机械原理大作业1连杆结构运动分析—9
动图演示连杆机构工作原理，直观明了
动图演⽰连杆机构⼯作原理，直观明了
连杆机构构件运动形式多样，简单调整杆的相对长度即可实现不同的转动、摆动、移动和平⾯或空间复杂运动，从⽽可⽤于实现已知运动规律和已知轨迹。
优点:
(1)采⽤低副:⾯接触、承载⼤、便于润滑、不易磨损，形状简单、易加⼯、容易获得较⾼的制造精度。
(2)改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。
(3)两构件之间的接触是靠本⾝的⼏何封闭来维系的，它不像凸轮机构有时需利⽤弹簧等⼒封闭来保持接触。
(4)连杆曲线丰富，可满⾜不同要求
平⾯连杆机构
导杆机构
双曲柄机构
曲柄滑块机构
铰链四杆机构
曲柄滑块机构
双摇杆机构
平⾏四边形机构
⼤筛机构。
机械设计原理-连杆机构
机械设计原理 - 连杆机构简介连杆机构是机械领域中常见的一种机构，它由连杆和关节连接而成。
连杆机构能将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动。
在机械设计中，连杆机构有着广泛的应用，例如发动机的活塞连杆机构、汽车发动机的凸轮轴等。
基本原理连杆机构的基本原理是通过多个连接件（连杆）和连接点（关节）相互连接，形成一个刚性的机械系统。
这些连杆和关节的组合使得连杆机构能够实现特定的运动转换。
连杆机构能够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。
其中，连杆机构的动力学性能取决于连接点（关节）的数量和位置。
旋转运动转换为直线运动当连杆机构中的连杆有一个固定转轴时，通过将一个或多个连杆的另一端与工作件连接，连杆机构可以将旋转运动转换为直线运动。
这种机构被称为滑块机构，常用于工业机械中的压力机、钳工铣床等。
直线运动转换为旋转运动当连杆机构中的连杆有一个固定的直线移动轨迹时，通过将一个或多个连杆与旋转工作件连接，连杆机构可以将直线运动转换为旋转运动。
这种机构被称为曲柄机构，常用于内燃机中的活塞连杆机构。
关节是连杆机构中的连接点，它决定了连杆之间的运动关系。
常见的关节类型有以下几种：万向节万向节是允许连杆相对于连接点进行旋转和转动的关节。
它通常由两个球面或圆柱面构成，其中一个球面或圆柱面上有三个斜对角的孔，而另一个球面或圆柱面上有三个平行的凸起。
回转节回转节允许连杆在连接点上绕固定轴旋转。
它通常由一个轴和一个孔组成，连接点上的连杆绕轴旋转。
滑动节滑动节允许连杆在连接点上沿固定轴线方向上产生直线运动。
它通常由一个轴和一个孔组成，连接点上的连杆可以沿轴线方向滑动。
片状连接节允许连杆在连接点上沿固定轴线方向上产生直线运动，同时允许连杆在连接点上绕固定轴旋转。
应用案例活塞连杆机构活塞连杆机构是内燃机中常见的连杆机构之一。
它将发动机活塞的直线运动转换为曲轴的旋转运动。
活塞连杆机构由活塞、连杆和曲轴组成。
机械原理第3章连杆设计和分析
通过增加连接方式和加强装配结构，提高连杆的刚度。
连杆设计的实际案例分析
发动机连杆
汽车底盘连杆
发动机连杆设计需要考虑高温、 高压等复杂工况。
汽车底盘连杆设计需要满足悬 挂和转向等要求。
航空发动机连杆Leabharlann 航空发动机连杆需具备高可靠 性和轻量化的特点。
新材料
常用材料
新型材料如碳纤维连杆具有重 量轻、高强度和耐腐蚀等优点。
