连杆机构运动分析
构件上点的运动分析
函数文件（m文件）
格式：function [ 输出参数] = 函数名（输入参数）
p_crank.m function [p_Nx,p_Ny]=p_crank(Ax,Ay,theta,phi,l1)
v_crank.m function [v_Nx,v_Ny]=v_crank(l1,v_Ax,v_Ay,omiga,theta,phi)
a_crank.m function [a_Nx,a_Ny]=a_crank(l1,a_Ax,a_Ay,alpha,omiga,theta,phi)
函数中的符号说明
函数文件（m 文件）
格式： function [ 输出参数 ] = 函数名（ 输入参数 ）
p_RRR.m function [cx,cy,theta2,theta3]=p_RRR(bx,by,dx,dy,l2,l3,m)
v_RRR.m function [vcx,vcy,omiga2,omiga3]=v_RRR(vbx,vby,vdx,vdy,cx,cy,bx,by,dx,dy)
a_RRR.m function [acx,acy,alpha2,alpha3]=a_RRR(abx,aby,adx,ady,cx,cy,bx,by,dx,dy,omiga2,omiga3)
函数中的符号说明
m =1 m = -1
RRR Ⅱ级杆组运动分析
函数文件（m 文件）
格式： function [ 输出参数 ] = 函数名（ 输入参数 ）
p_RRP.m function [cx,cy,sr,theta2]=p_RRP(bx,by,px,py,theta3,l2,m)
v_RRP.m function [vcx,vcy,vr,omiga2]=v_RRP(bx,by,cx,cy,vbx,vby,vpx,vpy,theta2,theta3,l2,sr,omiga3) a_RRP.m function [acx,acy,ar,alpha2]=a_RRP(bx,by,cx,cy,px,py,abx,aby,apx,apy,theta3,vr,omiga2,omiga3,alpha3)
函数中的符号说明
1 1
∠BCP < 90︒，∠BC 'P > 90︒，
m =1
RRP Ⅱ级杆组运动分析
函数文件（m 文件）
格式： function [ 输出参数 ] = 函数名（ 输入参数 ）
p_RPR.m function [dx,dy,sr,theta3]=p_RPR(bx,by,cx,cy,e,l3,m)
v_RPR.m function [vdx,vdy,omiga3,vr]=v_RPR(bx,by,cx,cy,dx,dy,vcx,vcy,vbx,vby,theta3) a_RPR.m function [adx,ady,alpha3,ar]=a_RPR(bx,by,cx,cy,dx,dy,acx,acy,abx,aby,vr,omiga3,theta3)
函数中的符号说明
RRP Ⅱ级杆组运动分析
实线位置，m =1 虚线位置，m = -1
函数文件（m 文件）
格式： function [ 输出参数 ] = 函数名（ 输入参数 ）
F_RRR.m function [R12x,R12y,R23x,R23y,R34x,R34y]=F_RRR(bxy,cxy,dxy,s2,s3,m2,m3,
Js2,Js3,M2,M3,F2,F3,as2,as3,alpha2,alpha3)
RRR Ⅱ级杆组力分析
R 23x
F 2R F 3x
R 23
函数文件（m 文件）
格式： function [ 输出参数 ] = 函数名（ 输入参数 ）
F_RRP.m function [R12x,R12y,R23x,R23y,R34x,R34y,lcn]=F_RRP(bxy,cxy,s2,s3,m2,m3,
Js2,Js3,M2,M3,F2,F3,theta3,as2,as3,alpha2,alph3)
RRP Ⅱ级杆组力分析
R 34
函数文件（m 文件）
格式： function [ 输出参数 ] = 函数名（ 输入参数 ）
F_RPR.m function [R12x,R12y,R23x,R23y,R35x,R35y,lcn]=F_RRP(bxy,cxy,dxy,s2,s3,
m2,m3,Js2,Js3,M2,M3,F2,F3,R34,theta3,as2,as3,alpha3)
RPR Ⅱ级杆组力分析
23
8. 作用有平衡力的构件力分析
作用有平衡力的构件力分析
函数文件（m文件）
格式：function [ 输出参数] = 函数名（输入参数）
F_Bar.m function [R01x,R01y,Mb]=F_Bar(axy,bxy,s1,m1,Js1,M1,F1,R12,as1,alpha1)
函数中的符号说明
9. 平面连杆机构运动分析算例
例1图示曲柄摇杆机构，已知l 1=150mm ，l 2=220mm ，l 3=250mm ，l 4=300mm ，曲柄以n 1=100r/min 逆时针匀速转动，分析该机构的运动。
主程序
% 曲柄摇杆机构运动分析 clc,clear
l1=150;% 曲柄长度 l2=220;% 连杆长度 l3=250;% 摇杆长度 l4=300;% 机架长度 n=100;% 曲柄转速
m=1;% RRR II 级杆组装配模式系数
omiga1=2*pi*n/60;alpha1=0;% 曲柄角速度、角加速度
ax=0;ay=0;vax=0;vay=0;aax=0;aay=0;% A 点位置、速度、加速度 dx=l4;dy=0;vdx=0;vdy=0;adx=0;ady=0;% D 点位置、速度、加速度 phi=0;% 曲柄的结构参数
theta1=0:10:360;% 曲柄转角(每隔10°计算一次) theta1=theta1*pi/180;
% 调用crank 函数，计算B 点运动参数 [bx,by]=p_crank(ax,ay,theta1,phi,l1);
[vbx,vby]=v_crank(l1,vax,vay,omiga1,theta1,phi); [abx,aby]=a_crank(l1,aax,aay,alpha1,omiga1,theta1,phi); % 调用RRR 函数，计算BC 杆和CD 杆以及C 点运动参数 [cx,cy,theta2,theta3]=p_RRR(bx,by,dx,dy,l2,l3,m);
[vcx,vcy,omiga2,omiga3]=v_RRR(vbx,vby,vdx,vdy,cx,cy,bx,by,dx,dy);
[acx,acy,alpha2,alpha3]=a_RRR(abx,aby,adx,ady,cx,cy,bx,by,dx,dy,omiga2,omiga3); % 绘制运动线图 theta1=theta1*180/pi; figure(1) subplot(3,1,1);
plot(theta1,cx,'-',theta1,cy,':r'),grid on xlabel('曲柄转角( ° )');ylabel('位移(mm/s)'); legend('C 点x 方向位移','C 点y 方向位移');
曲柄摇杆机构
subplot(3,1,2);
plot(theta1,vcx,'-',theta1,vcy,':r'),grid on
xlabel('曲柄转角( ° )');ylabel('速度(mm/s)');
legend('C点x方向速度','C点y方向速度');
subplot(3,1,3);
plot(theta1,acx,'-',theta1,acy,':r'),grid on
xlabel('曲柄转角( ° )');ylabel('加速度(mm/s^2)'); legend('C点x方向加速度','C点y方向加速度'); figure(2)
subplot(2,1,1);
plot(theta1,theta3*180/pi),grid on
xlabel('曲柄转角( ° )');ylabel('摇杆角位移( ° )'); subplot(2,1,2);
