四连杆机构运动学分析——张海涛
《汽车常见四杆机构》课件
空间四连杆机构
连杆在不同平面内运动的四连 杆机构，适用于复杂的空间运 动要求。
四连杆机构的应用
1
内燃机
汽车引擎中的连杆机构是四连杆机构的一种应用，用于将活塞运动转化为轴的旋 转运动。
2
工业机械
四连杆机构广泛应用于工业机械中，如压力机、切割机和冲机构可用于设计各种传动系统，如连杆传动、减速器和驱动机构等。
2 高效率
四连杆机构的传动效率通 常较高，可以实现较小的 能量损失。
3 可靠性强
四连杆机构的设计相对简 单，零件数量较少，因此 具有较高的可靠性。
四连杆机构的种类
双曲四连杆机构
由两个双曲线形成的四连杆机 构，具有独特的运动轨迹和传 动特性。
平面四连杆机构
所有连杆都在同一平面内运动 的四连杆机构，适用于平面运 动的场景。
四连杆机构的优缺点
优点
结构简单、可靠性高、传动效率较高。
缺点
局限于特定的运动轨迹和传动比，设计复杂度 较大。
四连杆机构的改进
为了克服四连杆机构的某些局限性，研究人员提出了一些改进方案，如使用可变长度连杆和曲线连杆等。 这些改进方案可以让四连杆机构具备更广泛的运动特性和传动能力。
总结和要点
• 四连杆机构是一种常见的运动机构，由四根连杆组成。 • 它具有高精度、高效率和高可靠性的特点。 • 四连杆机构可用于各种应用场景，如内燃机和工业机械。 • 它的优点包括结构简单、传动效率高，缺点是设计复杂度较大。 • 改进方案可以扩展其运动特性和传动能力。
《汽车常见四杆机构》 PPT课件
在汽车工程中，四连杆机构是一种常见的运动机构，它是由四根连杆连接而 成的。
四连杆机构的定义
四连杆机构是由四根连杆组成的机构，其形态和运动特性由连杆的长度和连 接方式决定。 通过适当的调节和布置连杆长度，可以实现不同的运动轨迹和传动比。
基于AMAMS 四连杆机构运动学分析
摘要利用计算机对机械设计的必然趋势。
该文简述利用机构设计与分析软件ADAMS对曲柄连杆进行设计与分析。
仿真得到的机构运动学特性，与理论计算结果吻合较好，可为曲轴连杆的优化和改进设计提供依据。
关键词：机构分析、曲柄连杆、ADAMS软件目录摘要 (1)一、工程背景 (3)1.1研究对象简介 (3)1.2ADMAS软件 (3)二、四连杆机构原理 (5)2.1基本概念 (5)2.2 平面四杆机构的基本特性 (5)2.2.1曲柄存在条件 (5)2.2.2急回特性及行程速比系数K (6)2.2.3压力角和传动角 (8)2.2.4 死点 (9)三、ADAMS求解动力学基本原理 (10)3.1AMAMS求解原理 (10)3.2仿真计算过程 (11)四、仿真模型建立 (13)五、仿真结果与分析 (15)参考文献 (20)一、工程背景1.1研究对象简介四连杆机构在通用机械、纺织、食品、印刷等工业领域有着广泛的应用，是机构运动弹性动力学的一个主要研究对象。
连杆机构高速运行时，在外力与惯性力作用下，构件会发生不可忽略的振动。
为提高轨迹精度，减小振动，使机构能够准确、高效的工作，必须对这种有害的振动响应加以控制。
目前基于四连杆机构振动特性分析的机构运动弹性动力学研究正日趋完善，但如何改善机构的动态特性，有效地抑制弹性机构的有害振动，是机构学界面临的一个重要的研究课题。
1.2ADMAS软件ADAMS，即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc。
)开发的虚拟样机分析软件。
目前，ADAMS己经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。
根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近八千万美元，占据了51%的份额。
ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库，约束库，力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学，运动学和动力学分析，输出位移，速度，加速度和反作用力曲线。
契贝谢夫四连杆机构的优化设计与应用
契贝谢夫四连杆机构的优化设计与应用
契贝谢夫四连杆机构是一种常用的机构，其由四根连杆和一个滑块组成。
契贝谢夫四连杆机构的优化设计和应用可以涉及以下方面：
1. 运动学分析和优化设计：可以通过对契贝谢夫四连杆机构的运动学特性进行分析和优化设计，以提高机构的性能。
通过优化连杆的长度和角度，可以实现所需的运动轨迹和位移，并最小化驱动力和摩擦损失。
