平面杆组的综合及四级杆组的运动分析

本科生毕业设计（论文）任务书2011年2 月13日至2011年6月日

题目：平面杆组的综合和Ⅳ级杆组的运动分析

姓名：

学号：

学院：

专业：

年级：

指导教师：（签章）

系主任（或教研室主任）：（签章）

设计（论文）任务

（包括原始数据、技术要求、工作要求）

一、课题背景

平面连杆机构作为低副机构，具有以下一些传动特点：1)其运动副为低副，两运动副元素为面接触，压强较小，故可承受较大的载荷；且有利于润滑，磨损较小；此外，运动副元素的几何形状较简单，便于加工制造。2)当原动件的运动规律不变，可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。3)连杆机构中的连杆上各点的轨迹是不同形状的曲线，可以利用这些曲线来满足不同轨迹的设计要求。4)连杆机构还可以很方便地用来达到增力、扩大行程和实现远距离传动。所以平面连杆机构的应用越来越广泛。

平面连杆机构的运动分析是平面连杆机构的研究中的一个很重要的内容。杆组法是平面连杆机构运动分析方法中的一种重要的方法。杆组法对平面连杆机构进行运动分析时首先要对平面连杆机构进行结构分析。而对平面连杆机构进行结构分析就要先熟悉各种连杆杆组。所以我们有必要研究各种平面连杆杆组，即进行平面连杆杆组的类型综合。

在对平面连杆杆组进行类型综合之后，只要能够完成各类平面连杆杆组的运动分析，进而即可完成相应的各种平面连杆机构的运动分析。

平面Ⅱ级杆组的运动分析在很多文献中已经实现。而Ⅲ级及Ⅲ级以上高级连杆杆组的构型较多,不同运动副组成的结构形式更多,并且其解析解很复杂,难以象Ⅱ级杆组那样求解出全部分析模块对高级连杆杆组进行运动分析。对高级连杆杆组分析困难,大大制约了对平面高级连杆机构的研究和应用.可见,对高级连杆杆组进行运动分析不仅具有理论意义,也具有较高的实用价值.

二、设计任务：

平面连杆杆组的类型综合；

Ⅳ级杆组的运动分析；

运用软件实现Ⅳ级杆组的运动分析；

阅读并翻译20000字符外文专业文献；

撰写毕业设计论文（20000字以上）和开题报告；

准备答辩。

1、开题报告1份

2、文献综述1份

3、设计说明书及相关程序1份

毕业设计（论文）的主要内容

三、设计要求：

明确设计任务，注意设计重点；

查阅与课题有关的文献资料；

平面连杆杆组类型综合正确；

Ⅳ级杆组的运动分析正确；

程序正确运行，结果正确；

设计符合国家标准；

论文文字通顺、语言简练、字迹工整；

独立完成设计。

毕业设计说明书：15000～20000字；

中英文摘要：约500字；

外文翻译：相关科技外文资料2万字符；

绘图：采用计算机绘图；

文献综述。

四、设计进度

1. 搜集资料，撰写文献综述及开题报告。（2周）

2. 平面杆组的综合。（3周）

3. Ⅳ级杆组基本型的运动分析（虚设铰链法、虚拟机构法）及编程实现。（4周）

4. Ⅳ级杆组一种衍化形式的运动分析（虚设铰链法、虚拟机构法）及编程实现。（4周）

5. 论文整理及答辩。（3.5周）

毕业设计（论文）任务更改记录更改原因更改内容

主要参考文献

[1] 黄锡恺，郑文纬．机械原理．高等教育出版社，1996

[2]韩建友.平面杆机构位置求解的函数逼近法.东北重型机械学院学

报.V o.11.NO.1,1987

[3]黄真．《平面栏杆机构位置问题的杆长逼近法》．机械工程学报，1981

[4]黄真．平面多杆件、机构位置问题的杆长逼近法．机械工程学报，V ol.17,No.2，1981

[5] 智莹.用角变量逼近法对高级机构进行运动分析.鞍山师范学院学

报.2002-09,4(3):76-80

[6]邹慧君、虞红根.用虚拟机构法求解平面高级杆组的位置问题.上海交通大学学报.Vol.21,NO.4,1987

[7]鲁墨武、张奉禄.用转化机构法作高级别平面连杆机构的运动分析.机械设计.1995，NO.1

[8]邓垄、邹慧君、郭为忠、许勇.用虚设铰链法求解平面高级机构位置问题. 机械设计与研究.Vol.20,NO.3,2004

[9]曹惟庆．机构组成原理．高等教育出版社，1983

[10]机构设计丛书编审委员会编．《杆机构设计》．上海科学技术出版社，1995

平面四杆机构的运动分析

优秀设计 平面四杆机构的运动性能研究 摘要：平面四杆机构是主要的常用基本机构之一,应用十分广泛,也是其他多杆机构的基础。由于连杆机构的性能受机构上繁多的几何参数的影响,呈复杂的非线性关系,无论从性能分析上还是性能综合上都是一个比较困难的工作,尚需作进一步深入研究。本文基于平面四杆机构的空间模型,将机构实际尺寸转化为相对尺寸,在有限的空间内表示出无限多的机构尺寸类型,从而建立起全部机构尺寸类型和空间点位的一一对应关系,为深入研究平面四杆机构的运动性能与构件尺寸之间的关系提供了基础。根据曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、单滑块四杆机构的不同特点,详细分析各类机构的运动性能参数与构件尺寸之间的关系,指出构件尺寸的变化对机构运动性能的影响,并绘制相关的运动性能图谱。针对具有急回特性的Ⅰ、Ⅱ型曲柄摇杆机构,通过深入分析极位夹角与构件尺寸之间的内在关系,获得了Ⅰ型曲柄摇杆机构极位夹角分别小于、等于或大于90°的几何条件以及Ⅱ型曲柄摇杆机构极位夹角一定小于90°的结论,揭示了曲柄摇杆机构设计时作为已知条件的极位夹角和摇杆摆角之间应满足的要求。本文得出的图谱和相关结论,为工程应用中机构性能分析和机构综合提供了理论依据。 关键词：平面四杆机构空间模型运动性能