plot(theta1,omiga3),grid on
xlabel('曲柄转角( ° )');ylabel('摇杆角速度(rad/s)'); subplot(2,1,3);
plot(theta1,alpha3),grid on
xlabel('曲柄转角( ° )');ylabel('摇杆角加速度(/rad/s^2)');
例2 图示曲柄滑块机构，已知l 1=150mm ，l 2=150mm ，e =25mm ，曲柄以n 1=955r/min 逆时针匀速转动，分析该机构的运动。
主程序
% 曲柄滑块机构运动分析 clc,clear
l1=50;% 曲柄长度 l2=150;% 连杆长度 e=25;% 偏距 n=955;% 曲柄转速
m=1;% RRP II 级杆组装配模式系数
omiga1=2*pi*n/60;alpha1=0;% 曲柄角速度、角加速度
ax=0;ay=e;vax=0;vay=0;aax=0;aay=0;% A 点位置、速度、及速度 px=0;py=0;% 滑块导路上一定点（选为O 点）的坐标 vpx=0;vpy=0;apx=0;apy=0;% 滑块导路上一定点的速度、加速度 theta3=0;omiga3=0;alpha3=0;% 滑块导路角位置、角速度、角加速度 phi=0;% 曲柄的结构参数
theta1=0:30:360;% 曲柄转角(每隔10°计算一次) theta1=theta1*pi/180;
% 调用crank 函数，计算B 点运动参数 [bx,by]=p_crank(ax,ay,theta1,phi,l1);
[vbx,vby]=v_crank(l1,vax,vay,omiga1,theta1,phi); [abx,aby]=a_crank(l1,aax,aay,alpha1,omiga1,theta1,phi); % 调用RRP 函数，计算BC 杆和滑块的运动参数 [cx,cy,sr,theta2]=p_RRP(bx,by,px,py,theta3,l2,m);
[vcx,vcy,vr,omiga2]=v_RRP(bx,by,cx,cy,vbx,vby,vpx,vpy,theta2,theta3,l2,sr,omiga3); [acx,acy,ar,alpha2]=a_RRP(bx,by,cx,cy,px,py,abx,aby,apx,apy,theta3,vr,omiga2,omiga3,alpha3); % 绘制运动线图
crankx=l1.*cos(theta1);cranky=e+l1.*sin(theta1); theta1=theta1*180/pi; figure(1) subplot(3,1,1); plot(theta1,cx,'r'),grid on
xlabel('曲柄转角( ° )');ylabel('滑块位移(mm/s)');
曲柄滑块机构
subplot(3,1,2);
plot(theta1,vcx,'r'),grid on
xlabel('曲柄转角( °)');ylabel('滑块速度(mm/s)'); subplot(3,1,3);
plot(theta1,acx,'r'),grid on
xlabel('曲柄转角( °)');ylabel('滑块加速度(mm/s^2)');
例3 图示摆动导杆机构，已知l 1=280mm ，h =380mm ，l CD =840mm ，曲柄1以ω1=18.012rad/逆时针匀速转动，分析该机构的运动。
主程序
% RPR II 级杆组运动分析程序检验 clc,clear
l1=280;% 曲柄长度 h=380;% 机架长度 lcd=840;% 导杆长度
e=0;% 内接移动副导路至C 点的偏心距 m=1;% RPR II 级杆组装配模式系数 phi=0;% 曲柄的结构参数
omiga1=18.021;alpha1=0;% 曲柄角速度、角加速度
ax=0;ay=h;vax=0;vay=0;aax=0;aay=0;% A 点位置、速度、加速度 cx=0;cy=0;vcx=0;vcy=0;acx=0;acy=0;% C 点位置、速度、加速度 theta1=(0:5:360)*pi/180;% 曲柄转角(每隔5°计算一次) % 调用crank 函数，计算B 点运动参数 [bx,by]=p_crank(ax,ay,theta1,phi,l1);
[vbx,vby]=v_crank(l1,vax,vay,omiga1,theta1,phi); [abx,aby]=a_crank(l1,aax,aay,alpha1,omiga1,theta1,phi); % 调用RPR 函数，计算BC 杆运动参数 [dx,dy,sr3,theta3]=p_RPR(cx,cy,bx,by,e,lcd,m);
[vdx,vdy,omiga3,vr3]=v_RPR(cx,cy,bx,by,dx,dy,vbx,vby,vcx,vcy,theta3); [adx,ady,alpha3]=a_RPR(cx,cy,cx,by,dx,dy,abx,aby,acx,acy,vr3,omiga3,theta3); % 绘制运动线图 theta1=theta1*180/pi; subplot(3,1,1);
plot(theta1,theta3*180/pi,'r'),grid on
xlabel('曲柄转角( ° )');ylabel('摇杆角位移( ° )'); subplot(3,1,2);
plot(theta1,omiga3,'r'),grid on
xlabel('曲柄转角( ° )');ylabel('摇杆角速度(rad/s)'); subplot(3,1,3);
plot(theta1,alpha3,'r'),grid on
摆动导杆机构
xlabel('曲柄转角( ° )');ylabel('摇杆角加速度(rad/s^2)');
例4 图示六杆机构，已知l AB =80mm ，l BC =260mm ，l DE =400mm ，l CD =300mm ，l EF =460mm ，H 1=90mm ，H 2=170mm ，曲柄1逆时针匀速转动，ω1=40rad/s ，分析滑块5的运动。
主程序
% 平面六杆机构运动分析程序检验 clc,clear
l1=80;l2=260;l3=300;l31=400;l4=460;% 各构件长度 h1=90;h2=170;
e=0;% 内接移动副导路至C 点的偏心距 m1=1;m2=1;% RRR 、RRP II 级杆组装配模式系数 phi1=0;phi2=0;% 曲柄和构件DE 的结构参数 omiga1=40;alpha1=0;% 曲柄角速度、角加速度
ax=0;ay=h1;vax=0;vay=0;aax=0;aay=0;% A 点位置、速度、加速度 dx=h2;dy=0;vdx=0;vdy=0;adx=0;ady=0;% D 点位置、速度、加速度
px=0;py=h1;vpx=0,vpy=0;apx=0;apy=0;% 滑块导路上一定点（取为A 点）运动参数 theta5=0;omiga5=0;alpha5=0;% 滑块导路角运动参数 theta1=(0:10:360)*pi/180;% 曲柄转角(每隔10°计算一次) % 调用crank 函数，计算B 点运动参数 [bx,by]=p_crank(ax,ay,theta1,phi1,l1);
[vbx,vby]=v_crank(l1,vax,vay,omiga1,theta1,phi1); [abx,aby]=a_crank(l1,aax,aay,alpha1,omiga1,theta1,phi1); % 调用RRR 函数，计算C 点运动参数 [cx,cy,theta2,theta3]=p_RRR(bx,by,dx,dy,l2,l3,m1);
[vcx,vcy,omiga2,omiga3]=v_RRR(vbx,vby,vdx,vdy,cx,cy,bx,by,dx,dy);
[acx,acy,alpha2,alpha3]=a_RRR(abx,aby,adx,ady,cx,cy,bx,by,dx,dy,omiga2,omiga3); % 调用crank 函数，计算E 点运动参数 [ex,ey]=p_crank(dx,dy,theta3,phi2,l31);
