平面连杆机构运动及动力分析

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平面连杆机构

平面连杆机构
平面四杆机构具有整转副 则可能存在曲柄。
设l1 < l4,连架杆若能整周回 转,必有两次与机架共线。
由△B2C2D可得:
由△B1C1D可得:
l3≤(l4 –l1) + l2 l2≤(l4– l1) + l3
l1+l4≤ l2 + l3
l1+ l3 ≤ l2 + l4 l1+l2 ≤ l3 + l4
当满足杆长条件时,其 最短杆上的转动副都是 整转副。
此时,铰链A、B均为 整转副。
同理,若 l1 > l4,可得:
l4≤ l1 , l4≤ l2 , l4≤ l3
即: AD为最短杆
▲最长杆与最短杆的长度之和 > 其他两杆长度之和, 双摇杆机构。
曲柄存在的条件:(Grashof 定理) ▲最长杆与最短杆的长度之和 ≤ 其他两杆长度之和
曲柄滑块机构的急回特性分析
应用:节省回程时间,提高生产率。
导杆机构的急回特性
称为杆长条件。
▲连架杆之一为最短杆,曲柄摇杆机构。 ▲机架为最短杆,双曲柄机构。 ▲最短杆对边为机架,双摇杆机构。
2.压力角和传动角 压力角:作用在从动 件上的驱动力F与力 作用点绝对速度之间 所夹锐角α。
切向分力 Ft= Fcosα = Fsinγ
法向分力 Fn= Fcosγ γ↑ Ft↑ 对传动有利。 γ是α的余角。 常用γ的大小来表示机构传力性能的好坏, 称γ为传动角。
K = V2 = C1C2 V1 C1C2
t2 t1
= t1 t2
=180°+θ 180°- θ
只要极位夹角θ ≠ 0 , 就有 K>1。
而且θ越大,K值越大,机构的急回性质越明显。

平面机构的自由度与运动分析

平面机构的自由度与运动分析

平面机构的自由度与运动分析一、平面机构的自由度平面机构是指机构中的构件只能在一个平面内运动的机构,它由多个连接杆、转动副和滑动副组成。

平面机构的自由度是指机构中能够独立变换位置的最小的连接杆数目,也可以理解为机构中独立的变量的数量。

对于平面机构,其自由度可以通过以下公式计算:自由度=3n-2j-h其中,n表示连接杆的数量,j表示驱动链的数量,h表示外部约束的数量。

根据上述公式可以看出,自由度与平面机构中连接杆的数量和驱动链和外部约束的数量有关。

连接杆的数量越多,机构的自由度就越大,可以实现更复杂的运动。

驱动链的数量越多,机构中的动力驱动器越多,自由度就越小,机构的运动变得更加确定。

外部约束的数量越多,机构中的约束条件就越多,自由度就越小,机构的运动也会变得更加确定。

二、平面机构的运动分析1.闭合链和链架分析:首先需要确定机构中的闭合链和链架,闭合链是指机构中连接杆形成一个封闭的回路,闭合链中的连接杆数目应该为n 或n-1,n是机构中的连接杆数量。

链架是指机构中的连接杆形成一个开放的链路。

通过分析闭合链和链架中的链接关系和约束条件,可以确定机构中构件的位置和运动方式。

2.位置和速度分析:根据机构的连接杆的长度和角度,可以通过几何方法或代数方法确定机构中构件的位置和速度分量。

通过分析连接杆的长度和角度的变化规律,可以推导出机构中构件的位置和速度随时间的变化关系。

3.加速度和动力学分析:根据机构中各个构件的位置和速度,可以通过几何方法或动力学方法计算构件的加速度和动力学特性。

通过分析机构中构件的加速度和动力学特性,可以确定机构中构件的运动稳定性和质量分布。

4.动力分析:对于需要携带负载或进行力学传动的机构,需要进行动力学分析,确定机构中各个构件的受力和承载能力。

通过分析机构中构件的受力情况,可以确定机构的设计参数和强度要求。

总结起来,平面机构的自由度与运动分析是确定机构中构件位置和运动状态的重要方法,通过分析机构中的闭合链和链架、构件的位置和速度、加速度和动力学特性,可以确定机构的运动方式和特性,为机构的设计和优化提供依据。