Plane four clubs institutions of Sports performance research Abstract:The planar four-bar linkages are one type of basic mechanisms, and they are applied very extensively. The performances of the linkages depend on their geometrical parameters and present the complicated non-linear relations. It is necessary to make the further research on them for analysis, synthesis and application of linkages.By using of the three-dimensional models of the planar four-bar mechanisms, the actual sizes of mechanisms are transformed relative ones, and all size types of mechanisms can be figured by spatial coordinates. It is the foundation for research on the relations between the link dimensions and kinematic capability parameters.Aimed at the different characteristics of crank-rocker mechanism, double-crank mechanism, double-rocker mechanism and single-slider mechanism, some inherent relations between the link dimensions and the kinematic capability parameters are deeply analyzed, then the relative kinematic capability diagrams are obtained.Based on deeply analysis of inherent relations between the extreme position angle and the link dimensions of typeⅠand typeⅡcrank-rocker mechanisms with quick return characteristics, the geometrical conditions are put forward in this paper, by which we can judge whether the extreme position angle of typeⅠcrank-rocker mechanisms is less than, equal to or lager than 90°. It is proved that the extreme position angle of typeⅡcrank-rocker mechanism is certainly less than 90°. The relations between the extreme position angle and the angular stroke of the rocker are brought to light, which should be satisfied during the kinematic design of crank-rocker mechanisms.The diagrams and conclusions obtained in this paper provide theoretic foundation for the capability analysis and synthesis of mechanisms. Keyword:Planar four-bar linkage Space model Sports Performance 如需源程序联系扣扣 194535455

基于MATLAB的四杆机构运动分析

石河子大学毕业设计（论文) 题目:基于MATLAB的四杆机构运动分析与动画模拟系统 院（系）：机械电气工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 学号: 2002071189 姓名: 娄元建 指导教师：葛建兵 完成日期：二零零六年五月 基于MATLAB的四杆机构运动分析与

动画模拟系统 [摘要] 本文介绍MATLAB开发机构运动分析和动画模拟系统的方法，并且利用MATLAB软件实现平面四杆机构的运动仿真。以MATLAB程序设计语言为平台，将参数化设计与交互式相结合,设计出四杆机构仿真系统，能够实现四杆机构的参数化设计，并且能够进行机构的速度和加速度分析。系统具有方便用户的良好界面，并给出界面设计程序,从而使机构分析更加方便、快捷、直观和形象，设计者只需输几参数就可得到仿真结果，为平面四杆机构的设计与分析提供一条便捷的途径。 [关键词] 机构；运动分析;动画模拟;仿真；参数化;MATLAB Abstract：The kinematical analysis and animation method of the mechanism using MATLAB was discussed in the paper ， and the kinematic simulation of planar four-bar mechanism with software MATLAB . And emulational system was developed ， the system adopted Matlab as a design ， It combined parametic design with interactive design and had good interface for user ， that can realize parametic design of four-bar mechanism , also to make real speed and acceleration of mechanism 。 The emulational resut was obtained as soon as input parameters was imported and the devisers can make decision –making of modification by the comparing emulational result with design demand ， which give another efficacious way for the design and analysis of planar four—bar mechanism. Key words: Mechanism；Kenimatical analysis;Animation；Emulation ；parametic ；MATLAB

平面四杆机构的连杆曲线及轨迹综合开题报告 (164)

一、选题的依据及意义： 1．1选题目的 1．建立研究新机构，新机器发明创造的普遍规律及实用方法的实用基础理论。 2．加速吸收发达工业化国家的先进技术，为本国新机构，新机器的二次设计，二次开发提供理论基础。 3．提出在技术革新和设备改造中提出的新机构，新机器的独特结构和创新构思，是其成为成熟的先进技术。 4．简介一些新机构，新机器实用性结构及技术的应用实例，说明理论对实践的指导作用。 5．为从事机械设计，制造的工程技术人员的知识，技术更新开阔视野提供参考资料。6．探索平面连杆机构研究的新方法，新思路。 连杆机构的最基本形式是平面四杆机构，它是其它连杆机构的基础。平面四杆机构是由四个刚性构件用低副链接组成的，各个运动构件均在同一平面内运动的机构。所以，对平面四杆机构进行研究可以概括连杆机构内在的基本原理，从而用以连杆机构的设计。 所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式，其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。选定其中一个构件作为机架之後，直接与机架链接的构件称为连架杆，不直接与机架连接的构件称为连杆，能够做整周回转的构件被称作曲柄，只能在某一角度范围内往复摆动的构件称为摇杆。如果以转动副连接的两个构件可以做整周相对转动，则称之为整转副，反之称之为摆转副。铰链四杆机构中，按照连架杆是否可以做整周转动，可以将其分为三种基本机构运动学综合是按照给定的运动特性对机构进行系统的设计的过程，包括型综合和尺度综合两大主要内容，主要综合方法有解析法、作图法和实验法。作图法和实验法工作量大，设计精度低，仅适用于对机构精度要求不高的场合。近几十年来，随着工业技术的高速发展，人们对机构的复杂程度和精度要求越来越高，作图法和实验法已不能满足要求，而基于计算机辅助设计（CAD）的解析法得到了广泛的应用。 本课题的主要内容是平面四杆机构的连杆曲线及轨迹综合，其意义在于：一、深入研究计算机在设计和仿真连杆机构连杆曲线方面的应用，从而指导实践；二、总结出四杆机构轨迹综合的理论基础，从而指导多杆或复杂的低副平面机构的综合。 此课题的主要目标是系统地对平面四杆机构连杆曲线进行研究，从而来获得连杆机构基本的原理和综合方法，以便在实际中得到应用；主要特色是在各个设计进度中将会大量应用计算机高级语言编程来辅助设计和仿真平面四杆机构。