[vex,vey]=v_crank(l31,vdx,vdy,omiga3,theta3,phi2); [aex,aey]=a_crank(l31,adx,ady,alpha3,omiga3,theta3,phi2); % 调用RRP 函数，计算F 点运动参数 [fx,fy,sr,theta4]=p_RRP(ex,ey,px,py,theta5,l4,m2);
[vfx,vfy,vr,omiga4]=v_RRP(ex,ey,fx,fy,vex,vey,vpx,vpy,theta4,theta5,l4,sr,omiga5); [afx,afy,ar,alpha4]=a_RRP(ex,ey,fx,fy,px,py,aex,aey,apx,apy,theta4,vr,omiga4,omiga5,alpha5);
六杆机构
% 绘制运动线图
theta1=theta1*180/pi;
subplot(3,1,1);
plot(theta1,sr,'r'),grid on
xlabel('曲柄转角( ° )');ylabel('滑块5位移(mm)'); subplot(3,1,2);
plot(theta1,vr,'r'),grid on
xlabel('曲柄转角( ° )');ylabel('滑块5速度(mm/s)'); subplot(3,1,3);
plot(theta1,ar,'r'),grid on
xlabel('曲柄转角( ° )');ylabel('滑块5加速度(mm/s^2)');
10. 平面连杆机构力分析算例
图示平面六杆机构，已知l 1=0.1m ，l 3=0.7m ，l 4=0.45m ，H =0.65 m ，H 1=0.5 m ，曲柄1逆时针匀速转动，n 1=100 r/min ，构件质量m 3=20 kg ，m 4=15 kg ，m 5=62 kg ，构件3和构件4的质心分别位于各自构件长度的一半处，且构件3、4绕其质心的转动惯量分别为J s3=0.11 kg ⋅m 2，J s4=0.18 kg ⋅m 2，，构件1和构件2的质量忽略不计，该机构在工作行程时滑块受生产阻力F r =110 N 。分析滑块5的运动规律及在工作中应加在曲柄1上的平衡力矩。
主程序
% 六杆机构力分析 clc,clear
lab=0.1; % AB 杆长度 lcd=0.7; % CD 杆长度 lac=0.5; % 机架长度 lde=0.45; %DE 杆长度 phi=0;% 曲柄的结构参数
ax=0;ay=lac;vax=0;vay=0;aax=0;aay=0;% 转动副A 位置、速度、加速度 H=0.65; % 滑块5至铰链C 垂直距离
cx=0;cy=0;vcx=0;vcy=0;acx=0;acy=0;% C 点位置、速度、加速度
px=0;py=H;vpx=0;vpy=0;apx=0;apy=0;% 滑块导路上一定点P 的位置、速度、加速度 s1=[0,0];as1=[0,0];% 曲柄质心位置和加速度
theta5=0;omiga5=0;alpha5=0;% 滑块导路的角位置、角速度、角加速度 m1=1;% RPR II 级杆组装配模式系数 m2=1;% RRP II 级杆组装配模式系数 e=0;% 内接移动副导路至C 点的偏心距 n1=100; % 曲柄转速
omiga1=pi*n1/30;alpha1=0;% 曲柄角速度、角加速度 % 曲柄AB 的运动参数
theta1=0:10:360; 曲柄转角(每隔10°计算一次) theta1=theta1*pi/180;
% 调用crank 函数，计算B 点运动参数 [bx,by]=p_crank(ax,ay,theta1,phi,lab);
[vbx,vby]=v_crank(lab,vax,vay,omiga1,theta1,phi);
平面六杆机构
[abx,aby]=a_crank(lab,aax,aay,alpha1,omiga1,theta1,phi);
% 调用RPR函数，计算CD杆和D点运动参数
[dx,dy,sr3,theta3]=p_RPR(cx,cy,bx,by,e,lcd,m1);
[vdx,vdy,omiga3,vr3]=v_RPR(cx,cy,bx,by,dx,dy,vbx,vby,vcx,vcy,theta3);
[adx,ady,alpha3,ar3]=a_RPR(cx,cy,bx,by,dx,dy,abx,aby,acx,acy,vr3,omiga3,theta3);
% 调用RRP函数，计算E点运动参数
[ex,ey,sr,theta4]=p_RRP(dx,dy,px,py,theta5,lde,m2);
[vex,vey,vr,omiga4]=v_RRP(dx,dy,ex,ey,vdx,vdy,vpx,vpy,theta4,theta5,lde,sr,omiga5); [aex,aey,ar,alpha4]=a_RRP(dx,dy,ex,ey,px,py,adx,ady,apx,apy,theta5,vr,omiga4,omiga5,alpha5); % 调用crank函数，计算CD杆和DE杆质心点的运动参数
[s3x,s3y]=p_crank(dx,dy,theta3,phi,lcd/2);
[vs3x,vs3y]=v_crank(lcd/2,vcx,vcy,omiga3,theta3,phi);
[as3x,as3y]=a_crank(lcd/2,acx,acy,alpha3,omiga3,theta3,phi);
[s4x,s4y]=p_crank(dx,dy,theta4,phi,lcd/2);
[vs4x,vs4y]=v_crank(lcd/2,vdx,vdy,omiga4,theta4,phi);
[as4x,as4y]=a_crank(lcd/2,adx,ady,alpha4,omiga4,theta4,phi);
% 力参数
m1=0;m2=0;m3=20;m4=15;m5=62;% 各构件质量
Js1=0;Js2=0;Js3=0.11;Js4=0.18;Js5=0;% 各构件绕其质心的转动惯量
M1=0;M2=0;M3=0;M4=0;M5=0;% 作用于构件1、2、3、4、5的主矩
F1=[0,0];F2=[0,0];F3=[0,0];F4=[0,0];% 作用于构件1、2、3、4的主矢
fr=110;fr5=(omiga3>0)*fr;% 生产阻力
for i=1:length(theta1)
F5=[fr5(i),0];% 作用于构件5的主矢
% 力分析
% 调用RRP II级杆组力分析函数，计算运动副D、E中的约束反力
[R34x(i),R34y(i),R45x(i),R45y(i),R56x(i),R56y(i),lcn]=F_RRP([dx(i),dy(i)],[ex(i),ey(i)],...
[s4x(i),s4y(i)],[ex(i),ey(i)],m4,m5,Js4,Js5,M4,M5,F4,F5,theta5,...
[as4x(i),as4y(i)],[aex(i),aey(i)],alpha4(i),alpha5);
% 调用RPR II级杆组力分析函数，计算运动副B、C中的约束反力
[R12x(i),R12y(i),R23x(i),R23y(i),R36x(i),R36y(i),lcn(i)]=F_RPR([cx,cy],[bx(i),by(i)],...
[dx(i),dy(i)],[bx(i),by(i)],[s3x(i),s3y(i)],m2,m3,Js2,Js3,M2,M3,F2,F3,...
[R34x(i),R34y(i)],theta3(i),[abx(i),aby(i)],[as3x(i),as3y(i)],alpha3(i));
% 调用单杆力分析函数，计算运动副A中的约束反力及平衡力矩
[R16x(i),R16y(i),Mb(i)]=F_Bar([ax,ay],[bx(i),by(i)],s1,m1,Js1,M1,F1,...
