示例——曲柄滑块机构运动分析
SolidWorks三维设计及运动仿真实例教程 实例22 曲柄滑块机构分析
问题导入 仿真分析 机构仿真步骤
已知在如图所示的曲柄滑块机构中，曲柄1的长度l1=350mm,连杆2的长 度l2=2350mm。全部零件的材料为普通碳钢，滑块3及其附件的质量为6kg。 曲柄1的转速n1=300r/min，试求曲柄1逆时针转动到θ1=45°时滑块3的位移 和惯性力。
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实例22 曲柄滑块机构分析 -认识SolidWorks Motion
22.1问题导入 22.2仿真分析
22.3机构仿真步骤
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实例22 曲柄滑块机构分析 -认识SolidWorks Motion
3、过滤驱动按钮 ：处于按下状态时，只显示引发运动或其他更改的项 目。
4、过滤选定按钮 ：处于按下状态时，只显示当前选定的项目。 5、过滤结果按钮 ：处于按下状态时，只显示Motion分析结果项目。
问题导入 仿真分析 机构仿真步骤
打开装配体进入仿真模块 工具栏按钮 模型设计树按钮 时间线视图区按钮
设置曲轴驱动力参数 仿真计算 查看结果
1、计算按钮 ：单击它，软件对所设计的运 动算例进行求解计算。
2、从头播放按钮 ：单击它，模拟动画从仿真开始时刻播放。
3、播放按钮 ：单击它，模拟动画从当前设定时刻开始播放。
4、停止按钮 ：单击它，停止模拟动画的播放。
5、播放速度
：单击下拉菜单，可设定10种动画播放速度，其中
打开装配体进入仿真模块 设置曲轴驱动力参数 仿真计算 查看结果
专家提示：选择【工具】【插件】命令，弹 出如图所示的【插件】属性管理器，选中 “SolidWorks Motion”复选框后，单击【确定】 按钮将Motion插件载入，如果只选中左边复选框， 插件只在本次运行中载入，若同时选中左、右两 边复选框，插件会在软件
曲柄滑块机构运动分析的简便图解法
曲柄滑块机构运动分析的简便图解法以《曲柄滑块机构运动分析的简便图解法》为标题，本文主要介绍了曲柄滑块机构运动分析的具体方法，特别提出了一种简便的图解法。
曲柄滑块机构是机械领域中一种重要的结构，它的分析及控制对工业发展至关重要。
由于它的运动路径复杂多变，因此，曲柄滑块机构的运动分析一直是一个重要的科学问题。
过去，曲柄滑块机构运动分析采用大量的数学分析方法，然而，这种方法并不适用于实际应用，原因是数学模型太复杂，而且计算量也很大。
因此，有必要开发新的运动分析方法，使之能够更加简便有效地分析出曲柄滑块机构的运动状态。
经过多年的探索，我们发现，采用简便的图解法，可以很容易地实现曲柄滑块机构运动分析。
一般来说，简便图解法采用操作角度分析方法，其步骤如下：首先，画出机构图，标注出每个构件的尺寸及运动角度；其次，查表求出每个构件的位置关系；然后，用构件位置关系相互抵消，解出运动关系；最后，根据运动关系，求出机构的运动状态。
经过这样的计算，我们就可以获得机构的完整运动状态，从而使曲柄滑块机构的运动分析变得更加简单有效。
另外，通过不断完善运动分析方法，我们还可以使曲柄滑块机构运动分析变得更加精确。
例如，可以引入曲率半径、摩擦力等参数，将机构的运动分析变得更加准确和准确的。
总的来说，本文主要介绍了曲柄滑块机构运动分析的简便图解法，提出了一种基于操作角度分析的新方法，可以快速有效地分析出曲柄滑块机构的运动状态。
同时，随着技术的发展，我们可以继续开发更加准确的运动分析方法，从而更好地控制机构的运动状态。
以上就是本文关于曲柄滑块机构运动分析的简便图解法的全部内容，希望本文可以为广大机械领域的朋友们提供帮助。
曲柄(导杆)滑块机构设计分析正文.
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。
曲柄滑块机构的结构
• 闭式机身有整体式和组合式两种.闭式机身承 载能力大,刚度较好.所以,从小型精密压力机到 超大型压力机大都采用这种形式.
• 组合式〔见图ｂ〕机身是用拉紧螺栓将上梁、 立柱和底座拉紧,紧固成为一体的,加工和运输 比较方便,大中型压力机应用较广.
• 整体式机身〔见图ａ〕,有时为了增强刚性也 有使用拉紧螺栓的.虽然整体式机身加工装配 工作量较小,但需要大型加工设备,运输也较困 难.因此,一般被限制在３０００ｋＮ以下的压 力机上应用.
轴式的曲柄滑块机构在大型压力机上 的应用受到限制.
• 曲拐轴式曲柄滑块机构便 于实现可调行程且结构较 简单,但由于曲柄悬伸,受 力情况较差,因此主要在中、 小型机械压力机上应用.