平面连杆机构的运动综合(毕业设计论文)

黄石理工学院毕业设计（论文）任务书 毕业设计（论文）题目：平面连杆机构的运动综合 教学院：专业班级：学生姓名： 学号：指导教师： 1．毕业设计（论文）的主要内容 （1）查阅资料，完成毕业设计开题报告； （2）按学院要求，完成1篇与毕业设计课题相关的英文文献翻译； （3）在相关软件平台（如VB或Matlab）下，用解析法实现平面连杆机构的计算机辅助设计； （4）按要求完成毕业论文。 2．毕业设计（论文）的要求 （1）了解平面机构设计综合课题的国内外发展动态及趋势； （2）在阅读相关平面机构设计综合文献的基础上，能用解析法分析和设计平面机构； （3）熟悉和掌握相关软件平台（如VB和Matlab）； （4）运用相关软件平台，实现平面机构的计算机辅助设计与分析； （5）毕业设计论文要求格式规划，语句通顺，论据充分，符合学院对毕业设计论文要求。

3．进度安排 序号毕业设计（论文）各阶段名称起止日期 1 调研，查阅资料 2 开题报告，英文文献翻译 3 实现平面机构的计算机辅助设计与分析 4 完成毕业设计论文初稿 5 毕业设计论文修改，完成论文 6 论文答辩 4．其他情况说明 （1）题目开始实施后，每周星期三下午3：30在K1四楼行政办公室集中，检查进度，协调相关事项，进行组内讨论，解答问题。 （2）要求有统一的毕业设计笔记本，记录资料查阅、问题及解决方案等。每周集中时间进行检查。 （3）独立完成毕业论文。 5．主要参考文献 [1] 孙桓，陈作模主编，《机械原理》（第五版），高等教育出版社，2006 [2] 韩建友编，高等机构学，机械工业出版社，2004 [3] 王宏磊，平面连杆机构综合研究与软件开发，硕士论文，万方数据库，2005 [4] 熊滨生，现代连杆机构设计，化学工业出版社，2006. [5] 于红英，王知行，李建生，刚体导引机构一种综合方法的研究；机械设计， 2001 [6] [苏]ИИ阿尔托包列夫斯基,等. 孙可宗,陈兆雄,张世民,译. 平面机构 综合[M]. 人民教育出版社,1982.

平面连杆机构运动分析

平面连杆机构运动分析

大作业（一） 平面连杆机构的运动分析 班级： 姓名：姓名：姓名： 指导教师： 完成日期：

一、题目及原始数据 1.1、平面连杆机构的运动分析题目： 如图1.1所示，为一平面六杆机构。设已知各构件的尺寸如表 1.1 所示， 又知原动件1以等角速度1ω= 1rad/s 沿逆时针方向回转，试求各从动件的角位移、角速度及角加速度以及位移E 点的位移、速度及加速度的变化情况。 表1.1 平面六杆机构的尺寸参数 2'l =65mm,G x =153.5mm,G y =41.7mm 题 号 1l 2l 3l 4l 5l 6l α A B C 1-A 105.6 67.5 87.5 34.4 25 60° 1l =26. 5 1l =24 1l =29. 5 算出原动件从 0o到 360o时（计算点数 N=36）所要求各运动变量的大小，并绘出各组应的运动线图以及 E 点的轨迹曲线。 图1.1 二、平面连杆机构运动分析方程 2.1、位移方程： 4312l4cos cos l1cos 0h θθθ--=

43311l4sin s sin l1sin 0h θθθ+--= 43l4cos l3cos s c 0θθ+-?= 43l4sin l3 sin h 0θθ+-= []3 43c v v ωω 2.2、速度方程： 34333 4331434 3 cos l4sin s sin 0sin l4cos s cos 0V 0l4sin l3sin 10 l4cos l3cos 0θθθθ θθθθθθ--????? ?=??---???? []211V l1sin l1cos 00θθ=- []3343V c v v ωω= 3V V1\V2= 2.3、加速度方程： 3344333333 4433333 111443344 33 sin 14cos v sin s cos 014sin ?v cos s sin 0014cos 13cos 00 14sin 13sin 0A ωθωθθωθω ωθθωθωθωθωθωθ+????--+? ?=?????? []112343c A =v v ωω 11111112A A A =? []1211A l1cos l1sin 00θθ=-- 11112A A A =+ []3343A a c a γγ= 321A A \A =