2. 动力学分析和优化设计：可以通过对契贝谢夫四连杆机构的动力学特性进行分析和优化设计，以实现所需的力学性能。
通过优化连杆的惯量和刚度，可以提高机构的响应速度和精度，并最大限度地减小振动和动态载荷。
3. 结构强度分析和优化设计：可以通过对契贝谢夫四连杆机构的结构强度进行分析和优化设计，以确保机构在工作过程中的安全和可靠性。
通过优化连杆的剖面和材料，可以提高机构的承载能力和抗疲劳性，以应对不同工况和环境的要求。
4. 仿真和测试分析：可以通过使用计算机辅助设计和仿真软件，对契贝谢夫四连杆机构进行仿真分析，并验证优化设计的有效性。
同时，可以进行实际测试和试验，以验证优化设计参数和模型的准确性和可行性。
契贝谢夫四连杆机构在工程上有广泛的应用，例如在机械工程中可以应用于机器人、汽车发动机、传输机器和减速器等领域。
在机械设计和制造过程中，优化设计和应用契贝谢夫四连杆机构可以提高机械系统的性能、效率和可靠性。
此外，契贝谢夫四连杆机构也可以应用于模拟和教学实验，用于解决实际问题和培养学生的设计和创新能力。
四连杆机构运动学分析——张海涛
四连杆机构运动学分析——张海涛四连杆机构运动学分析使用ADAMS 建立如图1所示的四连杆机构，二杆长150mm ，三杆长500mm ，四杆长450mm ，二杆的转动速度为πrad/s ，二杆初始角度为90度。
用Matlab 建立该系统的运动约束方程，计算结果，并与ADAMS 仿真结果进行对比。
图1 四杆机构一、位置分析1、由地面约束得到：{R x 1=0R y 1=0θ1=02、由O 点约束得：{ R x 2?l 22cos θ2=0R y 2?l 22sin θ2=0 二杆三杆四杆O 点A 点B 点C 点3、由A 点约束得：{ R x 2+l 22cos θ2?R x 3+l 32cos θ3=0R y 2+l 22sin θ2?R y 3+l 32sin θ3=0 4、由B 点约束得：{ R x 3+l 32cos θ3?R x 4+l 42cos θ4=0R y 3+l 32sin θ3?R y 4+l 42sin θ4=0 5、由C 点约束得：{ R x 4+l 4cos θ4?l 5cos θ1=0R y 4+l 42sin θ4?l 5sin θ1=0 6、由二杆驱动约束得：θ2?ω2=0积分得：θ2?θ02?ω2t =0由上面九个方程组成此机构的运动约束方程，用Matlab 表示为：fx=@(x)([x(1);x(2);x(3);x(4)-l2/2*cos(x(6));x(5)-l2/2*sin(x(6));x(4)+l2/2*cos(x(6))-x(7)+l3/2*cos(x(9));x(5)+l2/2*sin(x(6))-x(8)+l3/2*sin(x(9));x(7)+l3/2*cos(x(9))-x(10)+l4/2*cos(x(12));x(8)+l3/2*sin(x(9))-x(11)+l4/2*sin(x(12));x(10)+l4/2*cos(x(12))-x(1)-l5;x(11)+l4/2*sin(x(12))-x(2);x(6)-w*i-zhj0;]);x(1) x(2) x(3) x(4) x(5) x(6) x(7) x(8) x(9) x(10) x(11) x(12)分别表示R x 1、R y 1、θ1、R x 2、R y 2、θ2、R x 3、R y 3、θ3、R x 4、R y 4、θ4。
四连杆机构原理
四连杆机构原理
四连杆机构是一种常见的机械结构，由四个连杆组成，其中两个为主动连杆，两个为从动连杆。
四连杆机构的原理和应用十分广泛，下面将对其原理进行详细介绍。
首先，四连杆机构的结构特点是由四个连杆组成的闭合链条，其中两个连杆被固定，另外两个连杆能够相对运动。
这种结构使得四连杆机构具有较为灵活的运动特性，可以用于各种机械装置中。
其次，四连杆机构的运动原理是通过主动连杆的运动来驱动从动连杆的运动。
主动连杆通过外部力或驱动装置进行运动，从而带动从动连杆做相应的运动。
这种结构使得四连杆机构能够实现复杂的运动轨迹和运动规律，可以用于各种需要复杂运动的机械装置中。
四连杆机构的运动规律可以通过运动分析和动力学分析来进行研究。
通过对各个连杆的长度、角度和速度等参数进行分析，可以得到四连杆机构的运动规律和特性。
这对于设计和优化四连杆机构具有重要意义，可以使得机构的运动更加稳定和高效。
在实际应用中，四连杆机构被广泛应用于各种机械装置中，如发动机、机械手臂、输送装置等。