常用的连杆材料包括铝合金、 钢等。
连杆的形状设计
1
直线连杆
直线形状的连杆适用于需要精确的线性运动的应用。
2
曲线连杆
曲线形状的连杆可以实现复杂的运动轨迹，提高机械系统的功能。
3
特殊形状连杆
根据特定需求，设计具有特殊形状的连杆，如曲轴连杆等。
3 运动副选择
选择适当的连杆运动副可以满足设计要求和减小能量损失。
连杆的设计要求
强度要求
连杆必须能够承受预期的载荷，避免失效和损坏。
刚度要求
连杆需要具有足够的刚度，以保持其形状稳定，避免过大的变形。
工作条件要求
考虑到工作环境和条件，连杆设计需要满足特定的需求。
连杆的材料选择
优质材料
选择高强度、高耐磨和轻量化 的材料，如钛合金。
连杆的受力分析
1 受力特点
连杆在工作过程中受到 复杂的力和力矩作用。
2 受力计算
通过受力计算，确定连 杆的最大受力和受力分 布。
3 结构优化
基于受力分析结果，优 化连杆的结构设计，以 提高其载荷能力。
连杆的轻量化设计
减小材料用量
优化连杆的形状和结构，减小材料用量，降低连杆的重量。
增强材料强度
采用高强度材料，提高连杆的强度，减小截面尺寸。
连杆机构运动分析可编辑全文
同一构件上两点的加速度关系为： aB
aA
a
n BA
a
BA
a
n BA
为点B对点A的相对法向加速度
a
BA
为点B对点A的相对切向加速度
大小
a
n BA
2lAB
VB2A l AB
方向：沿着AB直线的方向，由
大小
aBA lAB
方向：垂直AB直线的方向，与
B点指向A点
瞬时的方向一致
机械原理
例1：如图所示，铰链四杆机构中，已知各构件的长度及构件1的位置、
机械原理
§3-8 平面机构的运动分析
§3-8-1 机构运动分析的目的和方法
1. 机构运动分析 是指对机构的位移、速度、和加速度进行分析。
机构分析的目的：设计新的机械，了解现有机械的运动性能 2. （1）机构进行位移分析或轨迹分析
（2）对机构进行速度分析 （3）对机构进行加速度分析 3、方法
研究平面运动分析的方法有：图解法、解析法、实验法
Vs2s1 s
2
P12 1
Vs3s1 3 31
P13
机械原理
反证法：假设构件2、3的瞬心 不在P12 、P13的连线上，而是位于 其它任一点S处，则根据相对
21
Vs2s1 s
2
速度瞬心定义：
Vs3s1 3 31
VS 2 VS3; 又VS 2 VS1 VS 2S1 VS3 VS1 VS3S1 则VS1 VS 2S1 VS1 VS3S1
1
A
2 2
1
2
E
C
3 3 3
D
b’c’e’与BCE相似， bce是BCE的加速 度影像
4
特点是：bce与BCE的转向相同
连杆 的工作原理
连杆的工作原理连杆是一种机械传动装置，其工作原理是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。
连杆通常由两个连接件构成，这两个连接件分别与两个运动体相连，通过连杆的运动实现两个运动体之间的传动。
以下将详细介绍连杆的工作原理。
连杆的结构主要包括连杆杆件、连杆头和连杆尾部。
连杆杆件是连杆的主体部分，一端连接连杆头，一端连接连杆尾部。
连杆头和连杆尾部分别与两个运动体相连接。
在运动过程中，连杆杆件会随着两个运动体的运动而发生旋转或直线位移，从而实现传动。
连杆的工作原理可以通过四杆机构来解释。
四杆机构是一个由四个杆件组成的机构，其中一个杆件固定，其他三个杆件通过铰链连接。
在四杆机构中，连杆是主要的传动部件。