平面四杆机构特点及应用

教材分析： 本课题选自李世维主编、高等教育出版社出版的中等职业教育国家规划教材《机械基础》（机械类）第6章“常用机构”中“§6-1 平面连杆机构”的内容。本节课内容主要介绍的铰链四杆机构的实际应用及特点。 学情分析： 中职生文化基础差、学习能力较弱、学习的主动性不强，这是一个不争的事实，也是一个普遍的现实问题，但他们对新事物有较强的好奇心，善于联想，从这一现状出发，教学中应以调动学生学习积极性为出发点，以生活中的实例为教学模型，扩散思维，归纳总结来组织教学，让学生在发现问题，解释问题的思索中提高对本课程的学习兴趣，不断积累专业知识，并能活学活用，理论联系实践。 教学目标： 1. 知识目标 （1）掌握铰链四杆机构的特点和应用实例； （2）了解铰链四杆机构的急回特性及应用实例； （3）掌握铰链四杆机构的死点位置及应用实例。 2. 能力目标 培养学生理论联系实际的能力，从生活中，从身边去挖掘教学模型，学以致用。 3. 情感目标 培养学生口头表达能力，如何去欣赏别人的优点，如何去肯定别人，从而培养团队意识，合作意识。 教学重点：1．铰链四杆机构的急回特性

2．铰链四杆机构的死点位置。 教学难点：极位夹角和摆角的画法。 课时安排：2课时 教学手段：利用多媒体辅助教学 教学方法：情景教学、启发引导、讲练结合 学法指导：教法与学法室相辅相成的，教法直接影响学生对知识点掌握和能力的提高，而学法指导是学生智力发展目标得以实现的重要途径。 教学过程： （一）新课导入教学模型实物展示，多媒体展示汽车雨刮器动画，雷达天线俯仰机构动画，引出新课 （二）新课讲授： 一、铰链四杆机构的应用 1、曲柄摇杆机构 两连架杆中一为曲柄、一为摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构，如图所示，曲柄AB为主动件，并作等速运动。从动摇杆CD将在弧C1C2范围内作变速往复摆动，C1、C2两个位置是摇杆摇摆的两个极限位置。 （1）曲柄摇杆机构能将曲柄的整周回转运动转换成摇杆的往复摆动。 曲柄主动，摇杆从动。如剪刀机、筛砂机、搅拌机以及碎石机等，都可以连续的工作。 （2）曲柄摇杆机构，除可将曲柄的整周回转运动转换成摇杆的往复摆动外，也可以使摇杆的摆动转换成曲柄的整周回转运动。

平面铰链四杆机构分类

平面铰链四杆机构分类 一、引言 平面铰链四杆机构是一种常见的机械传动结构，由四个杆件通过铰链连接而成。它具有简单、可靠、刚性好等优点，在机械领域有着广泛的应用。本文将对平面铰链四杆机构进行分类和分析，以期更好地了解和应用这一机构。 二、分类 平面铰链四杆机构可以根据其杆件的链接关系和机构的运动方式进行分类。 2.1 根据杆件链接关系分类 •对称四杆机构：四个杆件两两对称连接，形成一个对称的结构。常见的具有对称结构的平面铰链四杆机构有平行四杆机构和梯形四杆机构。 •非对称四杆机构：四个杆件之间没有对称关系，形成一个非对称的结构。常见的非对称平面铰链四杆机构有双曲线四杆机构和椭圆四杆机构。 2.2 根据机构的运动方式分类 •旋转运动四杆机构：机构中至少有一个连杆可以绕铰链进行旋转运动。例如，摇杆机构和滑块机构都属于旋转运动四杆机构。 •平动运动四杆机构：杆件只能以平动的方式运动，不能绕铰链进行旋转运动。 典型的平动运动四杆机构有单滑块机构和双滑块机构。 三、对称四杆机构 3.1 平行四杆机构 四杆机构中的两个杆件平行于彼此，并且与另外两个杆件相互垂直。平行四杆机构有两组平行链接的杆件，因此具有对称的结构。其机构特点是： •杆件a和b平行，杆件c和d平行； •杆件a和d通过铰链连接，形成了机构的链接框架； •杆件b和c通过其他的铰链连接。

3.2 梯形四杆机构 四杆机构中的两个杆件不平行，而是呈现出梯形的形状。梯形四杆机构同样具有对称结构，其机构特点是： •杆件a和b不平行，杆件c和d不平行； •杆件a和d通过铰链连接，形成了机构的链接框架； •杆件b和c通过其他的铰链连接。 四、非对称四杆机构 4.1 双曲线四杆机构 四杆机构中的杆件连接形成一个双曲线的形状，因此称为双曲线四杆机构。其机构特点是： •杆件a和b彼此相交，杆件c和d彼此相交； •杆件a和d通过铰链连接，形成了机构的链接框架； •杆件b和c通过其他的铰链连接。 4.2 椭圆四杆机构 四杆机构中的杆件连接形成一个椭圆的形状，因此称为椭圆四杆机构。其机构特点是： •杆件a和b不平行，杆件c和d平行； •杆件a和d通过铰链连接，形成了机构的链接框架； •杆件b和c通过其他的铰链连接。 五、应用案例 5.1 汽车发动机气门机构 平面铰链四杆机构在汽车发动机气门机构中得到了广泛的应用。通过合理设计和安装平面铰链四杆机构，可以实现汽车发动机的气门开启和关闭。