平面连杆机构及其分析与设计

平面连杆机构及其分析与设计

平面连杆机构及其分析与设计平面连杆机构是由连杆和连接点组成的机械结构,广泛应用于各种机械设备中。

它的功能是将输入的旋转运动转化为输出的直线运动或者将输入的直线运动转化为输出的旋转运动。

本文将对平面连杆机构的分析与设计进行介绍。

首先,对平面连杆机构进行分析。

平面连杆机构的主要组成部分是连杆和连接点。

连杆是连接点之间的刚性杆件,可以是直杆、曲杆或者具有其他特殊形状的杆件。

连接点是连杆的两个端点或者连杆与其他机构的连接点,可以是支点、铰链等。

平面连杆机构的运动可以分为三种基本类型:平动、转动和复动。

平动是指连杆的一端保持固定,另一端进行直线运动;转动是指连杆的一端保持固定,另一端进行旋转运动;复动是指连杆的一端进行直线运动,另一端同时进行旋转运动。

进行平面连杆机构的设计时,需要考虑以下几个要点。

首先,确定机构的类型和功能。

根据机构的动作要求和功能要求,选择适合的连杆类型和连接点类型。

其次,进行机构的运动分析。

根据机构的运动要求,确定连杆的长度和连接点的位置,使连杆能够实现所需的运动。

然后,进行机构的力学分析。

根据机构的受力情况,确定连杆的截面尺寸和材料,保证机构的刚度和强度。

最后,进行机构的优化设计。

考虑机构的性能要求和制造要求,对机构进行优化设计,提高机构的工作效率和使用寿命。

在平面连杆机构的设计中,还需要考虑机构的动力学问题。

机构的动力学分析包括静力学分析和动力学分析两个方面。

静力学分析是指在机构静止或静力平衡状态下,对机构受力和力矩进行分析。

动力学分析是指在机构进行运动时,对机构的加速度、速度和位移进行分析。

通过对机构的动力学分析,可以确定机构的惯性力和惯性矩,从而确定机构的动态特性和振动特性。

总之,平面连杆机构的分析与设计是一项复杂而重要的工作。

在进行分析与设计时,需要考虑机构的类型和功能,进行运动分析和力学分析,优化设计和动力学分析。

通过合理的分析与设计,可以使机构具有较好的工作性能和使用寿命,满足各种工程应用的要求。

机械原理平面连杆机构及设计

机械原理平面连杆机构及设计

机械原理平面连杆机构及设计平面连杆机构是一种最为基本的机械结构,由于其结构简单、运动可靠等特点,被广泛应用于各种机械设备中。

本文将对平面连杆机构进行介绍,并探讨其设计原理。

平面连杆机构是由至少一个定点和至少三个连杆组成的机构。

定点为固定参考点,连杆是由铰链连接的刚性杆件。

连杆可以分为连杆和曲柄,连杆连接在定点上,曲柄则旋转。

平面连杆机构的运动由这些连杆的位置和相互连接方式决定。

平面连杆机构的设计原理基于以下几个方面:1.运动分析:在设计平面连杆机构之前,首先需要进行运动分析,确定所需的运动类型。

运动类型可以是旋转、平移、摆动、滑动等。

通过运动分析,可以确定连杆的长度和相互连接的方式。

2.运动性能:平面连杆机构的优点是运动可靠,但运动性能也是需要考虑的重要因素。

例如,设计中需要考虑速度、加速度、力和力矩等参数,以满足机构的运动要求。

3.静力学分析:平面连杆机构在工作过程中可能会受到外力的作用,因此需要进行静力学分析。

静力学分析可以确定机构的力矩和应力,从而确定设计的合理性。

4.运动合成:在进行平面连杆机构的设计过程中,需要进行连杆的运动合成。

运动合成是指通过选择适当的连杆长度和连接方式,实现所需的运动类型。

5.运动分解:运动分解是指将合成的运动分解为各个连杆的运动。

通过运动分解,可以确定每个连杆的运动规律,从而进行设计。

当以上原理得到了充分的了解和运用后,可以进行平面连杆机构的具体设计。

具体的设计包括以下几个步骤:1.确定所需的运动类型:根据机械设备的需求,确定所需的运动类型,例如旋转、平移、摆动等。

2.运动分析:对机构进行运动分析,确定连杆的位置和连接方式。