连杆通过固定的铰链连接在一个运动体，另一个运动体通过其他两个杆件和连杆连接在一起。
这样，当一个运动体发生旋转或直线运动时，连杆会通过铰链带动另一个运动体发生对应的运动。
连杆的工作原理是基于刚体力学原理的。
在运动过程中，连杆杆件受到来自运动体的外力和连杆头、连杆尾部的约束力。
这些受力使得连杆杆件产生应力和变形，从而实现运动传递。
连杆的运动特点与运动体的运动方式相关，可以通过逆运动分析和运动分析等方法进行研究。
逆运动分析是指给定连杆的运动轨迹，通过解析几何和矢量运算等方法，确定连杆各关键位置的位置和速度等信息。
运动分析是指给定连杆的运动规律，通过几何和动力学等方法，确定连杆杆件的几何形状和受力情况等信息。
逆运动分析和运动分析是研究连杆工作原理的重要手段，可以帮助工程师设计和优化连杆传动系统。
连杆的工作原理广泛应用于各个领域的机械传动系统中。
例如，在内燃机中，连杆将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动，驱动汽车和机械设备工作。
在机械加工设备中，连杆将电机的旋转运动转换为工具的直线或旋转运动，实现加工工件。
在工程机械中，连杆将行走电机的旋转运动转换为链条或履带的运动，实现设备的移动。
总结来说，连杆是一种机械传动装置，其工作原理是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。
9连杆传动
第9章连杆传动一、基本概念1.连杆传动是由若干刚性构件用铰链（回转副）或导轨（移动副）联接而成的一种传动装置，连杆传动能够使回转运动和往复摆动或往复移动得到相互转换，以实现预期的运动或轨迹。
2.连杆传动构件相联处都是面接触，压强较小，磨损也小，因而能用于重载，使用寿命较长；其接触表面是平面或圆柱面，加工简单，可以获得较高的精度；但由于运动副内有间隙，当构件数目较多或精度较低时，运动积累误差较大，此外，如果要精确实现任意运动规律，设计比较困难。
3.极位夹角θ；摇杆摆角ψ；行程速比系数K；死点位置4.压力角α（判断连杆机构传力性能优劣的标志，越小越好）；5.传动角γ（一般最小的传动角应大于40度，曲柄摇杆机构传动角最小值为在曲柄和机架共线的两次中的较小值，曲柄滑块机构传动角最小值为曲柄和滑动导轨垂直的两次中的较小值）；6.在曲柄摇杆机构中，若增大曲柄长度，则摇杆摆角增大，若增大连杆长度，则摇杆摆角减小。
7.正平行四边形机构消除运动不确定性（在曲柄、从动件和机架共线时）方法：a利用回转件本身或附加质量的惯性导向；b在单平行四边形机构中添装一平行曲柄；c采用彼此错开90度的两组相同的平行四边形机构。
8.连杆机构的设计归纳起来就是实现从动件预期的运动规律和轨迹两类问题。
设计方法有解析法、几何作图法和试验法。
9.连杆机构在结构设计中常需考虑避免轨迹干涉和行程与位置调节问题。
连杆传动的结构中，连杆和偏心盘（可以实现曲柄的功能）在载荷不太大时，大多用铸铁，销轴常用碳素钢、经表面淬硬，以提高耐磨性。
10.铰链四杆机构的演化：（1）回转副转化为移动副：曲柄滑块机构（摇杆半径无穷大）（2）取不同构件为固定件：如曲柄滑块机构可以演化为转动导杆机构（回转式油泵）、摇块机构（自卸货车）和定块机构（抽水器械）；转动导杆机构（图在P187）（3）扩大回转副：如曲柄演化为偏心轮。