机械原理教案10平面四杆机构的设计

[本讲课程的引入] 现场经常要求满足预定的运动规律（如急回运动、如两连架杆的转角能够满足预定的对应位置关系）；满足预定的连杆位置要求（如汽车车门，按开、闭两个位置设计）满足预定的轨迹要求（如鹤式起重机、搅拌机等）。 [本讲课程的内容] 5-4 平面四杆机构的设计 设计内容：根据要求，设计连杆机构的四杆长度及运动副的位置。 ● 设计可以归纳为三类问题： 1．实现预定运动规律的设计 也称为函数生成问题。常见的有实现主、从动件的角位移或线位移之间给定的关系，如要求两连架杆的转角满足预定的对应关系；要实现给定的行程速比系数K 等运动规律。 2．实现构件预定位置的设计 也称作刚体导引问题。 图5-11的造型机翻转机构，必须满足震实、起模时连杆BC 的两个预定位置。 3．实现预定轨迹的设计 也称为轨迹生成问题。通常要求连杆上某点能精确或近似的通过若干给定的点。如图5-5所示搅拌机构，要根据E 点的轨迹要求来设计四杆机构。 ● 设计方法： 图解法——简单明了，易于掌握，能够满足一些要求不高的工程设计问题，有时还为解析法提供图形和初始数据，检验解析法计算的结果的正确性。 解析法——计算准确，能够给出若干组解以供选择，但计算麻烦，随着计算机的普及和各种软件的飞速发展，可以使用计算机程序进行计算，使解析法得到了发展。 实验法——常用于轨迹设计，有试凑性质，但不失为一种有用的工程方法 一、 按给定连杆的位置设计四杆机构 1）已知活动铰链中心的位置 活动铰链中心B 、C 的位置给定，要求连杆依次占据11C B 、22C B 、33C B 三个位置，如图所示。设计该铰链四杆机构。 内 容

分析：由于B 、C 的轨迹分别是以固定铰链A 、D 为圆心的圆周或圆弧。因此， 1B 、2B 、3B 的圆心即为固定 铰链A ；1C 、2C 、3C 的圆心即为固定铰链D 。 显然，如果给定连杆的两个位置，则Ａ、Ｄ点将有无数解；给定三个位置时，有唯一解。 2） 已知两固定铰链中心的位置 若改取四杆机构的连杆为机架(活动铰链B 、C 变为固定铰链)，则原机构中的固定铰链A 、D 将转变为活动铰链，即AD 成为连杆。可以将该类问题转换为上述已知活动铰链中心的连杆位置设计四杆机构的问 题。原理如右图。 【例5-1】 如图5-34a 所示，已知固定铰链A 、D 的位置，以及连杆上标线EF 的三个位置11E F 、22E F 和33E F ，设计该铰链四杆机构。 图5-34 解：如图5-34b 所示，将D F AE 22刚化后移动，使22F E 和11F E 重合，得到A D ''，同理将 D F A E 33刚化后移动，使33 F E 和11F E 重合，得到A D ''''。作A 、A '、A ''的圆心，即为活 动铰链1B ；作D 、D '、D ''的圆心即为活动铰链1C ，如图5-34b 。 二、 按给定的行程速比系数Ｋ设计四杆机构 1）曲柄摇杆机构 已知摇杆长度CD l ，摆角ϕ，行程速比系数K ，设计该曲柄摇杆机构。。 分析：设计的关键是确定铰链Ａ的位置。 分析已有机构可知， 12C AC θ∠=，即A 点在以12C C 为弦，圆周角为θ的圆周上。根据1AC BC AB =-，2AC BC AB =+可得 () 212 AC AC AB -=

平面杆组的综合及四级杆组的运动分析

本科生毕业设计（论文）任务书2011年2 月13日至2011年6月日 题目：平面杆组的综合和Ⅳ级杆组的运动分析 姓名： 学号： 学院： 专业： 年级： 指导教师：（签章） 系主任（或教研室主任）：（签章）

设计（论文）任务 （包括原始数据、技术要求、工作要求） 一、课题背景 平面连杆机构作为低副机构，具有以下一些传动特点：1)其运动副为低副，两运动副元素为面接触，压强较小，故可承受较大的载荷；且有利于润滑，磨损较小；此外，运动副元素的几何形状较简单，便于加工制造。2)当原动件的运动规律不变，可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。3)连杆机构中的连杆上各点的轨迹是不同形状的曲线，可以利用这些曲线来满足不同轨迹的设计要求。4)连杆机构还可以很方便地用来达到增力、扩大行程和实现远距离传动。所以平面连杆机构的应用越来越广泛。 平面连杆机构的运动分析是平面连杆机构的研究中的一个很重要的内容。杆组法是平面连杆机构运动分析方法中的一种重要的方法。杆组法对平面连杆机构进行运动分析时首先要对平面连杆机构进行结构分析。而对平面连杆机构进行结构分析就要先熟悉各种连杆杆组。所以我们有必要研究各种平面连杆杆组，即进行平面连杆杆组的类型综合。 在对平面连杆杆组进行类型综合之后，只要能够完成各类平面连杆杆组的运动分析，进而即可完成相应的各种平面连杆机构的运动分析。 平面Ⅱ级杆组的运动分析在很多文献中已经实现。而Ⅲ级及Ⅲ级以上高级连杆杆组的构型较多,不同运动副组成的结构形式更多,并且其解析解很复杂,难以象Ⅱ级杆组那样求解出全部分析模块对高级连杆杆组进行运动分析。对高级连杆杆组分析困难,大大制约了对平面高级连杆机构的研究和应用.可见,对高级连杆杆组进行运动分析不仅具有理论意义,也具有较高的实用价值. 二、设计任务： 平面连杆杆组的类型综合； Ⅳ级杆组的运动分析； 运用软件实现Ⅳ级杆组的运动分析； 阅读并翻译20000字符外文专业文献； 撰写毕业设计论文（20000字以上）和开题报告； 准备答辩。 1、开题报告1份 2、文献综述1份 3、设计说明书及相关程序1份