[R12x(i),R12y(i)],as1,alpha1);
end
theta1=theta1*180/pi;
figure(1)
subplot(3,1,1)
plot(theta1,sr),grid on
xlabel('曲柄转角（°）');ylabel('滑块位移（m）');
subplot(3,1,2)
plot(theta1,vr),grid on
xlabel('曲柄转角（°）');ylabel('滑块速度（m/s）');
subplot(3,1,3)
plot(theta1,ar),grid on
xlabel('曲柄转角（°）');ylabel('滑块加速度（m/s^2）');
figure(2)
plot(theta1,Mb),grid on
xlabel('曲柄转角（°）');ylabel('平衡力矩（N.m）');
四连杆机构运动分析
游梁式抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连线做固定杆，以曲柄，连杆和游梁后臂为三个活动杆所构成的四连结构。 1.1四连杆机构运动分析： 图1 复数矢量法： 为了对机构进行运动分析，先建立坐标系，并将各构件表示为杆矢量。结构封闭矢量方程式的复数矢量形式： 3121234i i i l e l e l e l ϕϕϕ+=+ (1) 应用欧拉公式cos sin i e i θθθ=+将(1)的实部、虚部分离，得 1122433112233cos cos cos sin sin sin l l l l l l l ϕϕϕϕϕϕ+=+⎫ ⎬+=⎭ (2) 由此方程组可求得两个未知方位角23,ϕϕ。 当要求解3ϕ时，应将2ϕ消去可得 2222234134313311412cos 2cos()2cos l l l l l l l l l l ϕϕϕϕ=++---- (3) 解得 2223tan(/2)()/()B A B C A C ϕ=+-- (4) 33 233 sin arctan cos B l A l ϕϕϕ+=+ (5) 其中：411 11 2222 32 3 cos sin 2A l l B l A B l l C l ϕϕ=-=-++-= (4)式中负号对应的四连杆机构的图形如图2所示，在求得3ϕ之后，可利用(5)求得2ϕ。
图2 由于初始状态1ϕ有个初始角度，定义为01ϕ，因此，我们可以得到关于011t ϕϕω=+， ω是曲柄的角速度。而通过图形3分析，我们得到OA 的角度0312 π θϕϕ=--。 因此悬点E 的位移公式为||s OA θ=⨯，速度|| ds d v OA dt dt θ = =，加速度2222||dv d s d a OA dt dt dt θ===。 图3 已知附录4给出四连杆各段尺寸，前臂AO=4315mm ，后臂BO=2495mm ， 连杆BD=3675mm ，曲柄半径O ’D=R=950mm ，根据已知条件我们推出''||||||||OO O D OB BD +>+违背了抽油系统的四连结构基本原则。为了合理解释光杆悬点的运动规律，我们对四连结构进行简化，可采用简谐运动、曲柄滑块结构进行研究。 1.2 简化为简谐运动时的悬点运动规律 一般我们认为曲柄半径|O ’D|比连杆长度|BD|和游梁后臂|OA|小很多，以至于它与|BD|、|OA|的比值可以忽略。此时，游梁和连杆的连接点B 的运动可以看为简谐运动，即认为B 点的运动规律和D 点做圆周运动时在垂直中心线上的投影的运动规律相同。则B 点经过时间t 时的位移B s 为
连杆机构运动分析
构件上点的运动分析 函数文件（m文件） 格式：function [ 输出参数] = 函数名（输入参数） p_crank.m function [p_Nx,p_Ny]=p_crank(Ax,Ay,theta,phi,l1) v_crank.m function [v_Nx,v_Ny]=v_crank(l1,v_Ax,v_Ay,omiga,theta,phi) a_crank.m function [a_Nx,a_Ny]=a_crank(l1,a_Ax,a_Ay,alpha,omiga,theta,phi) 函数中的符号说明
函数文件（m 文件） 格式： function [ 输出参数 ] = 函数名（ 输入参数 ） p_RRR.m function [cx,cy,theta2,theta3]=p_RRR(bx,by,dx,dy,l2,l3,m) v_RRR.m function [vcx,vcy,omiga2,omiga3]=v_RRR(vbx,vby,vdx,vdy,cx,cy,bx,by,dx,dy) a_RRR.m function [acx,acy,alpha2,alpha3]=a_RRR(abx,aby,adx,ady,cx,cy,bx,by,dx,dy,omiga2,omiga3) 函数中的符号说明 m =1 m = -1 RRR Ⅱ级杆组运动分析
函数文件（m 文件） 格式： function [ 输出参数 ] = 函数名（ 输入参数 ） p_RRP.m function [cx,cy,sr,theta2]=p_RRP(bx,by,px,py,theta3,l2,m) v_RRP.m function [vcx,vcy,vr,omiga2]=v_RRP(bx,by,cx,cy,vbx,vby,vpx,vpy,theta2,theta3,l2,sr,omiga3) a_RRP.m function [acx,acy,ar,alpha2]=a_RRP(bx,by,cx,cy,px,py,abx,aby,apx,apy,theta3,vr,omiga2,omiga3,alpha3) 函数中的符号说明 1 1 ∠BCP < 90︒，∠BC 'P > 90︒， m =1 RRP Ⅱ级杆组运动分析
四连杆机构原理
四连杆机构原理 概述 四连杆机构是一种常见的机械传动机构，由四个连杆构成，通过各连杆之间的运动相互链接，实现特定的运动转换和力量传递。四连杆机构具有简单的结构、高效的转换能力以及广泛的应用领域。 基本构造 四连杆机构包括一个固定连杆（或称为地面连杆）、一个连接连杆、一个曲柄连杆和一个活塞连杆。地面连杆固定在地面上，连接连杆通过轴承与地面连杆相连接，曲柄连杆通过曲柄与连接连杆相连，活塞连杆通过活塞与曲柄连杆相连。四个连杆组成了一个封闭的链条系统，形成一个四边形的平行四边形结构。 工作原理 四连杆机构的工作原理主要涉及到各连杆的运动规律和运动轨迹。曲柄连杆通过旋转的轴承使连接连杆做直线往复运动，活塞连杆则通过连接连杆的直线运动来带动其做圆周运动。整个机构的运动是通过输入转动的曲柄连杆来实现的。 运动分析 连杆运动规律 四连杆机构中，各连杆的运动规律可以通过连杆长度、角度以及输入曲柄的运动状态来确定。使用运动学分析的方法，可以得到各连杆的角度、速度和加速度等运动参数。 运动轨迹 四连杆机构的运动轨迹可以通过连杆的几何关系来确定。根据连杆之间的约束条件和几何关系，可以得到活塞连杆的运动轨迹和连接连杆的偏角规律。
功能特点 四连杆机构具有以下功能特点： 1. 运动传递：通过四连杆的连动，实现运动能量的传递和转换。 2. 运动转换：通过输入的旋转运动，实现直线运动和圆周运动之间的转换。 3. 运动控制：通过控制曲柄连杆的转动，可以实现输出连杆的特定运动方式和轨迹。 应用领域 四连杆机构广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面： 1. 发动机：作为内燃机中的活塞连杆机构，将曲轴的旋转运动转换为活塞的直线往复运动，从而实现气缸内燃气体的压缩、燃烧和排放过程。 2. 机械制造：用于传输和转换旋转运动和直线运动，实现各种机械装置的工作，例如机床、风力发电机组等。 3. 运动机构：用于各类运动机构、运动模型的仿真和实现，例如模型车辆的行驶系统、机器人的运动系统等。 优缺点分析 四连杆机构的优点和缺点如下： ### 优点 - 结构简单：四连杆机构由四个连杆组成，结构紧凑、简单易制造、装配和维修。 - 动力传递效率高：四连杆机构在能量传递过程中损耗少，传动效率高。 - 运动平稳：基于几何约束，四连杆机构能够实现稳定平滑的运动。 缺点 •约束条件复杂：四连杆机构的连杆长度和角度需要满足一定的几何约束，设计时需要考虑到各个连杆的关系。 •装配误差敏感：四连杆机构的运动性能容易受到装配误差的影响，需要精确的装配和调整。 发展趋势 随着工业技术的不断发展，四连杆机构也在不断演进和改进。未来的发展趋势主要包括以下几个方面： 1. 先进制造技术的应用：利用先进的数控加工和成型技术，可以实现更高精度的四连杆机构制造。 2. 材料与润滑技术的提升：采用高强度和低摩擦材料，结合先进的润滑技术，可以提高四连杆机构的工作效率和使用寿命。 3. 仿真与优化设计：利用计算机仿真和优化设计技术，可以对四连杆机构进行性能分析和改进，提高其运动平稳性和工作效果。