根据机构的运动要求和外力作用,确定连杆的长度。

3.动力学分析:进行动力学分析,确定机构运动时的力学参数,如速度、加速度、力和力矩等。

4.运动合成与分解:根据所需的运动类型,进行运动合成和分解,确定连杆的运动规律。

5.结构设计:根据上述分析和计算结果,进行结构设计。

第9章平面连杆机构的动力分析与平衡

第9章平面连杆机构的动力分析与平衡

第9章平面连杆机构的动力分析与平衡平面连杆机构是由若干个连杆组成的机械系统,常用于研究机械系统的动力学性质。

对于平面连杆机构的动力分析与平衡,主要是研究其运动学和动力学方程,并进行相应的力和动量平衡计算。

以下将从运动学和动力学两个方面进行详细介绍。

1、运动学分析平面连杆机构的运动学分析是研究机构的位置、速度和加速度的关系。

其中,位置分析主要是根据连杆的几何性质,通过连杆的长度、夹角和初始位置等参数,确定连杆机构的位置关系。

速度分析主要是研究各连杆的线速度和角速度之间的关系,通过运用位移法和速度图解法,可以求解各连杆关节处的速度。

加速度分析主要是研究各连杆的线加速度和角加速度之间的关系,可以通过速度分析的基础上运用动图解法求解。

2、动力学分析平面连杆机构的动力学分析是研究机构中各连杆所受力和动量的关系,进而分析机构的运动特性。

动力学分析主要包括力分析和动量平衡两个方面。

力分析主要是研究在给定外部载荷下,各连杆之间的约束力和连接力,分析力的大小、方向和位置。

动量平衡主要是研究机构质点的动量矩等于零,根据牛顿第二定律和冲量动量定理,可以建立平面连杆机构的运动方程,进而求解各连杆的加速度和力。

平面连杆机构的平衡主要涉及到静平衡和动平衡两个方面。

静平衡要求在机构基准位置时,机构中各连杆和连接处的力矩之和等于零,可以通过力分析和力矩平衡方程求解。

动平衡要求机构中各连杆的质心加速度等于零,在给定外部载荷和给定输入力矩的情况下,可以通过动量平衡方程求解。

总结来说,平面连杆机构的动力分析与平衡需要进行运动学和动力学的分析,通过建立力分析和动量平衡方程,求解各连杆的加速度和力,进而研究机构的运动特性和平衡性。

对于平面连杆机构的动力分析与平衡研究,可以为机械设计和动力学性能优化提供理论依据。

机械原理-第02章 平面连杆机构及其设计 - 平面连杆机构的力分析

机械原理-第02章 平面连杆机构及其设计 - 平面连杆机构的力分析

件惯性力对机械性能的影响。
G′
2020年4月23日星期四
5
§2-5 平面连杆机构的力分析
WHUT
3、机构力分析的方法
静力分析和动态静力分析。
由于最初设计时,各构件的结构尺寸、形状、材料、质量及 转动惯量未知,因而惯性力(矩)无法确定。此时,一般先 对机构作静强度计算,初步确定各构件尺寸,然后再对构件 进行动态静力分析及强度计算,并以此为依据对各构件作必 要的修正。一般不考虑摩擦力的影响。
(2) 绕定轴转动的构件
a. 回转轴线通过构件质心
S
Pi = 0 Mi = -Js ε ( ε = 0 或 ε ≠0 ) b. 回转轴线不通过质心
Pi = -mas Mi = - Jsε
其中:h=Mi/Pi
2020年4月23日星期四
WHUT
Pi' Pi
h S
Mεi
8
§2-5 平面连杆机构的力分析
(3) 作平面复合运动的构件
2020年4月23日星期四
21
WHUT
(2) 判定构件间的相对转向
F
R12
R12
ω21
v
1
2
R23ω23
3Q
ω14
4
R41
R32R32
R43
(3) 判定作用力在摩擦圆上切点位置
Q R23
R21
F
R43 R41
(4) 依据力平衡条件求解
对构件3:Q + R23 + R43 = 0 对构件1:R21 + R41+ F = 0
2020年4月23日星期四
3
§2-5 平面连杆机构的力分析
2、机构力分析的任务和目的