《平面四杆机构的基本特性》教案

《平面四杆机构的基本特性》教案 教案：平面四杆机构的基本特性 一、教学目标： 通过本节课的学习，学生应能够： 1.了解平面四杆机构的定义和基本特性； 2.掌握平面四杆机构的运动特点和构造形式； 3.能够运用所学知识解决平面四杆机构的相关问题。 二、教学内容： 1.平面四杆机构的定义和基本特性： 平面四杆机构是由四根连杆和若干铰链连接而成的机械系统，在平面 内可以实现规定的运动。 平面四杆机构的基本特性包括：构成条件、运动链条件、运动副个数、自由度、杆件数量等。 2.平面四杆机构的运动特点： 平面四杆机构的运动特点主要有：连杆运动、连杆约束、动平衡性和 动稳定性等。 3.平面四杆机构的构造形式： 平面四杆机构的构造形式包括：双曲杆机构、平行杆机构和菱形杆机 构等。每种构造形式都具有不同的特点和应用领域。 三、教学过程：

1.导入：与学生互动讨论，引出平面四杆机构的概念，并了解其在日常生活中的应用。 2.知识讲解： (1)讲解平面四杆机构的定义和基本特性。 (2)介绍平面四杆机构的运动特点和构造形式，并通过实例分析加深学生的理解。 3.实例分析： (1)给出一个具体的平面四杆机构，并要求学生分析其构造形式和运动特点。 (2)将学生分成小组，自行选择一个平面四杆机构进行分析，并展示给全班。 4.练习与巩固： (1)在课堂上，教师设计一些与平面四杆机构相关的练习题，供学生巩固所学知识。 (2)布置作业：要求学生通过阅读相关文献或查阅互联网，找到一个实际应用了平面四杆机构的例子，并分析其构造形式和运动特点。 四、教学评价： 1.通过课堂互动和小组展示，评价学生对平面四杆机构的理解程度。 2.批改学生完成的练习题，评价其对所学知识的掌握情况。 3.评价学生在作业中的查找和分析能力。

知识点解析三平面四杆机构的运动特点.

项目二 任务一 平面四杆机构的运动特点 1.1 预备知识点 平面四杆机构的组成及类型 若干构件通过低副（转动副或移动副）联接所组成的机构称作连杆机构。全部由低副组成，由四个杆件组成，在同平面或平行平面内运动的机构称为平面四杆机构。它是最简单和常用的机构之一，也是机械传动的基本机构。 按连架杆中是否有曲柄存在，可将铰链四杆机构分为三种基本形式：即曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 1.2 知识点 平面四杆机构的运动特点 ◆压力角和传动角 压力角 ——当不考虑运动副中的摩擦力、构件的重力和惯性力等时，机构输出从动件的受力F 方向和受力点的速度v 方向之间所夹的锐角a 称为该机构的压力角，用α表示；传动角 —— 压力角的余角，用γ表示：γ = 90°-α。要注意： （1）a 、γ反映的是机构的几何特性； （2）a 、γ和机构的原动件有关；原动件不同，a 不同，γ不同； （3）压力角和传动角一般是变化的。为保证机构具有良好的传力性能：α越小，γ越大，对传动越有利，传动的功率可以更大。因此对低速机构要求[γ ]≥40°，对高速机构要求[γ ]≥50°； （4）导杆机构的传动角是定值，γ = 90°，传力性能最好； （5）当γ = 0°时，机构发生自锁。即无论驱动力（或驱动力矩）多大，也无法使机械产生运动的现象，称为机械的自锁。◆导杆机构（guide mechanism ） ◆急回特性 1.急回特性的定义 以曲柄摇杆机构为例，若以曲柄为原动件，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位，此两处曲柄之间的夹角θ称为极位夹角，如图2-1-31所示。 当曲柄以ω逆时针转过180θ︒+时，摇杆从C 1D 位置摆到C 2D ，所花时间为t 1，平均速度为v 1，那么有： 121211180C C C C V t ωθ ==︒+ 当曲柄以ω逆时针转过180θ︒-时， 摇杆从C 2D 位置摆回到C 1D ，所花时间

工程力学中的平面四杆机构的力学分析

工程力学中的平面四杆机构的力学分析 工程力学中，机构是指由若干构件组成的结构，能够实现特定功能 的装置。平面四杆机构是一种常见且重要的机构，在众多工程应用中 发挥着重要作用。本文将对平面四杆机构的力学分析进行详细探讨， 以便更好地理解和应用于实际工程设计中。 1. 平面四杆机构的定义和基本结构 平面四杆机构由四根杆件和若干铰链连接而成，其中两根杆件称为 主杆件，另外两根杆件称为从杆件。主杆件与从杆件分别通过两个固 定的铰链连接，形成一个封闭的链环结构。平面四杆机构的基本结构 如图1所示。 [插入图1平面四杆机构的基本结构] 2. 平面四杆机构的运动约束条件 由于铰链的特性，平面四杆机构具有一定的运动约束条件。根据实 际应用需求，平面四杆机构可以实现以下几种运动： 2.1 行走机构 行走机构是平面四杆机构的一种常见运动模式，用于实现直线行走。在行走机构中，主杆件沿着一条直线路径移动，从而驱使从杆件实现 步进运动。该机构常用于工程设备的行走机构中，如履带式输送机等。 2.2 摇摆机构