四杆机构运动分析
四杆机构运动分析 四杆机构是一种常见的机械结构，由四根杆件组成，通过铰链连接。四杆机构的运动分析是机械工程中重要的一环，可以帮助我们理解机构的运动特性和用途。 四杆机构有多种形式，如平行四连杆机构、交叉四连杆机构等。在运动分析过程中，我们通常关注机构的连杆长度、铰链位置和运动轨迹等方面。 首先，我们可以通过连杆长度关系来确定机构的运动特性。根据连杆长度的不同，四杆机构可以实现直线运动、旋转运动、摇杆运动等。连杆长度决定了机构的运动范围和速度，可以通过运动学分析方法进行计算和模拟。 其次，铰链位置对机构运动有很大的影响。铰链的位置决定了杆件之间的相对运动方式，如平行四连杆机构中的对外运动、交叉四连杆机构中的对内运动。通过确定铰链位置，我们可以进一步分析机构的运动规律和应用。 另外，机构的运动轨迹也是运动分析的重点之一、运动轨迹描述了机构任意一点在运动过程中的位置变化。通过分析运动轨迹，我们可以得出机构的最大行程、最大速度、加速度等参数，并且可以根据运动轨迹来优化机构的设计，满足特定的工程要求。 在进行四杆机构运动分析时，我们可以利用运动学分析方法，如广义坐标法、矢量法、逆运动学法等。通过建立运动方程和约束方程，可以得出机构的运动规律和参数。
此外，计算机辅助设计软件和仿真系统也可以帮助我们进行四杆机构 的运动分析。通过输入机构的参数和初始条件，可以模拟机构的运动过程，观察各个杆件的位置、速度和加速度等变化情况。 四杆机构的运动分析对于机械设计和工程实践都具有重要的意义。它 可以帮助我们了解机构的运动特性，优化机构的设计，提高机械系统的性 能和效率。同时，运动分析也是机械工程师在机构设计和动力传动中常用 的工具，通过运动分析可以得到有效的设计参数和工作条件。四杆机构的 运动分析是机械工程师必备的技术之一，也是机械工程教育中的重要内容。
平面连杆机构的基本形式
平面连杆机构的基本形式 概述 平面连杆机构是一种常见的机械结构，用来将转动运动转化为直线运动或者反之。它由连杆、关节和固定支承组成，广泛应用于机械工程、汽车工业等领域。本文将介绍平面连杆机构的基本形式、运动学分析和应用。 一、平面连杆机构的定义 平面连杆机构是指所有连杆在同一平面内运动的机构，它由刚性连杆和用于连接连杆的关节构成。常见的平面连杆机构包括曲柄滑块机构、摇杆机构和平行四边形机构等。 1. 曲柄滑块机构 曲柄滑块机构是由一个固定的曲轴（曲柄）和一个滑块组成的机构。滑块沿着直线轨迹运动，可以实现转动运动到直线运动的转换。它常用于内燃机等系统中的往复运动。 2. 摇杆机构 摇杆机构由一个固定支点和两个连杆组成，其中一个连杆通过关节与摇杆连接，另一个连杆通过关节与摇杆相连。摇杆机构可以实现转动运动到转动运动的转换，广泛应用于机械工程中的传动装置。 3. 平行四边形机构 平行四边形机构由四个连杆组成，其中两个连杆平行，另外两个连杆也平行且等长。平行四边形机构可以实现转动运动到转动运动的转换，常用于机械工程中的转向装置和变速装置。
二、平面连杆机构的运动学分析 平面连杆机构的运动学分析是研究连杆与连杆之间的运动关系，其核心是解决位置、速度和加速度问题。 1. 位置分析 位置分析是研究连杆在运动过程中的几何关系。一般通过建立坐标系和运动方程来描述连杆的位置。对于曲柄滑块机构，滑块位置可以通过曲柄的转动角度和连杆长度来确定；对于摇杆机构，可以通过摇杆的转动角度和连杆长度来确定；对于平行四边形机构，可以通过两个平行连杆的转动角度和连杆长度来确定。 2. 速度分析 速度分析是研究连杆在运动过程中的速度关系。一般通过求解连杆的速度向量和运动学方程来描述连杆的速度。对于曲柄滑块机构，滑块的速度可以通过曲柄的角速度和连杆长度来确定；对于摇杆机构，可以通过摇杆的角速度和连杆长度来确定；对于平行四边形机构，可以通过两个平行连杆的角速度和连杆长度来确定。 3. 加速度分析 加速度分析是研究连杆在运动过程中的加速度关系。一般通过求解连杆的加速度向量和运动学方程来描述连杆的加速度。对于曲柄滑块机构，滑块的加速度可以通过曲柄的角加速度和连杆长度来确定；对于摇杆机构，可以通过摇杆的角加速度和连杆长度来确定；对于平行四边形机构，可以通过两个平行连杆的角加速度和连杆长度来确定。 三、平面连杆机构的应用 平面连杆机构由于其简单、可靠的结构，广泛应用于机械工程和汽车工业等领域。 1. 机械工程中的应用 平面连杆机构在机械工程中常用于传动装置和变速装置。例如，曲柄滑块机构广泛应用于内燃机中的往复运动转换；摇杆机构常用于摇臂钻床等机械设备的传动系统；平行四边形机构常用于变速器等装置的转速调节。
第三章 连杆机构设计和分析
第三章连杆机构设计和分析 本章重点： 平面四杆机构设计的几何法、解析法，及平面连杆机构运动分析的几何方法、解析法，机构动态静力分析的特点 本章难点： 1. 绘制速度多边形和加速度多边形时，不仅要和机构简图中的位置多边形相似，而且字母顺序也必须一致。 2．相对速度和加速度的方向，及角速度和角加速度的转向。 3．用解析法对平面机构进行运动分析，随着计算机的普及，已越来越显得重要，并且将在运动分析中取代图解法而占主要地位。其中难点在于用什么样的教学工具来建立位移方程，并解此方程。因为位移方程往往是非线性方程。 基本要求： 了解平面连杆机构的基本型式及其演化；对平面四杆机构的一些基本知识(包括曲柄存在的条件、急回运动及行程速比系数、传动角及死点、运动的连续性等)有明确的概念；能按已知连杆三位置、两连架杆三对应位置、行程速比系数等要求设计平面四杆机构。 §3－1 平面四杆机构的特点和基本形式 一、平面连杆机构的特点 能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，低副不易磨损而又易于加工。由本身几何形状保持接触。因此广泛应用于各种机械及仪表中。 不足之处:作变速运动的构件惯性力及惯性力矩难以完全平衡； 较难准确实现任意预期的运动规律，设计方法较复杂。 连杆机构中应用最广泛的是平面四杆机构。 二、平面四杆机构的基本型式 三种：曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 三、平面四杆机构的演变 1．转动副转化为移动副 2．取不同构件为机架： 3．变换构件的形态 4．扩大转动副尺寸。 §3－2 平面连杆机构设计中的一些共性 一、平面四杆机构有曲柄的条件 上一节中，已经讲过平面四铰链机构中有三种基本形式：曲柄摇杆机构（一个曲柄）；双曲柄机构（二个曲柄）；双摇杆机构（没有曲柄）。可见有没有曲柄，有几个曲柄是基本形式的主要特征。因此，曲柄存在条件在杆机构中具有十分重要的地位。下面分析曲柄存在条
基于SolidWorks的连杆机构的运动分析与仿真共3篇
