机械原理 第三章
机械原理第三章 运动分析
例3-4 含三副构件的六杆机构运动分析
例3-5 已知图示机构各构件的尺寸及原动件1的角速度1，求 C点的速度vc及构件2和构件3的角速度2及 3；求E点的速度 vE 加速度aE 。 解： 1) 列矢量方程，分析 各矢量大小和方向。 2) 定比例尺，作矢量 图。 3) 量取图示尺寸，求 解未知量。 2 C
vB 3 vB 2 vB 3B 2
⊥BC ⊥AB ？ lAB1
v ？
m/s mm
1
A
1
B
2
方向： 大小： 定比例尺 作矢量图.
∥BC
？
3 C 4
vB3B 2 v b2b3
p b3 b2
vB 3 v pb3 3 lBC lBC
顺时针方向
2) 求构件3的角加速度3 列方程：
机械原理 第三章 平面机构的运动分析
§3-1 概述
§3-2 速度瞬心及其在平面机构速度分析中的应用 §3-3 平面机构运动分析的矢量方程图解法 §3-4 平面机构运动分析的复数矢量法 §3-5 平面机构运动分析的杆组法
§3-1 概述
1.机构运动分析的内容 机构尺寸和原动件运动规律已知时，求转动构件上某点 或移动构件的位移、速度、加速度及转动构件的角位移、 角速度、角加速度。 2.机构运动分析的目的
绝对速度相等的重合点。用Pij表示。
若该点绝对速度为零——绝对瞬心。 若该点绝对速度不为零——相对瞬心。 二、瞬心的数目 设N 为组成机构的构件数（含机架），K为瞬心数，则
2 K CN =N ( N 1) / 2
三、瞬心的位置 1.两构件组成转动副 P12
1 2
以转动副相联，瞬心在其中心处。
P12、P13 的位置（绝对瞬心），P23
机械原理第3章平面机构高副低代
低代机构常用于钟表、门锁和自行车等日常生活用品。
高副低代机构的设计原则
1 合理使用约束关系
根据设计需求，合理配置机构中的约束关系。
2 考虑系统稳定性
设计时需兼顾机构的稳定性，避免运动不平稳。
3 优化运动传递效率
减少能量损失，提高机构的运动传递效率。
高副低代机构的实例分析
七连杆机构
七连杆机构是一种高副机构， 常用于工业机器人的运动系 统。
四连杆机构
四连杆机构是一种低代机构， 常用于汽车发动机的气门控 制系统。
双滑块机构
双滑块机构是一种既具有高 副又具有低代特点的机构， 常用于印刷设备的纸张送料 系统。
总结和展望
1 总结
平面机构可以根据副数和代数进行分类，高副机构和低代机构具有不同的特点和应用。
2 展望
未来，平面机构的研究将更加注重运动稳定性和能量效率的优化。
高副和低代的概念
1 高副
高副指平面机构中具有超过三个约束关系的机构。
2 低代
低代指平面机构中具有三个约束关系的机构。
高副机构的特点和应用
1 特点
2 应用
高副机构具有较高的运动自由度，可以实 现复杂的运动。
高副机构常用于机器人、汽车发动机和航 天器等领域。
Hale Waihona Puke 低代机构的特点和应用1 特点
低代机构运动自由度较低，运动规律相对简单。
机械原理第3章平面机构 高副低代
本章介绍平面机构的定义和分类，并探讨高副和低代的概念。我们将研究高 副机构的特点和应用，以及低代机构的特点和应用。最后，我们将讨论高副 低代机构的设计原则并给出实例分析。
平面机构的定义和分类
1 定义
2 分类
机械原理 第三章 平面连杆机构及其设计
2
二、连杆机构的特点 优点：
• 承受载荷大，便于润滑
• 制造方便，易获得较高的精度 • 两构件之间的接触靠几何封闭实现 • 实现多种运动规律和轨迹要求
y B a A Φ b β c ψ ψ0 C B φ A D M3
3
连杆曲线
M
M1
M2
连杆
φ0
d
D
x
缺点：
• 不易精确实现各种运动规律和轨迹要求；
27
55
20
40
70
80 (b)
例2：若要求该机构为曲 柄摇杆机构，问AB杆尺寸 应为多少？
解：1.设AB为最短杆
即 LAB+110≤60+70 2.设AB为最长杆 即 LAB+60≤110+70 3.设AB为中间杆 即 110+60≤LAB+70 100≤LAB LAB≤120 A
70
C
60
B
110
FB
D
36
2、最小传动角出现的位置
C b
F VC
B
c
A
d
D
当 为锐角时，传动角 = 当为钝角时，传动角 = 180º - 在三角形ABD中：BD² =a² +d² -2adcos 在三角形BCD中：BD² =b² +c² -2bccos (1) (2)
37
由（1）=（2）得：
b2 c 2 a 2 d 2 2ad cos cos 2bc
1）当 = 0º 时，即曲柄与机架重叠共线，cos =+1， 取最小值。
min
b c (d a ) arccos 2bc
机械原理第三章精选全文完整版
第三节 四杆机构的设计
一、四杆机构的设计的基本问题
平面连杆机构的功能：
（1）传动功能 图
（2）引导功能
图
四杆机构的设计的基本问题：
（1）实现预定的连杆位置问题； （1）实现已知运动规律问题； （2）实现已知轨迹问题。
设计方法：（1）图解法；（2）解析法；
ψ
θ
a AC2 AC1 2
a EC1 / 2
90 -θ
ψ
θ
θ
（2）曲柄滑块机构
已知： H , K,e ，求机构其它构件尺寸.