• 偏心齿轮工作时只传递扭矩,弯矩 由芯轴承受,因此偏心齿轮的受力 比曲轴简单些,芯轴只承受弯矩,受 力情况也比曲轴好,且刚度较大.此 外,偏心齿轮的铸造比曲轴锻造容 易解决,但总体结构相对复杂些.所 以,偏心齿轮驱动的曲柄及滑块机 构常用于大中型压力机.
• 开式机身压力机的弹性变形、机身的角变 形使滑块下平面与垫板〔或工作台〕上平 面的平行度下降,引起模具的导柱导套和滑 块导轨过热,严重磨损,使加工出的零件精度 降低,尤其对压印加工或整形加工,这种不良 影响可以说是致命的缺陷,如后图ａ所示.
• 另外,角变形造成滑块的上下运动与工作 台〔或垫板〕上平面的垂直度的降低,将 使冲头和凹模倾斜一角度,促使模具间隙 不均匀,并产生水平方向的侧压力,不仅影 响冲压件的尺寸精度,而且还会加速模具 的磨损甚至使冲头折断,特别是对薄板冲 压加工工艺影响尤其严重,如后图ｂ、ｃ 所示.
• 压力机的工作台、垫板及滑块,在负荷状态下,如果 出现如下图所示那样的挠度,平面度就会被严重破 坏,尤其在双动或双点压力机中,这一点特别明显.
曲柄滑块机构运动分析与力学计算
→ R21 ⋅ ρ = F21 ⋅ r
Md
ω12
1
O N21
R21
2
r = fv ⋅ r
F21
2
ρ
以轴颈中心为圆心，ρ为半径作的圆称为摩擦圆 摩擦圆， 摩擦圆 ρ为摩擦圆半径 摩擦圆半径。 摩擦圆半径
三、实际机构扭矩计算
理想机构：不计弹性变形； 理想机构：不计弹性变形；不计配合间隙 不计摩擦； 不计摩擦；不计惯性力
PAB P = sin(90 + ϕ ) sin(90 − ϕ − β − γ ) cosϕ PAB = P ⋅ cos(β + γ + ϕ )
∴ PAB = P
当α = 0，β = 0 M 2 = P[µR A + µR0 + R sin γ ]
Rµ (R A + RB ) = PµR A + µR0 + L R λ= L M 2 = P[(1 + λ )R A + λRB + R0 ]µ
按压力行程计算扭矩作活塞 允许载荷曲线，在任何情况下
λ P R sin α + sin 2α + m f ≤ M pac 2 M pac P≤ λ R sin α + sin 2α + m f 2
四、连杆的校验
M = PAB µRB − PABµ sinγ ⋅ X 压弯组合 PAB ⋅ cosγ M + F W P cosγ PABµRB − PAB µ sinγ ⋅ X = AB + F W ∴σ c ≤ [σ ]
曲柄滑块机构运动分析与力学计算
一、运动分析
S = ∵ sin R L ∴ ≈ ∵ cos ∴ = = ∴ = a
曲柄滑块机构的运动分析及应用精编WORD版
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。
25-曲柄滑块-摇杆机构点水平运动速度分析2014.1.18
− a
a sinϕ cosϕ +
− ωL2b sin λ = −ωL3c sinψ ωL2b cos λ = ωL3c cosψ
⎬⎫ (19) ⎭
ωL3 = a sin(ϕ − λ) /[c sin(ψ − λ)] (20) ωL2 = a sin(ϕ −ψ ) /[b sin(ψ − λ)] (21)
λ = arctan 2[(c sinψ − a sinϕ) /(d + c cosψ − a cosϕ)] (18)
B
B2
y
B1
2
A
λ
φ θ2 1
A2
O1
3
1
P
图 2 曲柄摇杆机构
对式(15)求关于φ的一阶导数，得类速度方程及其解ωL2＝dλ/dφ、ωL3＝dψ/dφ分别为
cos λ − bαL2 sin sin λ + bαL2 cos
λ λ
= =
−cωL23 cosψ −cωL23 sinψ
− cαL3 sinψ + cαL3 cosψ
⎬⎫ ⎭
(22)
αL3 = [a cos(ϕ − λ) + bωL22 − cωL23 cos(ψ − λ)] /[c sin(ψ − λ)] (23)
3 课程上机内容与要求
(1) 生成曲柄滑块机构的计算数值位移S3，速度V3与加速度a3关于φ的Excel数据文件，0≤φ≤2π， 增量∆φ＝1/(2π)。
(2) 生成曲柄滑块机构的计算数值位移xD、yD，速度VDx、VDy与加速度aDx、aDy关于φ的Excel数据
2
文件，0≤φ≤2π，增量∆φ＝1/(2π)。 (3) 生成曲柄摇杆机构的计算数值角位移ψ，角速度ω3与角加速度α3关于φ的Excel数据文件，0
任务1曲柄压力机中的曲柄滑块机构的设计
运动学优化设计
优化目标确定