其灵活的运动特性和复杂的运动规律使得四连杆机构能够满足各种复杂的工程需求，成为机械设计中常用的重要元件之一。
总之，四连杆机构是一种常见的机械结构，具有灵活的运动特性和复杂的运动规律。
通过对其结构和运动原理的深入研究，可以更好地应用于各种机械装置中，为工程设计和制造提供重要的支持和帮助。
四连杆抽油机传动机构的运动学及动力学分析
伐 （ ７ ）
‘ ０ １ 麓 Ｉ‘ ｉ ０ ｃ３ 。 ） ｃ ＋０ ｌ １（ 厶 ＝ ４】 ３ 曲＋ ｏ口 ｓ ㈤
ｌ ｉ０ ３ｎ ｓ ｃ 。 ０ ｓ －，ｉ ｔｓ ０ ｎ
又可求得各构件的角加速度ｃ 、伐 、０ 、 。 ｘ ｃ ，
１ ． ２动力 学分 析 由于在 四根 杆 中，Ａ 杆受 载较 大 ，且ＡＦ Ｆ 杆为
１１３加 速 度 分 析 ．．
再对 （ ） 、 （ ） 中各 式分 别两边 求 导 ： ５ ６
ｆｏ “ 一 ？。 。 ２ Ｊ ｃ
∞
－
ｓ０ ｌｏ ２ ＝ ／ｎ ＋ｃ ０ ４ｃ ｜ ２ ２ ｓ０ －ｓ０ Ｉ ｓ（＋ ｎ ∞ ０ｃ ｌ ４ ｔ ｃ ２ ｉ ｏ ｘ
’
｛ Ｏ ｌ＋Ｙ ｉ Ｙ ４＋ Ｙ ∞＋ ｒ十 ｓ＋：ｃ ｃ ＝ｎ ｓ０ ０Ｘ ， ｃｎ ２ ：ｏ ｃｉ ‘ ＝ｓ ０
｛ １ ， ３ 。 －ｃＯ ｃ － ｏ３ ， ｌ ｓ ｌ ，
ｔ 。＝｝ｓｎ ｙ ｙ ｌｉ Ｏ ＝！ｓｎ ３÷ Ｙ ｔｉ０ ｙ
（ ４）
并根 据 图中 几何 、角 度 关系 求得 各 角 度 ０ 、
０２ 、 ０ ３ ０４ 、 。
１１ 速 度 分析 ．． ２
对 （ ）、 （ ）中各式分 别两 边求 导 ： ３ ４
１ 建立连 杆机构 的数学模型
１１ ． 运动 学 分析
１１１ 置分析 ． 位 ．
｛ ０ｚ—‘曲０ ｆｓｏ ‘ ｉ０ 】 ，ｎ ２２ ０ ２ ｃ ｓ ４ １ｅ ｃ 咄 ｃ ｎ ４ ｏ ｓ ｉ
在 油 田开 采 中 ，抽 油 机 使 用 量 大 ，市 场 前 景 广 阔 。但 抽 油 机 是 油 田最 大 的 耗 能 设备 ， 能源 浪 费 问题 严 重 。现 用 新 型抽 油 机 大 多 仅仅 通 过优 化 四连 杆机 构 的 参 数 ， 效 率提 高 幅度 不大 。 通 过 改 变 结 构 ，设 计 新 型 抽 油机 来 提 高 其 效 率 ， 达 到 节 能 目的具 有 远 大 发 展 前 景 ［。本 文 以新 型 节 能 四 １ 】 连 杆抽 油 机 （ 利 号 ：Ｚ ２ ０ ２ １ １ ４ ．）的传 专 Ｌ ０ ８ ０ ９ ３ ２６ 动 机 构 为 研 究 对 象 ， 旨在 为 该 机 构 的进 一 步 研 究 提 供 基 础 。该 四连 杆 变 形 比例 机 构 是 新 型 节 能 抽 油 机 的核 心 部 件 ，文 中通 过 对 该 四连 杆 变 形 比例 机 构 的解 析 ， 以牛 顿 力 学 为 基 础 ，建 立 机 构 运 动 学 、动 力 学 方 程 ，并 在 此 基 础 上 ，对 该 传 动 机 构 进 行 实 例 验 证 ，充 分 肯 定 了该 机 构 原 理 正 确 ，体 现 了其 自身 的节 能优 势 ，研 究 该 种 新 型 节 能 抽 油 机 的传 动机 构 ，有重 大 的现 实意 义 。
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摘要：本文利用ADAMS软件对机械四连杆机构进行了运动仿真分析，通过对其运动性能、力学特性等方面的研究，为机械设计提供了理论基础和技术支持。
1.引言机械四连杆机构是一种常用的传动机构，在机械设计中起着重要作用。
其特点是结构简单、运动稳定、传动精度高，被广泛应用于各种机械装置中。
为了提高机械产品的设计效率和性能，需要对四连杆机构的运动特性进行充分分析和优化。
ADAMS软件是一种专业的运动仿真分析工具，可以对机械系统的运动行为进行较为精确的模拟和分析，具有很高的应用价值。
本文将利用ADAMS软件对机械四连杆机构进行运动仿真分析，以期为机械设计提供理论基础和技术支持。
2.机械四连杆机构的结构和原理机械四连杆机构是一种由四个连杆组成的传动机构，其结构简单，由四个连杆和四个铰链连接而成。
四连杆机构可以将输入运动转换为输出运动，并且通过连杆长度的设计可以调节输出运动的幅度和速度，具有广泛的应用价值。
机械四连杆机构的原理是通过各个连杆的相对运动，使得输出连杆实现期望的运动轨迹，并且不同的连杆长度和铰链布置可以实现不同的运动方式。