平面连杆机构设计与特性分析实验记录心得体会

平面连杆机构设计与特性分析实验记录心得体会

平面连杆机构设计与特性分析实验记录心得体会
在进行平面连杆机构设计与特性分析实验时,我对该实验的内容和过程有了更深刻的理解和体会。

首先,在设计平面连杆机构时,我学会了根据要求选择适当的材料和构件,确保机构的稳定性和可靠性。

我注意到,合理的设计可以提高机构的工作效率和精度,同时减少能量损失。

其次,在特性分析过程中,我掌握了使用相关测试仪器和软件的方法。

通过对机构的运动学和动力学特性进行测量和分析,我能够准确地评估机构的性能和工作状态。

这对于优化机构设计和提升工作效率至关重要。

实验中,我还学会了合理规划实验过程,确保实验结果的准确性和可靠性。

我注意到,实验中的数据采集和记录对于后续的分析和比较是不可或缺的。

因此,我始终保持仔细和谨慎,避免任何可能引起误差的因素。

通过这次实验,我意识到平面连杆机构设计与特性分析是一项复杂而重要的工作。

只有通过深入的理论学习和实践探索,我们才能更好地理解和应用这些知识。

我深感自己在这方面还有很多需要学习和提升的空间,将继续努力进一步提高自己的专业能力。

平面连杆机构设计分析及运动分析综合实验

平面连杆机构设计分析及运动分析综合实验

实验二平面连杆机构设计分析及运动分析综合实验一、实验目的:1、掌握机构运动参数测试的原理和方法。

了解利用测试结果,重新调整、设计机构的原理。

2、体验机构的结构参数及几何参数对机构运动性能的影响,进一步了解机构运动学和机构的真实运动规律。

3、熟悉计算机多媒体的交互式设计方法,实验台操作及虚拟仿真。

独立自主地进行实验内容的选择,学会综合分析能力及独立解决工程实际问题的能力,了解现代实验设备和现代测试手段。

二、实验内容1、曲柄滑块机构及曲柄摇杆机构类型的选取。

2、机构设计,既各杆长度的选取。

(包括数据的填写和调整好与“填写的数据”相对应的试验台上的杆机构的各杆长度。

)3、动分析(包括动态仿真和实际测试)。

4、分析动态仿真和实测的结果,重新调整数据最后完成设计。

三、实验设备:平面机构动态分析和设计分析综合实验台,包括:曲柄滑块机构实验台、曲柄摇杆机构实验台,测试控制箱,配套的测试分析及运动仿真软件,计算机。

四、实验原理和内容:1、曲柄摇杆机构综合试验台①曲柄摇杆机构动态参数测试分析:该机构活动构件杆长可调、平衡质量及位置可调。

该机构的动态参数测试包括:用角速度传感器采集曲柄及摇杆的运动参数,用加速度传感器采集整机振动参数,并通过A/D板进行数据处理和传输,最后输入计算机绘制各实测动态参数曲线。

可清楚地了解该机构的结构参数及几何参数对机构运动及动力性能的影响。

②曲柄摇杆机构真实运动仿真分析:本试验台配置的计算机软件,通过建模可对该机构进行运动模拟,对曲柄摇杆及整机进行运动仿真,并做出相应的动态参数曲线,可与实测曲线进行比较分析,同时得出速度波动调节的飞轮转动惯量及平衡质量,从而使学生对机械运动学和动力学,机构真实运动规律,速度波动调节有一个完整的认识。

③曲柄摇杆机构的设计分析:本试验台配置的计算机软件,还可用三种不同的设计方法,根据基本要求,设计符合预定运动性能和动力性能要求的曲柄摇杆机构。

另外还提供了连杆运动轨迹仿真,可做出不同杆长,连杆上不同点的运动轨迹,为平面连杆机构按运动轨迹设计提供了方便快捷的虚拟实验方法。

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毕业设计报告(论文) 报告(论文)题目:平面连杆机构运动及动力分析作者所在系部:机械工程系作者所在专业:机械设计制造及其自动化作者所在班级: B07115 作者姓名:作者学号:指导教师姓名:完成时间: 2011年6月北华航天工业学院教务处摘要平面连杆机构是一种应用十分广泛的机构。

平面连杆机构全部采用低副连接,因而结构简单易于制造,结实耐用,不易磨损,适于高速重载;运动低副具有良好的匣形结构,无需保养,适于极度污染或腐蚀而易出现问题的机器中;平面连杆机构能够实现多种多样复杂的运动规律,而且结构的复杂性不一定随所需完成的运动规律性的复杂程度而增加;平面连杆机构还具有一个独特的优点,就是可调性,即通过改变机构中各杆件长度,从而方便地改变了原机构的运动规律和性能。

