运动。
3. 摇杆摇杆是一个具有固定中心点的刚性杆件，它可以绕着中心点进行旋转。
摇杆的一端与连杆相连，另一端则可以用来传递力量或者控制其他装置。
通过改变中心点和长度，可以调整摇杆的运动特性。
4. 连杆连杆是连接曲柄与摇杆的关键部件，它通常是一个刚性的直线导向元件。
连杆有时也被称为“连接杆”或“连杆杆件”。
它的作用是将曲柄的旋转运动转换为摇杆的直线运动，或者将摇杆的直线运动转换为曲柄的旋转运动。
5. 曲柄摇杆机构的工作原理曲柄摇杆机构的工作原理基于连杆机构和曲线运动的特性。
当曲柄绕旋转轴旋转时，连杆会带动摇杆做直线运动。
具体来说，当曲柄处于水平位置时，连杆与摇杆呈直线状，并且摇杆处于最低点。
随着曲柄的旋转，连杆开始向上运动，同时带动摇杆沿着一个特定的轨迹做上下振动。
当曲柄继续旋转至垂直位置时，连杆达到最高点，并且摇杆处于最高点。
在曲柄继续旋转过程中，连杆再次向下移动并带动摇杆做相应的振动。
通过调整连杆和摇杆的长度以及中心点位置，可以改变曲柄摇杆机构的输出特性，如振幅、周期等。
6. 曲柄摇杆机构的应用曲柄摇杆机构广泛应用于各种机械装置中，包括发动机、泵、压缩机、内燃机等。
它们可以用于转换旋转运动和直线运动之间的能量和力量传递。
在发动机中，曲柄摇杆机构被用来将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动，从而驱动汽车或者其他设备。
在泵和压缩机中，曲柄摇杆机构被用来增加或减少压力，并实现液体或气体的输送。
曲柄摇杆机构还常见于一些玩具、模型和工艺品中，用于制造有趣的动态效果。
7. 曲柄摇杆机构的优点和局限性优点：•简单可靠：曲柄摇杆机构由少量的部件组成，结构简单且可靠性高。
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能做整周运动的连架杆
曲柄
不能做整周运动的连架杆
摇杆
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曲柄摇杆机构
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双曲柄机构
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1软 7件 网
络 双摇杆机构
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判断以下机构各连架杆的运动速度特点
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曲柄的的特点：
1：能做360°的圆周运动 2：运动速度是匀速的
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摇杆的特点：
1：运动存在一定的摆角 2：运动的过程中速度不恒定
事实上曲柄摇杆机构空行程的速 度大于工作行程的速度，我们把 这种特性称为急回特性。
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思考：曲柄摇杆机 构在生活中的运用？
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曲柄越短，则摇杆的摆角越小。
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连连杆杆
2
机机架架 1
3 连连架架 杆杆
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机架：90
连架杆：100、120
连杆：60
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机架：65
连架杆：80、100
连杆：50
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机架：45连架杆：60、源自0连杆：851软0件 网 络
观察以下3个机构各自的特点
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1软 2件 网 络
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件
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上周回顾
平面连杆机构： 由一些杆件、滑道、滑块（活塞）组成
在连杆机构中的运动副为 转_动_副__（__铰__链__）和_移_动__副__。
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铰链四杆机构
铰链四杆机构：由四根杆用铰 链连接而成的机构。
构件只有杆件，运动副只 有转动副。
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2软
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总结：曲柄摇杆机构在生活中的
运用有？
雷达的俯仰机构 破碎机的破碎机构 缝纫机 搅拌机的搅拌机构 汽车雨刷
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思考：什么样的铰链四杆机 构才能构成曲柄摇杆机构？
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曲柄摇杆机构的条件是： 曲柄必须是四杆机构中最短的杆