3.ADAMS软件的运动仿真分析ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）软件是由美国麻省理工学院研发的一款专业的机械系统运动仿真分析工具，具有较高的精度和可靠性。
其建模简便，求解速度快，可以对机械系统的运动行为进行较为真实的模拟和分析。
利用ADAMS 软件可以实现对机械系统的运动学和动力学分析，可以得到系统的速度、加速度、力学特性等参数，为机械设计提供重要参考依据。
4.基于ADAMS的机械四连杆机构建模在ADAMS软件中建模机械四连杆机构，首先需要对其结构进行建模，包括连杆、铰链的参数化等。
其次对各个连杆和铰链的连接关系进行建立，可以根据实际情况进行参数化调整。
最后对系统施加输入运动条件，并设置输出参数，以便进行仿真分析。
转向四连杆机构的参数分析及优化设计
分析表明，机构底角变化 1°，可影响横拉杆作 用力的 5%，而转向臂长度对此影响较小，在 100～ 200 mm 变化，只相当于底角变化 1°时的影响。
5总结
在转向四连杆机构设计中，最小传动角对横拉 杆的作用力影响大，若不考虑此约束，可能引起横 拉杆的早期损坏。机构底角、转向臂长度影响转向 时间，因此在优化目标相差不大的情况下，应优先 选择转向时间短的设计参数。机构底角存在误差对 转向性能影响很大，所以在装配过程中要减小机构 底角的安装误差。
图 6 优化结果
0
10.0
20.0
角度/(°)
30.0
40.0
图 3 横拉杆的作用力
Fig.3 forces on tie-rod
（3）转向时间分析 可以看出，在转向臂长度不变的情况下，随着 机构底角的增加，转向时间增长；而增大转向臂长 度，可以缩短转向时间，但是影响不显著。
4 转向四连杆机构的优化设计
基于上述分析，应用 ADAMS 软件对转向四连 杆机构进行优化设计。设计变量为转向臂长度及底 角，优化目标为：转向过程中，外侧车轮理论转角
收稿日期：2006-04-08 基金项目：天津市自然科学基金资助项目（07JCYBJC04700） 作者简介：孙奇涵（1961-），河北 邯郸人，教授，硕士，主要从事计算机仿真与机械动力学研究，E-mail: sqh3009@。本文编校：焦丽
第2期
孙奇函，等：矿用汽车转向四连杆机构的参数分析及优化设计
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第二组(2代二套)四杆机构L1=125.36mm，L2=50.1mm，L3=109.8mm，L4=72.85mm最短杆长度+最长杆长度(125.36+50.1) <其余两杆长度之和(109.8+72.85)最短杆为连架杆，四杆机构为曲柄摇杆机构图1-2 II-2型栏杆机机构测绘及其运动位置图第三组(3代)四杆机构L1=163.2mm，L2=64.25mm，L3=150mm，L4=90.1mm最短杆长度+最长杆长度(163.2+64.25) <其余两杆长度之和(150+90.1)最短杆为连架杆，四杆机构为曲柄摇杆机构图1-3 III型栏杆机机构测绘及其运动位置图在如下图1所示的曲柄摇杆机构中，构件AB为曲柄，则B点应能通过曲柄与连杆两次共线的位置。
ADAMS_机械系统仿真教学实践
28AUTO TIMEAUTOMOBILE EDUCATION | 汽车教育ADAMS 机械系统仿真教学实践——以四连杆机构设计为例姜波 孙德志 张颖 胡晶长春光华学院机械工程学院 吉林省长春市 130033摘 要： A DAMS 机械系统仿真技术已成为机械、汽车相关专业领域进行产品设计与开发的重要技术手段，结合四连杆机构设计，从机构结构分析、模型创建、仿真分析到参数化分析与优化设计，开展ADAMS 软件仿真技术应用的教学，以帮助学生构建ADAMS 机械系统仿真框架，强化实践应用能力。
关键词：ADAMS 机械系统仿真教学 四连杆机构 仿真分析与设计1 引言随着ADAMS 机械系统仿真技术在工业产品设计领域中的广泛应用，ADAMS 软件仿真技术已逐步成为机械工程师的必备技术[1]。
由于该技术与工程力学、机械原理、机械系统运动学与动力学、优化设计等基础理论课程联系紧密，并不易于掌握[2-4]。
为更好地开展该课程的教学，现结合四连杆机构的设计，采用ADAMS软件进行四杆机构的模型创建、运动特性仿真、参数化分析与优化设计，就ADAMS/View、ADAMS/Postprocessor 两大功能模块的应用，帮助学生构建ADAMS 机械系统仿真框架，提高实践应用能力。