连杆机构由于结构上的特点在各种机械行业中被广泛的采用。

通过对连杆机构的设计,可以实现不同的运动规律,满足预定的位置要求和满足预定的轨迹要求。

机构运动及动力分析的目的是分析各个构件的位移、、角加速度以及受力,分析构件上某点的位置、轨迹、速度和加速度等。

这种方法能给出各运动参数与机构尺寸间的解析关系及写出机构某些点的轨迹方程式,能帮助我们合理地选择机构的尺寸,从而对某一机构作深入的系统研究。

平面连杆机构运动及动力分析,就是以连杆机构作为研究对象,对其各个运动件之间的关系公式进行推导,应用现代设计理论方法和有关专业知识进行系统深入地分析和研究,探索掌握其运动规律,讨论重要参数间的关系。

关键词:平面连杆机构运动性能仿真运动规律AbstractPlanar linkage mechanisms are used widely. Planar linkage mechanisms take the use of lower pair connection, so its structure is easy to manufacture, durable and resistant, especially suitable for high-speed and heavy-duty; lower pair sports has a good box-shaped structure, without maintenance, which is fit for machines working in extreme contamination or often coming with problems because of corrosion; planar linkage mechanism not only can achieve a variety of complex movement, but also the more complex movem ent doesn’t go with more complex structure; what gives linkage a unique advantage is that the motive rules and performance of the original mechanism will change with the length of the bar. As a result, linkage mechanisms are widely used in mechanical industries. By changing the design of linkage mechanisms, it can achieve different motive rules in order to move as the intended location and trajectory.The analysis of mechanism’s motion and power is aimed at each linkage mechanism’s location, speed, angle acceleration and power, even those of some point of linkage mechanisms. This method can give the motion parameters and body size between the analytic relationship and trajectory equations of some point in the bar, which can help us choose a reasonable choice of mechanisms size, and thus to have further study about the system of some mechanisms.The research of simulation of planar linkage mechanisms is to infer relative formers about every motive bar by studying the linkage mechanisms. Going further study and analyze, by applying modern design theory method and relevant professional knowledge is to obtain motive rules of it, discuss the relationship of important parameters.Key Words: Planar Linkage Mechanisms Kinematical Performance SimulationComputer Aided Design目录摘要....................................................................Abstract....................................................................第1章绪论.................................................................1.1 本课题的选题背景 ...................................................1.2 目前国内外研究概况 .................................................1.3 连杆机构 ...........................................................1.3.1 连杆机构的概念及特点.........................................1.3.2 连杆机构的地位和作用.........................................1.3.3 连杆机构的发展及现状.........................................1.4 连杆机构的运动及动力分析 ...........................................1.4.1 运动及动力分析需完成的工作...................................1.4.2 平面连杆机构的运动及动力分析.................................1.5 本课题的研究内容 ...................................................1.5.1 课题的提出...................................................1.5.2 研究目标和研究内容...........................................1.5.3 拟解决的关键问题.............................................1.6 本章小节 ........................................................... 第2章连杆机构运动规律.....................................................2.1 研究连杆机构运动规律的目的 .........................................2.2 运动参数公式的推导 .................................................2.2.1 位置公式的推导...............................................2.2.2 速度公式的推导...............................................2.2.3 加速度公式的推导.............................................2.3 运动关系的分析 .....................................................2.3.1 位置关系曲线.................................................2.3.2 角速度关系曲线...............................................2.3.3 角加速度关系曲线.............................................2.4 运动结果分析 .......................................................2.5 本章小结 ........................................................... 第3章连杆机构动力分析.....................................................3.1 研究连杆机构动力规律的目的 .........................................3.2动力参数公式的推导..................................................3.2.1 运动副中反力的推导...........................................3.2.2 曲柄上平衡力矩的推导.........................................3.3 动力关系的分析 .....................................................3.3.1 运动副中反力曲线.............................................3.3.2 曲柄平衡力矩关系曲线.........................................2.4 动力结果分析 .......................................................3.5 本章小结 ........................................................... 第4章总结.................................................................4.1 总结 ...............................................................4.2 展望 ............................................................... 致谢.................................................................... 参考文献....................................................................第1章绪论1.1 本课题的选题背景平面连杆机构是由若干刚性构件用低副联接而成的平面机构,故又称平面低副机构。

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