二、问答、作图、计算1.曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构的设计；2.四杆机构能形成曲柄的条件的计算；3.传动角、压力角的计算及作图表示。
连杆机构工作原理
连杆机构工作原理
连杆机构是一种常见的机械传动装置，它由连杆和连接轴构成。
连杆机构的工作原理是通过连杆的运动，将输入轴的旋转运动转化为输出轴的线性运动或者输出轴的旋转运动。
连杆机构的工作原理可以分为两种基本类型：摇杆机构和滑块机构。
摇杆机构是由一个固定的连接轴和一个可以围绕连接轴旋转的连杆组成。
当输入轴旋转时，连杆会随之旋转，通过连杆的转动将旋转运动转化为线性运动或者旋转运动。
滑块机构是由一个固定的连接轴和一个可以沿连接轴滑动的连杆组成。
当输入轴旋转时，连杆会沿着连接轴滑动，通过连杆的滑动将旋转运动转化为线性运动或者旋转运动。
连杆机构的工作原理可以应用在各种机械装置中。
例如，在汽车发动机中，连杆机构将活塞的上下线性运动转化为旋转运动，从而驱动曲轴旋转；又如，在四连杆机构中，通过连杆的转动将输入轴的旋转运动转化为输出轴的直线运动。
总的来说，连杆机构通过连杆的旋转或者滑动，实现了不同轴之间的运动转换，从而实现了机械装置的工作。
它是机械传动领域中一种重要的基本装置，应用广泛。
机械原理连杆
机械原理连杆
连杆是机械原理中的一个重要组成部分，它通常是由两个或多个杆件组成的。
连杆可以将旋转运动转化为直线运动，或者将直线运动转化为旋转运动。
它在许多机械装置中被广泛应用，如发动机、发电机、汽车零部件等。
连杆的工作原理是基于杆件的运动约束，其运动能够满足特定的几何关系。
一般来说，连杆可以分为滑动连杆和转动连杆两种类型。
滑动连杆是指其中至少有一个杆件进行直线滑动运动的连杆。
在滑动连杆中，一端通常是固定的，而另一端可以在轴承的支持下做直线滑动。
通过改变杆件的长度或角度，可以实现连杆的运动控制。
转动连杆是指其中所有杆件都进行旋转运动的连杆。
在转动连杆中，两个杆件通过一个固定的转轴连接，从而实现转动运动。
通过改变杆件的长度或角度，可以实现连杆的运动控制。
连杆具有很多的应用，其中最常见的是作为曲柄连杆机构。
曲柄连杆机构是一种将旋转运动转化为直线运动的装置，广泛应用于发动机、泵、压缩机等领域。
在曲柄连杆机构中，连杆的长度和角度决定了输入转动运动的幅度和速度。
此外，连杆还可以用于构建机械传动系统，如齿轮传动、皮带传动等。
连杆在这些传动系统中起到了传递运动和力量的作用，实现了机械装置的正常工作。
总而言之，连杆是机械装置中非常重要的一个部件，它可以将旋转运动转化为直线运动，或者将直线运动转化为旋转运动。
通过改变连杆的长度和角度，可以实现连杆的运动控制，从而实现机械装置的正常工作。
机械设计原理-连杆机构
常用传动角的大小和变化来衡量机构传力 性能的好坏。设计时通常要求γmin≥40°， 对于高速和大功率的传动机械， γmin≥50°。
最小传动角的确定
图示铰链四杆机构中，原动件为
AB。各杆长度为：a、b、c、d。
由图可见，γ 与
机构的∠BCD有关。 在ΔABD和ΔBCD中，
B
11 a A
F2
第四章 连杆机构
连杆机构：由若干个构件通过低副连接而组 成，又称为低副机构。
平面连杆机构：所有构件均在相互平行的平 面内运动的连杆机构。
空间连杆机构：所有构件不全在相互平行的 平面内运动的连杆机构。
由于平面连杆机构不仅应用广泛，而且还往 往是多杆机构的基础；所以这里重点介绍平 面连杆机构.