2 教学内容与思路四杆机构设计的ADAMS 仿真教学主要包括以下几部分内容：一，以帮助学生将理论知识与ADAMS 软件仿真应用有机结合，在分析机构结构与运动特点的基础上确定结构参数、约束关系、构建仿真模型；二，开展仿真分析，获取运动特性曲线图，并进行运动特性与传动性能分析，找出机构运动中存在的问题；三，针对问题进行参数化分析查找原因，确定主要影响因素；四，以主要影响因素为设计变量、性能优化为目标进行优化设计，取得最优结果。
3 四连杆机构的ADAMS 仿真分析与设计3.1 四连杆机构介绍四杆机构作为最简单的连杆机构，因其为低副面接触，可以承受较大的载荷，便于加工，能实现将主动件的运动和力传递给执行构件，通过改变构件的相对长度即可实现不同的运动，且具有丰富的连杆曲线可以满足各种运动需求，在汽车刮雨器、搅拌机、仪器仪表、机器人、农业机械等机械产品的设计中被广泛采用。
基于四连杆门座起重机结构优化设计
结构优化设计
有限元分析
有限元分析是一种有效的结构优 化方法。通过ANSYS等有限元分 析软件，可以对四连杆门座起重 机的整体结构和局部构件进行应 力分布、变形、固有频率等性能 指标的分析和优化。通过调整材 料属性、结构形状和连接方式等 参数，可以找到最优的设计方案
3
结构优化设计
动力学分析
动力学分析可以揭示四连杆门座 起重机在运动过程中的动态特性 和稳定性。通过ANSYS的动力学 分析功能，可以模拟起重机的起 升、旋转和稳定等动作，对其动 态性能进行评估和优化。例如， 通过调整四连杆机构的刚度和质 量分布，可以降低运动过程中的 振动和惯性力
3
结构优化设计
结构设计
结构设计是四连杆门座起重机的 核心部分。在保证起重机性能的 前提下，应尽量简化结构，降低 制造难度和成本。例如，可以优 化四连杆机构的形状和尺寸，减 小运动过程中的摩擦和惯性力， 提高运动精度和稳定性。同时， 对于起升机构和稳定机构，也需 要根据实际需求进行相应的优化 设计
3
4 因此，对其进行优化设计，提高其性能 和可靠性具有重要意义
PART 2
四连杆门座起重 机结构概述
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四连杆门座起重机结构概述
四连杆门座起重机主要 由底座、四连杆机构、 旋转机构、起升机构和 稳定机构组成
其中，四连杆机构是起 重机的核心部分，它由 四个杆件组成，通过铰 链连接，实现起重机的 起升和稳定
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基于ansys四连杆门座 起重机结构优化设计
日期：X月X日
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PART 1
引言
1
引言
1 四连杆门座起重机是一种广泛应用于港 口、码头和工地的起重设备
土木工程建筑结构设计中的问题与解决策略 张海涛
土木工程建筑结构设计中的问题与解决策略张海涛摘要：加强对土木工程建筑结构设计中存在问题的深入分析，运用相关的策略进行有效处理，有利于工程施工计划的安全实施。
因此，需要根据当前土木工程建筑结构设计的实际概况，制定出相关的策略对其中存在问题进行处理，优化结构设计方案，提升土木工程建筑长期使用中的潜在价值。
关键词：土木工程；建筑结构设计；问题前言：社会的快速发展为人们创造了更加优越的生活环境，人们的生活质量得到了显著的改善，与此同时，人们对于土木工程结构稳定性和坚固性的要求不断提升。
在城市化建设的过程当中，各式各样的土木工程建筑不断增加，这为土木工程建筑行业的全面发展创造了良好的机遇。
在各种建设工程不断增加的过程当中，越来越多的土木工程设计问题出现在的面前，如果不能够采取有效的措施解决土木工程结构设计问题。
将会降低建筑物的整体安全性和可靠性，也会对人们的生命和财产安全造成一定的危害。
1.土木工程建筑结构设计中所要遵循的原则为了增强土木工程建筑结构设计合理性，增强建筑物长期使用中的结构稳定性，应明确相关的设计原则要求。
这些设计原则包括：（1）结构设计合理性原则。
在开展土木工程建筑结构设计工作时，应注重工程结构特点分析，增强土木工程建筑结构设计合理性；（2）结构设计高效性原则。
设计中应明确建筑物的设计图表，加强各种设计资源的高效利用，确保设计工作高效性；（3）结构设计完整性原则。
为了避免设计方案使用中存在各类问题，设计人员应充分地考虑土木工程建筑结构完整性设计原则要求，加强细节问题处理，增强设计方案适用性。