基于SolidWorks的连杆机构的运动 分析与仿真共3篇 基于SolidWorks的连杆机构的运动分析与仿真1 基于SolidWorks的连杆机构的运动分析与仿真 引言 机械工程是一门涵盖广泛领域的学科，而其核心是机械设计。机械设计在现代化社会中具有举足轻重的地位，是实现生产自动化、机械化和数字化的必不可少的手段。在机械设计中，连杆机构是一种非常重要的机械构件，因其能够将单向的直线运动转换为复杂的曲线运动。因此，了解和掌握连杆机构的运动特点对于机械工程师和设计师具有非常大的实用价值。本文将介绍基于SolidWorks的连杆机构的运动分析与仿真。 正文 SolidWorks是目前应用最广泛的三维计算机辅助设计(CAD)软 件之一，其主要功能是建立三维模型和进行工程分析。在SolidWorks中，连杆机构是一种常用的机构，在机械设计中 有着广泛的应用。通过 SolidWorks 可以进行连杆机构的建模、运动分析和仿真等全过程，以便更好地理解该机构的运动特点，为机械设计提供便利。 连杆机构是一种具有连杆、销轴和铰链等构件相互连接而成的
复杂机械结构。通过连杆机构可以将旋转运动和直线运动相互转换，实现有效的动力传递和力量转换。对于机械设计师而言，了解连杆机构的运动特点是非常重要的。 在SolidWorks中，连杆机构的建模首先需要考虑构件的建立。构件的建立应符合物理规律和机械原理，并使得机构具有合适的运动特性。比如，在连杆机构中，需要考虑杆件的长度、销轴的直径、铰链的设计等因素。在建模过程中，需要给予合适的参数设定，从而实现模型的运动模拟。模型建立完毕后，可进行三维建模、组装和运动仿真。通过连杆机构的仿真，可以深入地理解机械运动规律和性能特点，为机械设计提供便利。 此外，连杆机构的运动分析也是非常重要的一步。通过对运动分析的深入研究，可以了解动力学和运动学的相关规律，为机械设计提供依据。具体地，运动分析包括以下几个方面：速度和加速度分析、运动轨迹分析、力学分析等。这些分析方法可以应用在各类机械设计中，对于研究机构运动规律提供帮助。 结论 在机械设计中，SolidWorks是一种非常重要的工具。通过SolidWorks建立连杆机构的三维模型，并进行运动分析和仿真，可以为机械设计师提供很大的便利。因此，掌握这种工具是非常有益的。在实际应用中，基于SolidWorks的连杆机构 的运动分析和仿真在机械领域中将具有越来越广泛的应用
四连杆机运动学分析
栏杆机四杆机构运动学分析 1 四杆机构运动学分析 机构运动分析的任务、目的和方法 曲柄摇杆机构是平面连杆机构中最基本的由转动副组成的四杆机构，它可以用来实现转动和摆动之间运动形式的转换或传递动力。 对四杆机构进行运动分析的意义是：在机构尺寸参数已知的情况下，假定主动件（曲柄）做匀速转动，撇开力的作用，仅从运动几何关系上分析从动件（连杆、摇杆）的角位移、角速度、角加速度等运动参数的变化情况。还可以根据机构闭环矢量方程计算从动件的位移偏差。上述这些内容，无论是设计新的机械，还是为了了解现有机械的运动性能，都是十分必要的，而且它还是研究机械运动性能和动力性能提供必要的依据。 机构运动分析的方法很多，主要有图解法和解析法。当需要简捷直观地了解机构的某个或某几个位置的运动特性时，采用图解法比较方便，而且精度也能满足实际问题的要求。而当需要精确地知道或要了解机构在整个运动循环过程中的运动特性时，采用解析法并借助计算机，不仅可获得很高的计算精度及一系列位置的分析结果，并能绘制机构相应的运动线图，同时还可以把机构分析和机构综合问题联系起来，以便于机构的优化设计。 机构的工作原理 在平面四杆机构中，其具有曲柄的条件为： a.各杆的长度应满足杆长条件，即： 最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和。 b.组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆，且其最短杆为连架杆或机架（当最短杆为连架杆时，四杆机构为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，则为双曲柄机构）。 三台设备测绘数据分别如下： 第一组(2代一套)四杆机构L1=，L2=， L3=，L4= 最短杆长度+最长杆长度+ <其余两杆长度之和+ 最短杆为连架杆，四杆机构为曲柄摇杆机构
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析 机械四连杆机构是一种常用的机构形式，它广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机、机床、机器人和机械手等。本文基于ADAMS软件，对机械四连杆机构进行运动仿真分析，并对仿真结果进行分析和讨论。 一、ADAMS软件介绍 ADAMS是一款专门用于多体动力学仿真分析的商业软件，它可以用来仿真各种机械系统的动力学特性，包括车辆、飞机、机器人以及各种机械机构等，还可以分析机构的运动轨迹、速度、加速度、力矩等参数。在本文中，我们将利用ADAMS软件对机械四连杆机构进行仿真分析，探究机构的运动规律和特性。 二、机械四连杆机构的结构和运动特性 机械四连杆机构由四个连杆组成，其中两个连杆为机构的输入和输出轴，另外两个连杆则起到连接作用。机构的结构如图1所示。 图1 机械四连杆机构结构示意图 机械四连杆机构的运动特性与其连杆长度、角度以及连接方式等因素密切相关，下面我们将对机构的运动特性进行详细的分析。 1. 运动自由度 机械四连杆机构的运动自由度为1，即只有一维平动或旋转方向。 2. 平衡性 机械四连杆机构具有良好的平衡性，可以在很大程度上减小机构的惯性力，提高机构的稳定性。 3. 运动规律 机械四连杆机构的运动规律比较复杂，难以用解析方法进行求解。通常采用动力学仿真和实验方法，对机构的运动规律进行研究和分析。 为了探究机械四连杆机构的运动规律和特性，我们利用ADAMS软件对机构进行仿真分析。仿真模型如图2所示。 在仿真过程中，我们可以通过改变机构的输入参数，如连杆长度、连杆角度等，来观察机构的运动规律和特性。下面我们将举例说明。
1. 连杆长度变化时机构的运动规律 改变机构的输入连杆长度，可以观察到机构的运动规律发生了显著的变化。当输入连杆长度L1=100mm、L2=200mm时，机构的运动规律如图3所示。 图3 机构运动规律图（L1=100mm、L2=200mm） 从图3中可以看出，当输入连杆开始旋转时，机构的输出连杆也随之旋转，但是旋转速度比输入连杆慢，这是由于机构的连杆长度不同，导致机构的角度运动不同所致。随着输入连杆的旋转角度继续增大，输出连杆的旋转速度也逐渐增大，直至达到极值后又开始减小。 图5 机构运动规律图（输入连杆角度=30度） 四、仿真结果分析与讨论 通过以上仿真分析，我们可以得到如下结论： 1. 机械四连杆机构具有良好的平衡性和稳定性。在使用过程中，我们需要注意机构的输入参数，如连杆长度和角度，来保证机构的稳定性和可靠性。 3. 通过ADAMS软件模拟计算，可以快速而准确地得到机构的运动规律和特性，并为机构的优化设计和性能提升提供有价值的参考。 五、总结 本文基于ADAMS软件，对机械四连杆机构进行了运动仿真分析，并对仿真结果进行了分析和讨论。通过仿真分析，我们得到了机构运动规律和特性的一些有用结论，为机构的优化设计和性能提升提供了有价值的参考。在实际应用中，我们可以进一步优化机构的输入参数，以实现更加稳定和可靠的性能表现。
多连杆机构的运动学分析与合理设计
多连杆机构的运动学分析与合理设计 多连杆机构作为机械系统中常见的一种形式，广泛应用于各种工程领域。它由 多个连杆和铰接连接的节点构成，能够实现复杂的运动路径。在机器人技术、汽车工程和航天领域等众多应用中，多连杆机构的运动学分析和合理设计是至关重要的。 在进行多连杆机构的运动学分析时，需要首先确定各个连杆的长度、连杆的连 接方式以及铰接的位置等。通过这些参数的确定，可以进一步推导出机构的运动方程和运动学限制条件。常见的多连杆机构包括摇杆机构、曲柄滑块机构和平面四杆机构等。 以摇杆机构为例，它由一个直杆和两个转轴构成。当一个转动的驱动件作用于 摇杆机构时，整个机构的运动路径可以被描述为抛物线形状。通过分析抛物线的特性，可以确定驱动件的转速和转动角度对机构运动轨迹的影响，从而实现对机构运动的控制。 曲柄滑块机构是另一种常见的多连杆机构，它由一个转动的曲柄和一个滑块构成。曲柄滑块机构的运动轨迹通常是椭圆形状，可以通过改变曲柄的转动角度和滑块位置来实现不同的运动路径。在实际应用中，曲柄滑块机构常被用于发动机和机械传动系统中，其运动学分析对于提高机构的效率和可靠性至关重要。 平面四杆机构是一种更为复杂的多连杆机构，它由四个连杆和四个铰接节点组成。平面四杆机构的运动学分析涉及到大量的几何关系和运动学方程的推导，需要利用刚体座标系和几何约束条件进行求解。通过解析解或数值解的方法，可以求得平面四杆机构的运动轨迹、速度和加速度等运动学参数，为机构的合理设计提供了重要依据。 在多连杆机构的合理设计中，除了运动学分析以外，还需要考虑机构的结构刚度、平衡性和可靠性等因素。合理的机构设计可以提高机构的性能，并确保机构能