4.1 平面连杆机构的类型
2b
C
F
c
F1vc
3
4d D
由余弦定理得：
BD2 a2 d 2 2ad cos BD2 b2 c2 2bc cosBCD
则
BCD cos1 b2 c2 a2 d 2 2ad cos
2bc
BCD cos1 b2 c2 a2 d 2 2ad cos
C C1
C2
l2
B
l3
φ1
l1 θ
ψ
B1
l4
A
D
φ2
B2
行程速比系数
k
v2 v1
c1c2 / t2 c1c2 / t1
t1 t2
1 2
180 180－
或：
＝180 k 1
k 1
结论：当θ≠0时，机构具有急回运动特性，θ角愈 大，K值愈大，急回运动特性愈显著。
连杆机构原理
连杆机构原理连杆机构是一种常见的机械传动装置，由连杆和关节组成，广泛应用于各种机械设备中。
它通过连接不同形状的连杆，实现了旋转运动和直线运动之间的转换，具有重要的工程应用价值。
本文将从连杆机构的原理入手，介绍其结构特点、工作原理及应用领域。
首先，连杆机构的结构特点。
连杆机构由连接杆件和关节组成，其中连接杆件可以是直杆、曲杆或者曲柄等，关节可以是旋转副或者滑动副。
这种结构使得连杆机构能够实现复杂的运动，如直线运动、往复运动、转动运动等。
同时，连杆机构的结构紧凑，传动效率高，具有较小的摩擦损失和能量损耗，因此在各种机械系统中得到了广泛应用。
其次，连杆机构的工作原理。
连杆机构的工作原理主要是通过连接不同形状的连杆，使得输入的旋转运动能够转化为输出的直线运动或者往复运动。
其中，曲柄连杆机构是应用最为广泛的一种形式，它通过曲柄的旋转运动驱动连杆实现往复运动。
而直杆连杆机构则是通过两个直杆的连接，实现了旋转运动和直线运动之间的转换。
这种工作原理使得连杆机构能够实现各种复杂的机械运动，为机械系统的设计和应用提供了重要的支持。
最后，连杆机构的应用领域。
连杆机构在工程领域有着广泛的应用，如发动机、压缩机、液压机械、振动筛等。
在发动机中，连杆机构通过曲柄的旋转运动，将往复运动转化为旋转运动，驱动汽缸的工作。
在压缩机中，连杆机构通过连杆的连接，实现了往复运动，完成了气体的压缩工作。
在液压机械中，连杆机构通过连接杆件和关节，实现了复杂的运动轨迹，完成了液压机械的工作。
在振动筛中，连杆机构通过振动筛的运动，实现了颗粒物料的筛分工作。
这些应用领域充分展示了连杆机构在工程领域中的重要作用。
总之，连杆机构作为一种常见的机械传动装置，具有重要的工程应用价值。
通过了解其结构特点、工作原理及应用领域，我们可以更好地理解连杆机构在机械系统中的作用，为机械系统的设计和应用提供重要的参考。
希望本文的介绍能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。
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大作业设计说明书
课程名称：机械原理
设计题目：连杆结构运动分析
院系：汽车工程学院
班级：车辆工程二班
设计者：杨居帛
学号： 140120226 指导教师：王瑞姜雪
设计时间： 5月25日-5月26日
哈尔滨工业大学
连杆结构运动分析说明书
设计题目
如图1所示的六杆机构中，已知mm l AB 60=，
mm l BC 180=，mm l DE 200=，mm l CD 120=，m m 300F =E l ，mm h 80=，mm h 851=，mm h 2252=，构件1以等角速度s /rad 1001=ω转动。
求在一个运动循环中，滑块5的位移、速度和加速度曲线。
图1
一. 建立坐标系
建立以D 点为原点的平面直角坐标系，如图2所示。
图2
二.对机构进行结构分析
该机构由I级杆组RR、II级杆组RRR和II级杆组RRP组成，各杆组如图所示。
图3
图4
图5
三. 确定已知参数和求解流程
（1） 原动件杆1（I 级杆组RR ）
如图3所示，已知原动件杆1的转角
︒=360~0ϕ
︒=0δ
原动件杆1的角速度
s /rad 100'1==ωϕ
原动件杆1的角加速度
0"==εϕ
运动副A 的位置坐标
mm y mm x A A 80225==
运动副A 的速度
0'0'==A A y x