步骤：
180 (k
1)
k 1
取 l 作图
AB=(AC1-AC2)/2 BC=AC1-AB
H
c2
c1
90
A
lAB l AB
O
Hale Waihona Puke lBC l BCM
（3）导杆机构
已知： lAD , K
根据 3 ，则得
2
arcsin
l3
sin
3 l1 sin
l2
1
第四节 平面连杆机构的运动分析（8）
2.速度分析
将式（l1ei1 l2ei2 l4 l3ei3 对时间求导，得到
l ie 指数函数求导
i1
11
l22iei2
l33iei3
e 将式中的每项乘 i2，并取实部消去 2 ，解得：
3)以平面高副联接的两构件, 若高副元素之间为纯 滚动时, 接触点即为两构件的瞬心；若高副元素 之间既滚动又滑动, 则瞬心在高副接触点处的公 法线上。 图
（2）不直接相联的两构件的瞬心——三心定理
三心定理: 三个彼此作平面运动的构件共有三个瞬 心，且必定位于同一直线上。 图
机械原理第三章平面机构的运动分析
2 判定方法
通过违法副法、副移法或 推动法等方法进行判定。
3 应用举例
四连杆机构中的连杆2-连 杆3副是约束运动副。
运动副的数目
1
最大副数
运动副的最大数目取决于机构的自由度。
2
自由度
机构能够独立运动的最少块数。
3
计算方法
自由度 = 3 * （连杆总数 - 框架连杆数 - 3）
极迹法
极迹法是一种利用链接件的相对位置和运动方向进行运动分析的方法，通过 绘制链接件的轨迹，可以分析机构的运动特性。
机械原理第三章平面机构 的运动分析
平面机构是指运动发生在一个平面内的机械装置。本章将详细介绍平面机构 的分类、链接件运动、运动副的命名和判定以及优化设计等内容。
什么是平面机构
平面机构是运动发生在一个平面内的机械装置。它由链接件和运动副组成，可实现各种不同的运动效果。
平面机构的分类
四连杆机构
由四个连杆组成，可实现平面运动和转动。
由滑块和滑道组成的运动副。
键副
通过键配对组成的运动副。
独立运动副的判定
1 定义
独立运动副是能够单独实 现运动的副。
2 判定方法
通过遮挡法、违法副法或 推动法等方法进行判定。
3 应用举例
曲柄滑块机构中的曲柄-连 杆副是独立运动副。
约束运动副的判定
1 定义
约束运动副是通过其他副 的约束实现运动的副。
自由度的计算
自由度是机构能够独立运动的最少块数。通过计算机构的链接件数目和约束数目，可以确定机构的自由度。
平面机构的静力学分析
静力学分析是研究机构在静力平衡条件下的受力分布和力矩平衡的方法。通过分析机构的关节受力和连杆力矩， 可以确定机构的静力学特性。
机械原理第三章平面连杆机构及其设计
b12
C1
B
B2
B1
b. 设计 b12
c12
A
B2
C1
C2
B1
A点所在线
A
D点所在线
D
C C2
D
★ 已知连杆两位置
c23
——无穷解。要唯一解需另加条件 ★ 已知连杆三位置
b23 B3
c23
——唯一解 ★ 已知连杆四位置
——无解 B3
b12 B2 B1
C1 C2
C3
AD
B2 B1
分析图3-20
C2 C1 B4
反平行四边形
车门开闭机构
3)、双摇杆机构
若铰链四杆机构的两连架杆均为摇杆， 则此四杆机构称为双摇杆机构。
双摇杆机构
双摇杆机构的应用 鹤式起重机机构
鹤式起重机
倒置机构：通过更换机架而得到的机构称为原机构的倒置机构。
变化铰链四杆机构的机架
C
B
整转副
2
(<360°)
(0~360°)
3
1
(0~360°)
（1）、取最短构件为机架时，得双曲柄机构。 （2） 、取最短构件的任一相邻构件为机架时，均得曲柄
摇杆机构。 （3）、取最短构件的对面构件为机架时，得双摇杆机构。
判断：所有铰链四杆机构取不同构件为机架时，都能演化成带 曲柄的机构。
例：图示机构尺寸满足杆长条件，当取不同构件为机架时 各得什么机构？
取最短杆相 邻的构件为 机架得曲柄 摇杆机构
最短杆为 机架得双 曲柄机构
取最短杆对 边为机架得 双摇杆机构
特殊情况：
如果铰链四杆机构中两个构件长度相等且均为最短杆 1、若另两个构件长度不相等，则不存在整转副。 2、若另两个构件长度也相等， （1）当两最短构件相邻时，有三个整转副。 （2）当两最短构件相对时，有四个整转副。