摇摆机构是平面四杆机构的另一种典型运动形式，用于实现往复摆动。在摇摆机构中，主杆件通过旋转，引导从杆件做往复运动。摇摆 机构广泛应用于水泵、风扇等设备中，实现节律性的液体或气体输送。 2.3 连杆机构 连杆机构是平面四杆机构中的一种特殊形式，用于实现固定长短的 连杆运动。主杆件和从杆件的长度可以通过调整来改变杆件的运动轨 迹和速度，进而实现对工程装置的精确操控。 3. 平面四杆机构的力学分析方法 为了更好地理解和应用平面四杆机构，需要进行力学分析，以确定 各杆件之间的力学关系。以下是常用的几种力学分析方法： 3.1 克氏图法 克氏图法是一种常用的力学分析方法，利用平面四杆机构的平面图形，推导出杆件之间的运动学方程和力学方程。通过解这些方程组， 可以得到各杆件的位置、速度、加速度以及承受的力。 3.2 动力学分析 动力学分析是在运动学基础上，研究机构内各杆件所受力的分布和 大小。通过应用牛顿第二定律和动量守恒定律，可以推导出杆件的受 力情况和所需的驱动力。 3.3 有限元分析

16-平面四杆机构特点及应用

课题：平面连杆机构应用及特点 教材分析： 本课题选自李世维主编、高等教育出版社出版的中等职业教育国家规划教材《机械基础》（机械类）第6章“常用机构”中“§6-1 平面连杆机构”的内容。本节课内容主要介绍的铰链四杆机构的实际应用及特点。 学情分析： 中职生文化基础差、学习能力较弱、学习的主动性不强，这是一个不争的事实，也是一个普遍的现实问题，但他们对新事物有较强的好奇心，善于联想，从这一现状出发，教学中应以调动学生学习积极性为出发点，以生活中的实例为教学模型，扩散思维，归纳总结来组织教学，让学生在发现问题，解释问题的思索中提高对本课程的学习兴趣，不断积累专业知识，并能活学活用，理论联系实践。 教学目标： 1. 知识目标 （1）掌握铰链四杆机构的特点和应用实例； （2）了解铰链四杆机构的急回特性及应用实例； （3）掌握铰链四杆机构的死点位置及应用实例。 2. 能力目标 培养学生理论联系实际的能力，从生活中，从身边去挖掘教学模型，学以致用。 3. 情感目标 培养学生口头表达能力，如何去欣赏别人的优点，如何去肯定别人，从而培养团队意识，合作意识。

教学重点：1．铰链四杆机构的急回特性 2．铰链四杆机构的死点位置。 教学难点：极位夹角和摆角的画法。 课时安排：2课时 教学手段：利用多媒体辅助教学 教学方法：情景教学、启发引导、讲练结合 学法指导：教法与学法室相辅相成的，教法直接影响学生对知识点掌握和能力 的提高，而学法指导是学生智力发展目标得以实现的重要途径。 教学过程： （一）新课导入教学模型实物展示，多媒体展示汽车雨刮器动画，雷达天线俯仰机构动画，引出新课 （二）新课讲授： 一、铰链四杆机构的应用 1、曲柄摇杆机构 两连架杆中一为曲柄、一为摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构，如图所

5.5 平面四杆机构的解析法设计

5.5平面四杆机构的解析法设计 5.5.1按许用传动角设计曲柄摇杆机构 设已知从动摇杆的摆角ψ、行程速比系数K，机架的杆长d＝1，许用传动角[γ]，设曲柄的杆长a为参变量，用解析法[23]确定连杆的杆长b以及摇杆的杆长c。 由行程速比系数K求出极位夹角θ，即θ＝180(K－1)/(K＋1)。在图5.20中，由△B1B0B2得B1B2＝2c sin(0.5ψ)，对△A0B1B2应用余弦定理得 由此得a、b、c 与θ的函数关系 对△A3B3B0应用余弦定理得 将式(5.13)代入式(5.14)，得以 a 为设计变量的设计方程为

设已知从动摇杆的摆角ψ、若θ＝0，K＝1，机架的杆长d＝1，许用传动角[γ]。用解析法确定曲柄的杆长a、连杆的杆长b以及摇杆的杆长c。 在图5.21中，K＝1，摇杆在B3B0、B4B0位置出现最小传动角且两个最小传动角相等，对△A1B1B0、△A1B2B0应用余弦定理

化简上式得机构杆长之间的约束方程为对△A4B4B0、△A3B3B0应用余弦定理得 化简上式得 令式(5.13)中的θ＝0，得杆长c的函数式为 联立式(5.20)～(5.23)得曲柄的杆长a、连杆的杆长 b 以及摇杆的杆长 c 的设计方程为

【点击链接曲柄摇杆机构的设计动画】 5.5.2刚体导引机构的解析法设计 刚体导引机构是指它的连杆能够通过一系列有限分离位置的一种机构。其解析法设计就是建立机构的结构参数与运动参数之间的关系式，采用适宜的数学方法，按一定的精度要求，求出机构的未知参数。1)平面位移矩阵 设一连杆在平面坐标系xOy 中占据n 个位置，连杆的第j(j＝1,2,…，n)个位置用向量P j Q j表示。如图5.22 所示，连杆由位置P1Q1运动到P j Q j可以看成由P1Q1平移到P j Q'j再绕Pj 点转动θ1j的运动之和。设[Rθ1j]表示连杆旋转θ1j后，其上的向量在旋转前后的关系矩阵，则 ( Qj －Pj ) = [Rθ1j]( Q'j－P j ) 由于Qj －Pj = Q1 －P1 为此 ( Qj －Pj ) = [Rθ1j]( Q1 －P1 ) 式中［D1j］为