2建筑结构设计问题2．1不能达到抗震标准为了满足现代化发需求，建筑行业需要不断提高自身发展，所以国家针对建筑行业颁布了一项设计结构标准，目的是统一国内建筑质量，在抗震过程中建筑结构抗震设计要遵守国家相应规定，抗震设计规范是国家与一些相关部门进行建立制定，建筑结构抗震设计规范涵盖了国家政策和对抗震设计要求，在建筑结构抗震设计的过程中，既要满足现代功能需求，也要保证人们财产能安全运行，并为人们提供方便快捷，因为建筑结构抗震设计是一项重要工作，在对其进行设计过程中要考虑其综合因素进行设计，设计时考虑多方面，例如:建筑结构抗震设计的选择、后期维护成本的控制、与智能化技术的结合、建筑设备的管理与控制等方面，使建筑物可以在其生命周期内按较高的性价比来使用。
机械原理四连杆机构全解
图4-11 起重机起重机构
两摇杆长度相等的双摇杆机构，称 为等腰梯形机构。 图4-12所示，轮式车辆的前轮转向 机构就是等腰梯形机构的应用实例。
图4-12 汽车前轮转向机构
当车转弯时，与前轮轴固联的两个 摇杆的摆角和不等。如果在任意位置 都能使两前轮轴线的交点P落在后轮轴 线的延长线上，则当整个车身绕P点转 动时，四个车轮都能在地面上纯滚动， 避免轮胎因滑动而损伤。等腰梯形机构 就能近似地满足这一要求。
曲柄摇杆机构 双曲柄机构
双摇杆机构
一、 曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆， 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4-2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4-2 雷达天线俯仰角调整机构
由上述分析可知：
最短杆和最长杆长度之和小于或等于其 余两杆长度之和是铰链四杆机构存在曲 柄的必要条件。
满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、 两个曲柄或没有曲柄，还需根据取何杆 为机架来判断。
二、铰链四杆机构的演化
1．曲柄滑块机构
如图4-15a所示 的曲柄摇杆机构中， 摇杆3上C点的轨迹是以D为圆心，杆3的 长度L3为半径的圆弧mm。如将转动副D 扩大，使其半径等于L3，并在机架上按C 点的近似轨迹mm作成一弧形槽，摇杆3 作成与弧形槽相配的弧形块，如图4-14b 所示。
第四章 连杆机构
平面连杆机构是将各构件用转动 副或移动副联接而成的平面机构。
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。
§4-1 铰链四杆机构的基本形式 和特性
投影法推导抽油机四连杆运动方程
投影法推导抽油机四连杆运动方程管丽娜(大庆油田有限责任公司采油工程研究院,黑龙江大庆 163453) 摘 要:传统的抽油机四连杆运动方程是基于矢量法建立的,矢量法要求复数形式表示杆件的矢量关系,这对数学知识要求较多。
投影法通过四连杆机构的几何关系,建立各杆件之间的三角函数关系就可以建立四连杆运动方程。
对建立的运动方程编程求解后获得的运动曲线精确地反映了四连杆抽油机悬点运动规律。
关键词:投影法;四连杆;运动分析;抽油机 中图分类号:T E933.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)16—0049—02 游梁式抽油机系统运动学分析是进行抽油机系统的动力分析、节点或系统优化等许多科研工作的基础和前提。
目前对游梁式抽油机系统运动学分析的方法有很多,例如解析法,图解法,矢量法以及其中两种方法的结合。
张少南[1]1981年提出用复数法推导出驴头悬点的位移、速度和加速度的解析公式,并得到了广泛的应用。
1995年刘猛[2]用解析法对常规抽油机运动进行了分析,其方法可以对抽油机上任何部件的角位移、角速度和角加速度,而且适用于区别转速为变数的情况。
张春宜和张中兴[3]通过对常规游梁抽油机的运动特性和负载特性进行研究分析,结合理论解析式和矢量图解提出了用力向量失端曲线表达负载力的大小和方向的研究方法,能够直观表达四连杆各节点所受的矢量力,研究结果表明;摩擦力和杆柱质量的增加,力向量的失端曲线的形状和力的大小都发生很大变化,其仿真结果是在摩擦力很小和不计振动力的情况下得出的。
关于抽油机四连杆机构运动分析的文献[4,5]较多,随着计算机技术的发展,也出现了很多悬点运动仿真的方式,例如用ADAMS 、MAT LAB 及高级语言编程进行解算,也都达到了很好的效果。
本文用投影法进行四连杆机构运动分析,其思路简单,易于理解,能够推导出各个杆件的位移速度和加速度的数学函数,可以用简单地编程计算,也适合其它机械的四连杆机构运动规律分析。