机械原理第3章平面机构的运动分析
机构中构件 3 4 5 ……
总数
瞬心数 3 6 10 ……
p12 p13 p23
p12 p13 p14 p23 p24 p34
p12 p13 p14 p15 p23 p24 p25 p34 p35 p45
4
机械原理
§3-2 用速度瞬心法作机构的速度分析 3. 瞬心位置的确定
∴ω4
= ω2
P12 P24 P14 P24
两方构向件？的若角相速对度瞬与心其P绝24对在瞬两心绝对瞬心P12 、P14 至相对瞬的心延的长距线离上成，反比ω2、ω4 同向；若P24
在P12 、15P14之间，则ω2、ω4 反向。
机械原理
（2）求角速度 高副机构
已知构件2的转速ω2，求构件3的角速度ω3
θ3 = arctan a ± a2 +b2 −c2
(3)
2
b+c
* 正负号对应于机构的两个安装 模式，应根据所采用的模式确定 一个解。
此处取“+”
21
机械原理
22
机械原理
⎧⎨⎩ll22
cosθ2 sin θ 2
= =
l3 l3
cosθ3 − l1 cosθ1 + xD − xA sinθ3 − l1 sinθ1 + yD − yA
2 建立速度、加速度关系式 为线性, 不难求解。
3 上机计算, 绘制位移、速度、加速度线图. * 位移、速度、加速度线图是根据机构位移、速度、加速度
对时间或原动件位移的关系式绘出的关系曲线. ** 建立位移关系式是关键，速度、加速度关系式的建立只是求
导过程。
19
机械原理
机械原理课件B第三章
机械平衡的概念与类型
总结词
理解机械平衡的概念和类型是掌握机械原理 的基础。
详细描述
机械平衡是指机械系统在运动过程中，各部 分所受外力矩之和为零的状态。根据平衡状 态的性质，机械平衡可以分为动态平衡和静 态平衡两类。动态平衡是指机械系统在运动 过程中，各部分所受外力矩之和为零的状态 ，而静态平衡则是指机械系统在静止状态下
06 结论
本章总结
本章主要介绍了机械原理中的齿轮机 构，包括齿轮机构的分类、特点、工 作原理以及应用。
重点学习了齿轮机构的工作原理，包 括齿轮的啮合、传动比计算、齿轮的 几何尺寸计算等。
通过学习，我们了解了不同类型的齿 轮机构，如直齿、斜齿、锥齿等，以 及它们在不同场合的应用。
掌握了齿轮机构的设计计算方法，包 括齿轮的强度计算、润滑与维护等方 面的知识。
详细描述
机械是一种能够实现将输入的能量转换为输出能量、物料或信息的装置。它利用物理定律和自然力，通过各种运 动形式，完成特定的任务。根据不同的分类标准，机械可以分为多种类型，如按照功能可以分为传动机械、加工 机械、运输机械等。
机械系统的工作原理
总结词
机械系统的工作原理是通过输入的能量使机械元件产生预定的运动，从而实现能量的转 换和传递。
详细描述
机械系统由各种机械元件组成，如齿轮、轴承、连杆等，这些元件在输入能量的作用下 产生预定的运动。这些运动使得机械系统内部的能量得以转换和传递，最终输出所需的 能量、物料或信息。为了使机械系统正常工作，需要确保各元件之间的协调运动，这通
常需要通过传动机构来实现。
机械效率与性能指标
总结词
机械效率指的是机械系统输出能量与输入能量之比， 是衡量机械性能的重要指标。
数字化设计与仿真
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
平面连杆机构习题
一、填空
1.在 条件下，曲柄滑块机构具有急回特性。
2.机构中传动角γ和压力角α 之和等于 。
3.在铰链四杆机构中，当最短构件和最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和时， 只能获得 机构。
4.平面连杆机构是由许多刚性构件用 联接而形成的机构。
5.在摆动导杆机构中，导杆摆角
30 =ψ，其行程速度变化系数K 的值为 。
6.在四杆机构中AB BC CD AD AD
====40406060,,,,为机架，该机构是 。
7.铰链四杆机构具有急回特性时其极位夹角θ值 ，对心曲柄滑块机构的θ
值 ， 所以它 急回特性，摆动导杆机构 急回特性。
8.对心曲柄滑块机构曲柄长为a ，连杆长为b ，则最小传动角γmin 等于 ，它出现在 位置。