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 1.1 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。 1.2 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=125.36mm，L2=73.4mm，L3=103.4mm，L4=103.52mm 最短杆长度+最长杆长度(125.36+73.4) <其余两杆长度之和(103.4+103.52) 最短杆为连架杆，四杆机构为曲柄摇杆机构 图1-1 II-1型栏杆机机构测绘及其运动位置图

机械原理基本杆组分析法

机械原理机构运动分析基本杆组法

n 级机构的杆组分析法通用子程序设计 随着计算机的普及，用解析法对机构进行运动分析得到越来越广泛的应用。解析法中 有矢量方程解析、复数矢量、杆组分析、矩阵运算等方法。本文采用杆组分析的方法，设 计通用的n 级杆组子程序，可对一般的n 级机构进行运动分析。 1.单杆运动分析子程序 单杆的运动分析，通常是已知构件三角形△ P 1P 2P 3的边长I 、r 夹角a 以及构件上某基 ,0',要 点F 1的运动参数 求确定构件上点 显然， X 2=X 1+Icos x '2=x '1-lsin 由图 0, 0 0', X 1, y 1, X 1, y 1, X 1, y 1和构件绕基点转动的运动参数0,0 F 2和F 3的运动参数。 1可得下列关系式： y y ，2 0 0 , y y O ,2 0 0 2=y 1+Isi n 0 '2=y ' 1+Icos 0 0' '2=y ' 1+Icos 0 0' ' -Isin 3=y 1+rsin( 0 + a ) 3=y 1+(X 3-X 1) 0 ''3=y ' ' 1+(X 3-X 1) 0 ' ' -(y 3-y 1) 0 X ' ' 2=x ' 1 -Isin 0 0''-lcos X 3=X 1+rC0S( 0 + a ), X 3=x 1-(y 3-y 1) 0 , x ' ' 3=X ' 1-(y 3-y 1) 0' ' -(X 3-X 1) 0' 2 , y 由以上各式可设计出单杆运动分析子程序(见程序单) 2. RRR 杆组运动分析子程序 图2 所示RRRH 级杆组中，杆长|1, |2及两外接转动副中心 速度分量为 X 1, X 1, x'', y 1, y 1, y '1, 角速度和角加速度0 1,0'1,0'1,0 2, X 2 , X 2, 0 2, 1) 位置分析 将已知P 1F 2两点的坐标差表示为: (1) u=x 2-X 1, v=y 2-y 1 杆I 1及I 2 投影方程式为: I 1C0S 0 1-I 2C0S 0 2=u I 1Sin 0 1-I 2Sin 0 2=v 消去 0 1 得: vsin 0 2+ucos 0 2+c=0 其中：c=(u 2+v 2+122-I 12)/2I 2 解式⑶可得： x 2, y 2. y 2, y P l , P 2的坐标、速度、加 2，要求确定两杆的角度、 2 。 tan( 0 2/2)=(V ±、\2 u 2 C 2 )/(u-c) 式中+号和-号分别对应图2中m=+1和m=-1两位置。

机械原理基本杆组分析法

机械原理 机构运动分析基本杆组法 上 机 指 导 书

n 级机构的杆组分析法通用子程序设计 随着计算机的普及，用解析法对机构进行运动分析得到越来越广泛的应用。解析法中 有矢量方程解析、复数矢量、杆组分析、矩阵运算等方法。本文采用杆组分析的方法，设 计通用的n 级杆组子程序，可对一般的n 级机构进行运动分析。 i.单杆运动分析子程序 单杆的运动分析，通常是已知构件三角形△ P i P 2P 3的边长l 、r 夹角a 以及构件上某基 点P i 的运动参数x i , y i , x 1 i , y i , x i , y i 和构件绕基点转动的运动参数0,0 ' ,0 ；要求 确定构件上点 P 2和P 3的运动参数。 显然，由图i 可得下列关系式： X 2=X i + lc0s 0, X 2=x i -lsin 0 0 , X 2=x i -lsin 0 0 -lcos 0 0 X 3=x i +rcos( 0 + a ), x 3=x i -(y 3-y i ) 0 , X 3=x i -(y 3-y i )0 -(x 3-x i )0 2 , 2. RRR 杆组运动分析子程序 图2所示RRRD 级杆组中，杆长l i , |2及两 外接转动副中心 速度分量为 X i , x i , x i , y i , y i , y ', X 2, X 2, 度和角加速度0 i ,0i ,0‘1,0 2,0 2, i) 位置分析 将已知P i P 2两点的坐标差表示为： u=X 2-x i , v=y 2-y i 杆11及12投影方程式为： I 1C0S 0 1-I 2C0S 0 2=u l i sin 0 i -l 2Sin 0 2=v 消去 0 i 得: vsin 0 2+ucos 0 2+c=0 其中：C=(U 2+v 2+|22-|l 2)/2l 2 解式⑶可得： , ；2 2 2 tan( 0 2/2)=(v ±、V u C )/(u-c) 式中+号和-号分别对应图2中m=+i 和m=-i 两位置。 y 2=y i +lsin 0 y 2=y i +lcos 0 0 y 2=y i +lcos 0 0 -lsin 0 0 y 3=y i +rsin( 0 +a ) y 3=y i +(X 3-X i ) 0 y 3=y i +(x 3-x i )0 -(y 3-y i ) 0 2 由以上各式可设计出单杆运动分析子程序(见程序单) P l , P 2的坐标、速度、加 X 2, y 2, y‘2, y 2，要求确定两杆的角度、角速 图2