运动副A 的加速度
"0"==A A y x
原动件杆1的长度
mm l AB 60=
求出运动副B 的位置坐标（B B y x ,）、（','B B y x ）和加速度（","B B y x ） （2） 杆2、3杆组（RRRII 级杆组）
如图4所示，已求出运动副B 的位置（B B y x ,）、速度（','B B y x ）和加速度（","B B y x ），已知运动副D 的位置坐标
00==D D y x
运动副D 的速度
0'0'D ==D y x
运动副D 的加速度
"0
"==D D y x
杆长
mm
l mm l CD BC 120180==
求出构件3的转角3ϕ，角速度'3ϕ和角加速度"3ϕ。
(4)构件3上点E 的运动
如图4所示，已知运动副D 对的位置（D ,y x D ）、速度（','D D y x ）和加速度（","D D y x ），已经求出构件3的转角3ϕ，角速度'3ϕ和角加速度"3ϕ，杆DE 的长度
mm l DE 200=
根据I 级杆组RR 的运动分析数学模型求出点E 的位置坐标（E ,y x E ）、速度（','E E y x ）和加速度（","E E y x ）。
（5）构件4、5杆组(RRPII 级杆组)
如图5所示，已求出运动副E 的位置坐标（E ,y x E ）、速度（','E E y x ）和加速度（","E E y x ），已知滑块5导路参考点K 的位置坐标
mm
y x K K 1650==
参考点K 的位置角
πϕ=j
参考点K 的速度
'0'K ==K y x
参考点K 的加速度
"0"==K K y x
杆长
mm 300F ==j E l l
求出滑块5的位移s （F ,y x F ）、速度v （','F F y x ）和加速度a （","F F y x ）曲线。
四. 机构运动分析计算程序
1) 滑块5（点F ）的位移计算程序
t=0:0.0002.*pi:0.04.*pi; xd=225+60.*cos(100.*t); yd=80+60.*sin(100.*t); A0=2.*120.*xd;B0=2.*120.*yd; C0=120.^2+xd.^2+yd.^2-180.^2;
ai=2.*atan((B0+sqrt(A0.^2+B0.^2-C0.^2))./(A0+C0)); xe=200.*cos(ai);ye=200.*sin(ai); xf=xe-sqrt(300.^2-(165-ye).^2); plot(t,xf)
2) 滑块5（点F ）的速度计算程序
t=0:0.0002.*pi:0.04.*pi; xd=225+60.*cos(100.*t); yd=80+60.*sin(100.*t); A0=2.*120.*xd;B0=2.*120.*yd; C0=120.^2+xd.^2+yd.^2-180.^2;
ai=2.*atan((B0+sqrt(A0.^2+B0.^2-C0.^2))./(A0+C0)); xe=200.*cos(ai);ye=200.*sin(ai); xf=xe-sqrt(300.^2-(165-ye).^2); vf=diff(xf);
t=0:0.0002.*pi:(0.04-0.0002).*pi; plot(t,vf);
3）滑块5（点F ）的加速度计算程序
t=0:0.0002.*pi:0.04.*pi;
xd=225+60.*cos(100.*t);
yd=80+60.*sin(100.*t);
A0=2.*120.*xd;B0=2.*120.*yd;
C0=120.^2+xd.^2+yd.^2-180.^2;
ai=2.*atan((B0+sqrt(A0.^2+B0.^2-C0.^2))./(A0+C0)); xe=200.*cos(ai);ye=200.*sin(ai);
xf=xe-sqrt(300.^2-(165-ye).^2);
af=diff(diff(xf));
t=0:0.0002.*pi:(0.04-0.0004).*pi;
plot(t,af)
五.计算结果
滑块5（点F）的位移线图如图6所示。
图6 滑块5（点F）的速度线图如图7所示。
图7 滑块5（点F）的加速度线图如图8所示。
图8。