根据实际应用需求，确定曲柄滑块机构的优化目标，如减小体积、减轻重量、提高运动精度等。
优化方法选择
选择合适的优化算法或设计方法，如数学规划、遗传算法、模拟退火等，对曲柄滑块机构进行优化设 计。
05 曲柄滑块机构的动力学分 析
动力学模型建立
建立曲柄滑块机构的运动学模型，包括曲柄、连杆和滑块等部件的运动关 系。
在汽车制造、航空航天、化工、食品 加工等领域也有广泛应用。
02 曲柄滑块机构设计基础
机构设计原则
功能性原则
确保曲柄滑块机构能够实现预定的运动和功能要 求。
效率性原则
优化机构设计，提高系统的效率和性能。
可靠性原则
确保机构在各种工作条件下能够稳定、安全地运 行。
机构设计流程
01
需求分析
明确设计需求，包括运动形式、工 作负载、空间限制等。
特点
结构简单、紧凑，能够实现较大 的传动比，且具有较高的传动效 率和可靠性。
工作原理
01
当曲柄绕固定轴转动时，通过连 杆带动滑块沿直线方向往复运动 。
02
曲柄的旋转运动通过连杆转化为 滑块的直线运动，从而实现机械 能的传递和转换。
应用领域
曲柄滑块机构广泛应用于各种机械传 动和加工设备中，如压力机、冲床、 剪床、压缩机等。
影响滑块的移动范围和稳定性。
运动副间隙
影响机构的运动精度和摩擦特性。
03 曲柄滑块机构的结构设计
曲柄设计
曲柄长度
根据压力机的规格和要求，确定 曲柄的长度，以满足工作行程和 传动效率的需求。
曲柄材料
选择具有高强度和耐久性的材料， 如铸钢、合金钢等，以确保曲柄 的刚性和稳定性。
曲柄滑块机构运动分析与力学计算
sin( ) sin cos cos sin sin 1 2 sin 2 sin cos
(sin sin 2 )
2
M1
PAB R(sin
2
sin 2 )在下死点
0
PR(sin sin 2 )
2
M1(P, , R, L)
设计(公称压力)行程Sg ;设计(公称压力)角 g
Q
N
Q
Md
12
O
R21
1 2
N21
F21
以轴颈中心为圆心，为半径作的圆称为摩擦圆，
为摩擦圆半径。
三、实际机构扭矩计算
理想机构：不计弹性变形；不计配合间隙 不计摩擦；不计惯性力
sin (RA RB )
L
M
' 2
PAB
m2
m2 RA R sin( )
PAB 2
R0
PAB 2
R0
PAB R0
1 1 2 s in 2
2
s in 2 1 (1 c os 2 )
2
c os 1 1 2 (1 c os 2 )
4
S R(1 c os ) L 1 2 (1 c os 2 )
4
R (1 c os )
L R
1 4
(1 c os 2 )
R (1 c os )
PAB
P
sin(90 ) sin(90 )
PAB
P
coscos 源自由于在下死点附近，，很小M 2 PAB RA R0 R sin PAB P
当 0， 0
M 2 PRA R0 R sin
P R A
R0
RRA
L
RB
R L
曲柄滑块机构运动简图的绘制
1、什么是机构运动简图呢？
机构运动简图——用规定的线条和符号表示构件和运动副，绘出能够 表达各构件间相对运动关系的简图。与其它图形相比，可以更简明地 表达机构的组成情况和运动情况，便于进行运动分析。
2、机构中的三部分
如图所示机构分为 原动件、从动件和机架。
机架 原动件
从动件
3、运动简图的绘制
气缸4
滑块3 连杆2 曲轴1
滑块3沿气缸4 上下移动，组 成移动副；滑 块3与连杆2、 连杆2和曲轴1， 曲轴1与机架均 为转动副。
3、运动简图的绘制
根据其运动过程及组成结构分析绘制出如下图形：
（气缸4作机架，滑块3为主动件，连杆2、曲柄1为从动件）
4、曲柄滑块运动简图绘制步骤如下：
3、运动简图的绘制
首先先看一段发动机的曲柄滑块机构的视频，来确定它的运动。
3、运动简图的绘制
该机构的运动过程，可以进行如下简化：
曲柄滑块机构
单缸四冲程柴油机工作原理
3、运动简图的绘制
气缸4
滑块3 连杆2 曲轴1
如图所示发动机基本构造，主要由
气缸4、滑块3、连杆2和曲轴1组成 的曲柄滑块机构.
发动机的运动过程：在燃气压力的作 用下，活塞3是主动件首先运动，活 塞推动连杆2使曲轴4输出回转运动， 连杆2和曲轴1均为从动件，气缸1固 定不动作为机架。
注意： 1、曲柄的长度＝曲轴两端 分别与机架和连杆相连的两 回转中心之间的距离； 2、连杆的长度＝连杆两端 分别与曲轴和活塞相连的两回转中心 Nhomakorabea间的距离。
谢谢大家！
（1）首先确定曲柄圆心位 置O点，画出该机构运动的 中心线；
（2）以O点为圆心，曲 柄长度L1（线段OA）为 半径画圆，表示曲柄做 整周回转运动；