9.图示运动链，当选择 杆为机架时为双曲柄机构；选择 杆为机架时为 双摇杆机构；选择 杆为机架时则为曲柄摇杆机构。
10.图示为一偏置曲柄滑块机构，若以曲柄为主动件，机构的最大压力角 αmax = ， 发 生在 。
11.当四杆机构的压力角α=90︒时，传动角等于 ，该机构处于 位置。
12.在曲柄摇杆机构中，最小传动角发生的位置在 。
13．摆动导杆机构的极位夹角与导杆的摆角是
的。
二、判断题 1.任何一种曲柄滑块机构，当曲柄为原动件时，它的行程速比系数K =1。
( ）
2.铰链四杆机构是由平面低副组成的四杆机构。
（ ）
3.摆动导杆机构不存在急回特性。
（ ）
4.在铰链四杆机构中，如存在曲柄，则曲柄一定为最短杆。
（ ）
5.任何平面四杆机构出现死点时，都是不利的，因此应设法避免。
（ ）
6.平面四杆机构有无急回特性取决于极位夹角是否大于零。
（ ）
7.平面四杆机构的传动角在机构运动过程中是时刻变化的，为保证机构的动力性能，应限制其最小值γmin不小于某一许用值¡[]γ。
（）8.在偏置曲柄滑块机构中，若以曲柄为原动件时，最小传动角γmin可能出现在曲柄与机架（即滑块的导路）相平行的位置。
（）
9.摆动导杆机构不存在急回特性。
（）
10.平面连杆机构中，从动件同连杆两次共线的位置，出现最小传动角。
双摇杆机构不会出现死点位置。
（）
11.在铰链四杆机构中，如存在曲柄，则曲柄一定为最短杆。
（）三．选择题
1.铰链四杆机构中若最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，则机
构中。
A）一定有曲柄存在B）一定无曲柄存在
C）是否有曲柄存在还要看机架是哪一个构件
2.设计连杆机构时，为了具有良好的传动条件，应使。
A）传动角大一些，压力角小一些；B）传动角和压力角都小一些；
C）传动角和压力角都大一些。
3.在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件，且处于共线位置时,机构处于死点位置。
A）曲柄与机架；B）曲柄与连杆；C）连杆与摇杆。
4.压力角是在不考虑摩擦情况下作用力和力作用点的方向所夹的锐角。
A）法线；B）速度；C）加速度；D）切线。
5.为使机构具有急回运动，要求行程速比系数。
A）K=1；B）K>1；C）K<1。
6.铰链四杆机构中存在曲柄时，曲柄是最短构件。
A）一定；B）不一定；C）一定不。
7.已知一铰链四杆机构ABCD，l AB=25mm，l BC=50mm，l CD=40mm，l
=30mm，且AD为机架，BC为AD之对边，那么，此机构为。
AD
A）双曲柄机构；B）曲柄摇杆机构；C）双摇杆机构；D）固定桁架。
8.下面四个机构运动简图所示的四个铰链四杆机构，图是双曲柄机构。
（A）a；（B）b；（C）c；（D）d。
(a)(b)(c)(d)
四.在铰链四杆机构中，已知l AB
=30mm ，l BC =110mm ，l CD =80mm ，l AD =120mm ，
构件 1为原动件。
（1）判断构件1能否成为曲柄；
（2）用作图法求出构件3的最大摆角ψmax ；
（3）用作图法求出最小传动角γm i n ；
（4）当分别固定构件1、2、3、4时，各获得何种机构？
m/mm
第四题图 第五题图
五.如图示曲柄滑块机构的运动简图，试确定当曲柄1等速转动时，
（1）机构的行程速度变化系数K 。
（2）最小传动角γmin 的大小。
（3）当滑块3为主动时，机构是否出现死点，为什么？
（在图中用作图法求解）
六.试设计一曲柄摇杆机构。
设摇杆两极限位置分别为ϕϕ121509040=== ,;l CD mm ，
l AD =50mm 。
用图解法求l AB 、l BC
及行程速比系数K 和最小传动角
γmin 。
第六题图 第七题图
七.已知机架AD =50mm ，摇杆CD 离机架最近极限位置β=45 ，且CD =40mm ，设
该机构为曲柄摇杆机构，且行程速比系数K =1.4，试用作图法求出曲柄AB 和连杆BC 的 长度，并绘出机构图。
八.设计一曲柄滑块机构。
已知机构处于两极限位置时，其AC 268= mm ，
AC 125= mm ，K =1.5。
求曲柄长AB 、连杆长BC 、偏心距e 和滑块的导程H 。