张海涛-2013424064-第三次作业
四连杆机构动力学分析使用ADAMS 建立如图1所示的四连杆机构，二杆长150mm ，三杆长500mm ，四杆长450mm ，二杆所受的转矩为40，三个杆都受重力，二杆初始角度为90度。
运用欧拉法，用Matlab 对该系统进行动力学分析，并与ADAMS 仿真结果进行对比。
图1 四杆机构一、 动力学分析1、外力矢量为：[]Ti gm g m M gm F 03002010---=2、外力所做的虚功为：[]i T i i i F y R x R y R x R y R x R R F W T*444333222δθδδδθδδδθδδδδ==3、系统的约束方程为：二杆三杆四杆力矩4、求雅克比矩阵由系统的约束方程，求雅克比矩阵得。
具体程序见附录一，可得雅克比矩阵：5、求具体程序见附录二，可得：6、系统的动力学方程为：B X A Q Q qC C M qTq =⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡**0d e 即λ&& 其中：[]Ty R x R y R x R y R x R X 87654321444333222λλλλλλλλθθθ&&&&&&&&&&&&&&&&&&=[]Tg m g m Mg m Q 03002010e ---=使用欧拉迭代法就可以计算出各个曲线，循环运算1666667次，具体Matlab 程序见附录三。
二、说明1、由于本程序采用欧拉迭代法求解，所以计算过程有误差。
当仿真时间越长时，与ADAMS 曲线相差越大，但曲线形状一致，只有相位提前。
2、Matlab 的仿真时间间隔越小，仿真结果越真实。
但当间隔非常小时，再降低时间间隔仿真结果相差不大。
3、当ADMAS的仿真步数很大时，再增加仿真步数对结果影响很小。
4、当改变ADAMS的误差时，仿真结果也有差别，如图2-6所示。
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)33233sin arctancos B l A l ϕϕϕ+=+ (5)其中：411112222323cos 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0312πθϕϕ=--。
因此悬点E 的位移公式为||s OA θ=⨯，速度||ds d v OA dt dtθ==，加速度2222||dv d s d a OA dt dt dtθ===。
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。
四连杆机构的动态分析
四连杆机构的动态分析
针继标;谢慧娟
【期刊名称】《青岛大学学报：工程技术版》
【年(卷),期】1996(011)003
【摘要】在Ｍａｎｓｏｎ－Ｃｏｆｆｉｎ方程的基础上，采用概率统计的方法，研究织布机四连杆打纬机构的动态参数，找到了织机激励产生的原因。
【总页数】4页(P66-69)
【作者】针继标;谢慧娟
【作者单位】青岛大学基础部;青岛大学基础部
【正文语种】中文
【中图分类】TS103.135
【相关文献】
1.液压支架四连杆机构设计及运动学分析 [J], 党永强
2.基于MATLAB的四连杆机构近似直线的线性度优化 [J], 李帅;王俊杰
3.基于Matlab/Simulink的液压支架四连杆机构动力学分析 [J], 张宝龙
4.基于四连杆机构的大型罐笼自补偿稳罐摇台装置的研究 [J], 闫博;李海川
5.浅析四连杆机构式升降驾驶室及其应用 [J], 胡恒强;李亚东;殷铈钞
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四连杆受力分析
时间：二O二一年七月二十九日
四连杆受力阐发之马矢奏春创作
时间：二O二一年七月二十九日
不计摩擦机遇构的受力阐发按照机构所受已知外力（包含惯性力）来确定个运动副中的反力和需加于该机构上的平衡力.因为运动副反力对机构来说是内力,必须将机构分化为若干个杆组,然后依次阐发.平衡力（矩）——与传染感动于机构构件上的已知外力和惯性力相平衡的未知外力（矩）相平衡的未知外力（矩）已知分娩阻力平衡力（矩）——求解包管原动件按预定运动规律运动时所需要的驱动力（矩）已知驱动力（矩）平衡力（矩）——求解机构所能克服的分娩阻力一. 构件组的静定前提——该构件组所能列出的自力的力平衡方程式的数目.