连杆机构的应用实例原理
连杆机构的应用实例原理 1. 引言 连杆机构是一种常见的机械传动装置，广泛应用于各个行业中。本文将介绍连 杆机构的应用实例，并解析其原理。 2. 汽车发动机中的连杆机构 汽车发动机是连杆机构最常见的应用之一。其原理如下： •连杆机构的作用是将往复直线运动转化为旋转运动。 •发动机活塞通过连杆与曲轴相连，当活塞往复运动时，连杆传递活塞的运动给曲轴，使其旋转。 •曲轴的旋转运动通过连杆机构继续传递给汽车的轮胎，推动汽车前进。 3. 工业机械中的连杆机构 连杆机构在工业机械中也有广泛的应用。以下是一些工业机械中连杆机构的应 用实例： 3.1 按压机 按压机是一种常见的工业设备，用于在制造过程中对物体进行压实和加工。连 杆机构在按压机中起到以下作用： •连杆机构通过转动电机的旋转运动，将直线运动转化为往复运动。 •往复运动的活塞推动压实杆向下施加力量，压实和加工物体。 3.2 冲床 冲床是一种用于冲压金属和其他材料的工具。连杆机构在冲床中的应用如下：•连杆机构通过电机的旋转运动，将连杆上的滑块上下往复运动。 •往复运动的滑块带动冲头，对材料进行冲击和冲孔操作。 3.3 重锤机械 重锤机械用于对物体进行冲击和打击，常用于破碎、振动筛选、压力实验等工 作中。连杆机构在重锤机械中的应用原理如下： •连杆机构通过电机的旋转运动，将连杆上的滑块上下往复运动。 •往复运动的滑块带动重锤进行冲击和打击工作。
4. 家庭用具中的连杆机构 连杆机构在家庭用具中也有一些应用，以下是一些家庭用具中连杆机构的应用 实例： 4.1 蒸汽熨斗 蒸汽熨斗是用于熨烫衣物的工具，其中的连杆机构起到以下作用： •连杆机构通过电热元件的工作，将直线运动转化为微小的往复运动。 •往复运动的熨斗底板带动衣物表面，使其平整。 4.2 搅拌机 搅拌机用于混合食材和制作食物。连杆机构在搅拌机中的应用如下：•连杆机构通过电机的旋转运动，将直线运动转化为旋转运动。 •旋转运动的搅拌叶片带动食材进行搅拌和混合。 4.3 风扇 风扇用于产生风力，提供空气流动。连杆机构在风扇中的应用原理如下：•连杆机构通过电机的旋转运动，将直线运动转化为旋转运动。 •旋转运动的叶片带动空气产生流动，产生风力。 5. 结论 连杆机构在各个领域中都有广泛的应用，包括汽车工业、工业机械和家庭用具。通过合理设计和应用连杆机构，可以将直线运动转化为旋转运动以及其他各种运动形式，推动各种设备和机械的运行。
连杆机构名词解释
连杆机构名词解释 连杆机构是一种常见的机械传动装置，由连杆和销轴组成。连杆 机构可以将旋转运动转换为直线运动，也可以将直线运动转换为旋转 运动，广泛应用于各个领域的机械装置中。 连杆机构的主要目的是通过运动的传递来实现特定的工作任务。 它可以将不同类型的运动（如旋转、滑行、摆动等）转化为所需的运 动形式。连杆机构可以实现线性同步运动，使多个部件在具有特定时 间和空间间隔的时间内进行协调工作。 连杆机构的主要元素是连杆和销轴。连杆是一种刚性杆件，由轴 心和轴向两个连杆头组成。连杆的长度和大小决定了机构的运动范围 和速度。销轴是连接连杆和其他运动部件的旋转轴，通过销轴连接连 杆和其他运动部件，实现运动的传递。 连杆机构的设计和应用涉及一系列基本概念和原理。首先是连杆 机构的运动学分析，包括连杆长度和角度、连杆运动轨迹的计算以及 连杆运动形式的确定。运动学分析是连杆机构设计的基础，通过分析 运动学参数，可以确定机构的动态特性和优化设计。 其次是连杆机构的运动学合成，它是根据机构的功能要求和空间 布局，通过合理的选择和组合连杆长度、形状和连接点，设计出具有 特定运动形式的连杆机构。运动学合成需要根据机构的工作要求和运 动特点，进行合理的配置和布局，以实现所需的运动形式和工作任务。 此外，连杆机构的运动分析也是设计中的重要环节，它包括机构 的运动平衡、力学特性和运动参数的计算。通过运动分析，可以确定 机构的动态特性、力学特性和运动参数，为机构的动态响应、稳定性 和工作性能提供依据。 在实际应用中，连杆机构广泛应用于机械制造、交通运输、航空 航天、农业机械、家用电器等领域。举几个例子来说明连杆机构的应用：汽车发动机中的连杆机构用于将活塞的往复运动转换为曲轴的旋
六连杆铰链机构的运动仿真分析
六连杆铰链机构的运动仿真分析 运用CATIA DMU运动仿真模块对六连杆铰链机构进行运动仿真，分析六连杆铰链机构的运动特性。根据分析结论，对六连杆铰链机构进行改善设计。 标签：CATIA DMU；六连杆铰链；运动仿真 六连杆铰链因其结构强度高，占用空间小、开启角度大等优点被广泛应用于大型客车的侧围行李舱门上。如图1所示为六连杆铰链的基本结构：支座AB（可视为杆AB），杆AC，杆CD，杆EF，杆BE，支座DF（可视为杆DF）通过7个转动副（A、B、C、D、E、F、O）组合成一个统一的整体。其中杆CD通过转动副O与杆BE连结，孔G为气弹簧固定点。支座AB固定在车身上，侧围行李舱门锁付于支座DF上。由于六连杆铰链输出的是六根连杆的组合运动，其运动特性比较复杂，单靠二维CAD绘图很难绘制出其完整的运动轨迹，从而无法对侧舱门的运动过程进行完整的校核。而CATIA DMU运动机构模块[1]提供了一个非常直观的分析工具。应用该模块，我们能对运动机构进行运动仿真，能绘制指定机构的运动轨迹，还能测量指定位置的速度、加速度等运动参数。通过模拟运动过程，我们可以更加直观、准确的对侧舱门进行运动校核，防止干涉的产生。 1 运动仿真分析 1.1 建立仿真模型 切换到CATIA DMU运动机构模块，对六连杆机构的7个转动销轴添加转动副[2]。由于支座AB与车身相连接，因此对支座AB添加一个固定副，由此来观察其余杆的运动特性。正常情况下，六连杆机构运动的驱动外力是由锁付于G 点的气弹簧提供。模拟时，可把杆AC当成驱动构件，因此对杆AC施加一个转动命令。至此，仿真模型建立完成。因为仓门锁付于支座DF上，与其相对静止，运动状况一致，因此仿真时对支座DF的运动状况进行分析并进行轨迹绘制。通常仓门的开启角度达到120度[3]时（与铅垂面夹角）即可满足存取货物的需求，因此，对支座DF在0到120时的运动状况进行仿真分析，如图3所示。 1.2 运动分析 2 结论验证及运用 初步分析完六连杆铰链机构的运动特性，还需将铰链装配到整车环境下进行验证结论是否正确。以下举一案例来进行验证。 2.1 仓门运动校核 2.2 改善设计
曲柄连杆机构运动分析
曲柄连杆机构运动分析 四缸发动机曲轴、连杆和活塞的运动是较复杂的机械运动。曲轴做旋转运动，连杆做平动，活塞是直线往复运动。在用Pro/Engineer做曲轴、连杆和活塞的运动分析的步骤如下所示[20]: （1）设置曲轴、连杆和活塞的连接。为使机构能够按照预定的方式运动，须分别在曲轴与机体之间、连杆与曲轴之间、活塞与连杆之间添加销钉。在活塞与机体之间添加滑动杆连接。 （2）定义伺服电动机。利用伺服电动机驱动曲轴转动。 （3）建立运动分析。 （4）干涉检验与视频制作。 （5）获取分析结果。 7.1 活塞及连杆的装配 7.1.1 组件装配的分析与思路 活塞组件主要包括活塞、活塞销和活塞销卡环，连杆由连杆体和连杆盖两部分组成，将活塞组与连杆组分别组装，工作时用螺栓和螺母将连杆体、连杆盖和曲轴装配在一起，用活塞销将连杆小头和活塞装配在一起[21]。 7.1.2 活塞组件装配步骤 1、向组件中添加活塞 新建组件文件，运用【添加元件】，将活塞在缺省位置，完成装配。 2、向组件中添加活塞销卡环 （1）在“约束类型”中选择“对齐”选项，将卡环中心轴与活塞销孔中心轴对齐； （2）选择“匹配”选项，将卡环外圆曲面与卡环槽曲面相匹配，完成两个活塞销卡环的装配。 3、向组件中添加活塞销 （1）选择“对齐”选项，将活塞销中心轴与活塞销座孔的中心轴对齐； （2）选择“匹配”选项，将活塞销端面与卡环端面相匹配，完成活塞销的装配。 装配结果如图7.1所示：