时间：二O二一年七月二十九日
时间：二O二一年七月二十九日。
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z(2);
z(3);
z(4)+z(6)*l2/2*sin(x(6))+y(6)^2*l2/2*cos(x(6));
z(5)-z(6)*l2/2*cos(x(6))+y(6)^2*l2/2*sin(x(6));
z(4)-z(6)*l2/2*sin(x(6))-y(6)^2*l2/2*cos(x(6))-z(7)-z(9)*l3/2*sin(x(9))-y(9)^2*l3/2*cos(x(9));
3、由A点约束得：
4、由B点约束得：
5、由C点约束得：
6、由二杆驱动约束得：
积分得：
由上面九个方程组成此机构的运动约束方程，用Matlab表示为：
fx=@(x)([x(1);
x(2);
x(3);
x(4)-l2/2*cos(x(6));
x(5)-l2/2*sin(x(6));
x(4)+l2/2*cos(x(6))-x(7)+l3/2*cos(x(9));
clc
clear
l2=150;
l3=500;
lБайду номын сангаас=450;
l5=400;
w=pi;
zhj0=pi/2;
四连杆机构运动学分析
使用ADAMS建立如图1所示的四连杆机构，二杆长150mm，三杆长500mm，四杆长450mm，二杆的转动速度为πrad/s，二杆初始角度为90度。用Matlab建立该系统的运动约束方程，计算结果，并与ADAMS仿真结果进行对比。
图1四杆机构
一、位置分析
1、由地面约束得到：
2、由O点约束得：
-y(1)+y(10)-y(12)*l4/2*sin(x(12));
-y(2)+y(11)+y(12)*l4/2*cos(x(12));
y(6)-w;]);
y=fsolve(fy,x0,opt);
q_v(:,n)=y;
三、加速度分析
进一步对 的微分方程组关于q求偏导，进行加速度分析，约束方程为：
用Matlab求解关于 的微分方程组，程序为：
3、由于在ADAMS中只能由三个点测角度，三杆的角度无法测量。所以再建立两个辅助杆，用于测量三杆的角度，如下图3辅助杆1和辅助杆2。再就可以测量由E、F、G点组成的角度作为三杆的角度。
4、Matlab解非线性方程组的初始值非常重要，如果设定不正确，可能造成四连杆机构开始的各杆位置不正确。
5、由ADAMS仿真结果导出为tab文件必须去掉前几行的英文说明，否则Matlab无法读取。
z(8)+z(9)*l3/2*cos(x(9))-y(9)^2*l3/2*sin(x(9))-z(11)+z(12)*l4/2*cos(x(12))-y(12)^2*l4/2*sin(x(12));
-z(1)+z(10)-z(12)*l4/2*sin(x(12))-y(12)^2*l4/2*cos(x(12));
z(5)-z(6)*l2/2*cos(x(6))-y(6)^2*l2/2*sin(x(6))-z(8)+z(9)*l3/2*cos(x(9))-y(9)^2*l3/2*sin(x(9));
z(7)-z(9)*l3/2*sin(x(9))-y(9)^2*l3/2*cos(x(9))-z(10)-z(12)*l4/2*sin(x(12))-y(12)^2*l4/2*cos(x(12));
x(11)+l4/2*sin(x(12))-x(2);
x(6)-w*i-zhj0;]);
x(1) x(2) x(3) x(4) x(5) x(6) x(7) x(8) x(9) x(10) x(11) x(12)分别表示 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 。
二、速度分析
由Matlab求该系统的雅克比矩阵如图2所示。
-z(2)+z(11)+z(12)*l4/2*cos(x(12))-y(12)^2*l4/2*sin(x(12));
z(6);]);
z=fsolve(fz,x0,opt);
q_ac(:,n)=z;
由Matlab建立四杆机构的模型，进行仿真，仿真时间为6秒，步数为600步。并输出各杆的位置、速度和加速度曲线，将ADAMS仿真结果导出为tab格式，再导入Matlab中。与Matlab的曲线进行对比，得到如图4-12的曲线。
图3辅助测量杆
五、Matlab程序
求雅克比矩阵的Matlab程序在附录一中，运动学分析程序在的附录二中。
六、Matlab与ADAMS曲线对比
图4二杆位置曲线
图5三杆位置曲线
图6四杆位置曲线
图7二杆速度曲线
图8三杆速度曲线
图9四杆速度曲线
图10二杆加速度曲线
图11三杆加速度曲线
图12四杆加速度曲线
附录一：求雅克比矩阵的Matlab程序
图2系统雅克比矩阵
速度约束方程组为：
用Matlab求解关于 的微分方程组，程序为：
fy=@(y)([y(1);
y(2);
y(3);
y(4)+y(6)*l2/2*sin(x(6));
y(5)-y(6)*l2/2*cos(x(6));
y(4)-y(6)*l2/2*sin(x(6))-y(7)-y(9)*l3/2*sin(x(9));
y(5)+y(6)*l2/2*cos(x(6))-y(8)+y(9)*l3/2*cos(x(9));
y(7)-y(9)*l3/2*sin(x(9))-y(10)-y(12)*l4/2*sin(x(12));
y(8)+y(9)*l3/2*cos(x(9))-y(11)+y(12)*l4/2*cos(x(12));
四、说明
1、由于ADAMS测量的初始角小于180度，为90度，而四杆的初始角度为270度。为了比较结果，将Matlab计算得到的四杆角度减去180度，再与ADAMS结果对比。程序为：plot(t,q(12,:)-pi,'-*')。
2、下面图10得到的二杆的角加速度曲线，波动非常大。但是波动振幅非常小，小于 ，是由ADAMS仿真的精确度造成的，误差在允许的范围内。
x(5)+l2/2*sin(x(6))-x(8)+l3/2*sin(x(9));
x(7)+l3/2*cos(x(9))-x(10)+l4/2*cos(x(12));
x(8)+l3/2*sin(x(9))-x(11)+l4/2*sin(x(12));
x(10)+l4/2*cos(x(12))-x(1)-l5;