图7-1 活塞组装配结果 Figure7-1Piston assembly results 7.1.3 连杆组件的装配步骤 1、向组件中添加连杆体 新建组件文件，运用【添加元件】，将连杆体添加在“缺省”位置，完成连杆体的装配。 2、向组件中添加连杆衬套 （1）选择“插入”选项，将连杆衬套的外侧圆柱面与连杆小头孔内侧圆柱面以插入的方式相配合。 （2）选择“对齐”选项，将连杆衬套的中心轴和连杆小头孔的中心轴对齐，完成连杆衬套的装配。 3、向组件中添加连杆轴瓦 （1）选择“对齐”选项，“偏移”为“重合”，并选择相重合的平面，然后【反向】。 （2）选择“约束类型”为“插入”，选取轴瓦的外侧圆柱面和连杆体的大端孔内侧圆柱面，使这两个曲面以插入的方式相配合。 （3）选择“匹配”，“偏移”类型为“重合”，使轴瓦凸起和凹槽的两侧面对应重合，完成连杆轴瓦的配合。 （4）同样的方法完成另一块连杆轴瓦的装配。 4、向组件中添加连杆盖 （1）选择“约束类型”为“匹配”，“偏移”类型为“重合”，并选取相应的面。 （2）分别选取连杆盖和连杆体的孔内侧圆柱面，使其以“插入”方式相配合，完成连杆盖的添加。 5、向组件中添加连杆螺栓 （1）选取螺栓的外侧圆柱面和孔的内侧圆柱面，使其以“插入”的方式相配合。 （2）选择“匹配”选项，并选择相应的面，使其“重合”，完成连杆螺栓的装配。 （3）添加螺母和垫片，同样的方法完成另一个连杆螺栓的装配。 连杆组件的装配结果如图7.2所示：
连杆机构运动分析
Harbin Institute of Technology 机械原理大作业（一） 课程名称：机械原理 设计题目：连杆机构运动分析 院系：机电工程学院 班级：1408503
设计者：吴佩航 学号：1140850324 指导教师：陈照波 连杆机构运动分析 1设计题目 图1 设计题目 如图1所示结构，已知机构各构件的尺寸为AB=100，BC=2AB，BD=AB，构 件1的角速度为 110/ rad s ω=，试求点D的轨迹及构件3、5的位移、速度和加速度，并对计算结果进行分析。 2结构分析 1、AB即杆件1为原动件 2、DBC和滑块即2、3为RRP型II级杆组 3、其中BD为同一构件上点，
4、 4、5为RRP 型II 级杆组 3各基本杆组的运动分析数学模型 建立以A 为原点的固定平面直角坐标系A -x,y （1）原动件AB （I 级组） 已知原动件AB 的转角 102ψπ=- 原动件AB 的角速度 110/rad s ω= 原动件AB 的角加速度 10α= 运动副A 的坐标位置 0,0A A x y == A 点与机架相连，即该点速度和加速度均为0. 原动件AB 的长度 mm l AB 100= 因此可以求出运动副B 的位置坐标 1cos B A AB x x l ψ=+ 1sin B A AB y y l ψ=+ 运动副B 的速度 11sin B A x x AB V V l ωψ=- 11cos B A y y AB V V l ωψ=+ 运动副B 的加速度 21111cos sin B A x x AB AB a a l l ωψαψ=-- 21111sin cos B A y y AB AB a a l l ωψαψ=--
ANSYS连杆机构运动分析实例-曲柄摇杆机构
一，概述 本分析仍然属于瞬态动力学分析，分析过程与普通的瞬态动力学分析基本相同。其关键在于三维铰链单元COMBIN7的创建，在此进行简单介绍。 三维铰链单元COMBIN7 三维铰链COMBIT7单元属于三维单元，有5个节点，分别是活跃节点I和J、用以定义铰链轴的节点K,控制节点L和M，如图。活跃节点I和J应该位置重合，并且分属于LINK A和B, LINK A和B是一个单元或单元集合。如果节点K没有定义，则铰链轴为全球笛卡尔坐标系的:轴。 三维铰链COMBIN7单元的进一步内容请参阅ANSYS帮助文档。 另外，分析时必须将大变形选项打开。 二，问题描述及解析解 图为一曲柄摇杆机构，各杆长度分别为lab=120 mm, lbc=293 mm, lcd=420mm, lad=500mm，曲柄为原动件，转速为0.5 rlmin，求摇杆角位移,角速度,角加速 度随时间变化情况。
根据机械原理的知识，该问题的解析解十分复杂，使用不太方便。本例用图 解法解决问题，由于过程比较烦琐，而且只是为了验证有限元解的正确性，所以， 关于摇杆角位移、角速度、角加速度随时间1变化情况的图形没有必要给出。在 这里只求解了 以下数据: 摇杆的摆角=33.206° 曲柄角度为115.443°时，摇杆角位移138.311°,角速度1.508*10﹣²rad/s 三，分析步骤 3.1改变工作名 拾取菜单Utility Menu-File---Change Jflbnameo弹出如图所示的对话框，在" [IFILNAM]”文本框中输入EXAMPLE 12，单击“OK”按钮。 改变工作名对话框 3.2定义参量 拾取菜单Utility Menu-Parameters-Scalar Parameterso弹出如图所示的对话框，在“Selection”文本框中输入PI=3.1415926，单击“Accept",依次输入AX=0, AY=0(铰链A坐标),BX=0.07094,BY=0.09678(曲柄转速),CX=0.24417,CY=0.33309(铰链C坐标),DX=0.5,DY=0(铰链D坐标),OMGA1=0.5,T=601OMGA 1(曲柄转动一周所需时间，单位:s)，同时单击“Accept”按钮:最后，单击如图所示的对话框的“Close”按钮。
02 连杆机构及其运动设计
第二章连杆机构及其运动设计平面连杆机构是将各构件用转动副或移动副联接而成的、各构件在同一个平面内或互相平行的平面内运动的机构，又称平面低副机构。 平面连杆机构中构件的运动形式是多样的，可以实现给定的运动规律或运动轨迹；低副以圆柱面或平面接触，承载能力高，耐磨损，制造简便。因此，平面连杆机构在各种机械、仪器中获得了广泛的应用。平面连杆机构的缺点是：不易实现复杂的运动规律，且设计较为复杂；当构件数和运动副数较多时，效率较低。 最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称平面四杆机构。它的应用非常广泛，而且是组成多杆机构的基础。因此，本章着重介绍平面四杆机构的基本类型、特性、演化形式及其常用的设计方法。 2.1 铰链四杆机构的类型及应用 全部用转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构，简称四杆机构，如图2-1所示。机构的固定件4称为机架；与机架用转动副相联接的杆1和杆3称为连架杆；不与机架直接联接的杆2称为连杆。能作整周转动的连架杆，称为曲柄。仅能在某一角度摆动的连架杆，称为摇杆。对于铰链四杆机构，机架和连杆总是存在的，
因此可按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构与双摇杆机构。 图2-1 铰链四杆机构 1.曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中，若两个连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。 图2-2所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构。曲柄1缓慢地匀速转动，通过连杆2使摇杆3在一定的角度范围内摇动，从而调整天线俯仰角的大小。
图2-2 雷达天线俯仰角调整机构 图2-3（a）所示为缝纫机的踏板机构，图（b）为其机构运动简图。摇杆3（原动件）往复摆动，通过连杆2驱动曲柄1（从动件） 作整周转动，再经过带传动使机头主轴转动。