连杆机构 ppt课件
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《曲柄连杆机构》课件
详细描述
在曲柄连杆机构中，活塞在气缸内进行往复运动，由于连杆的摆动，使得活塞的直线运 动转变为曲轴的旋转运动。在这个过程中，曲轴的旋转运动将能量输出，驱动车辆或其 他机械运动。曲柄连杆机构的特点在于其能够将活塞的往复运动转变为旋转运动，从而
实现能量的高效转换。
分类与应用
总结词
曲柄连杆机构有多种分类方式，如按照曲轴 的形状可分为直列式和V型式，广泛应用于 汽车、摩托车等动力机械中。
缸体的材料选择也很重要，通常采用高强度合金钢或不锈钢制造，以提高其使用寿 命。
03
曲柄连杆机构的工作特性
运动特性
曲柄连杆机构是发动机中的重要 机构，它将活塞的直线运动转化 为曲轴的旋转运动，实现发动机
的做功过程。
曲柄连杆机构的运动特性包括曲 轴的旋转运动、活塞的往复直线
运动以及连杆的摆动运动等。
优化方法
采用数学建模、数值分析和计算机仿 真等方法进行优化设计。
优化流程
建立曲柄连杆机构的数学模型→确定 优化变量和约束条件→选择合适的优 化算法→进行优化计算→分析优化结 果→改进设计。
优化实例与结果分析
优化实例
以某实际应用的曲柄连杆机构为例，进行优化设计。
结果分析
通过对比优化前后的性能指标，分析优化效果。例如，运动性能提升、能耗降 低、振动减小等。同时，对优化后的曲柄连杆机构进行实验验证，确保优化结 果的可靠性和实用性。
05
曲柄连杆机构的常见问题与维护
常见问题与原因分析
01
02
03
04
曲柄连杆机构异响
由于润滑不良、装配间隙不当 或零件疲劳损坏等原因，可能 导致或曲轴轴瓦材料疲劳 极限较低可能导致曲轴轴瓦烧 蚀，影响曲柄连杆机构的正常 运转。
在曲柄连杆机构中，活塞在气缸内进行往复运动，由于连杆的摆动，使得活塞的直线运 动转变为曲轴的旋转运动。在这个过程中，曲轴的旋转运动将能量输出，驱动车辆或其 他机械运动。曲柄连杆机构的特点在于其能够将活塞的往复运动转变为旋转运动，从而
实现能量的高效转换。
分类与应用
总结词
曲柄连杆机构有多种分类方式，如按照曲轴 的形状可分为直列式和V型式，广泛应用于 汽车、摩托车等动力机械中。
缸体的材料选择也很重要，通常采用高强度合金钢或不锈钢制造，以提高其使用寿 命。
03
曲柄连杆机构的工作特性
运动特性
曲柄连杆机构是发动机中的重要 机构，它将活塞的直线运动转化 为曲轴的旋转运动，实现发动机
的做功过程。
曲柄连杆机构的运动特性包括曲 轴的旋转运动、活塞的往复直线
运动以及连杆的摆动运动等。
优化方法
采用数学建模、数值分析和计算机仿 真等方法进行优化设计。
优化流程
建立曲柄连杆机构的数学模型→确定 优化变量和约束条件→选择合适的优 化算法→进行优化计算→分析优化结 果→改进设计。
优化实例与结果分析
优化实例
以某实际应用的曲柄连杆机构为例，进行优化设计。
结果分析
通过对比优化前后的性能指标，分析优化效果。例如，运动性能提升、能耗降 低、振动减小等。同时，对优化后的曲柄连杆机构进行实验验证，确保优化结 果的可靠性和实用性。
05
曲柄连杆机构的常见问题与维护
常见问题与原因分析
01
02
03
04
曲柄连杆机构异响
由于润滑不良、装配间隙不当 或零件疲劳损坏等原因，可能 导致或曲轴轴瓦材料疲劳 极限较低可能导致曲轴轴瓦烧 蚀，影响曲柄连杆机构的正常 运转。
机械原理 第03章 连杆机构
平面四杆机构具有急回特性的条件： （1）原动件作等速整周转动；
（2）输出件作往复运动；
（3）
0
B2
2.曲柄滑块机构中，原动件AB以 1等速转动 B 2 b B 1 C2 C3 a b 2 1 1 1 a B1 C2 C 3 C1 B1 H A
A
C1
4
4
H
B2
偏置曲柄滑块机构
对心曲柄滑块机构 H=2a, 0 ,无急回特性。
一.平面四杆机构的功能及应用
1 .刚体导引功能 2.函数生成功能 3.轨迹生成功能 轨迹生成功能 是指连杆上某点通过某一 预先给定轨迹 的功能。 连杆
§2-4 平面四杆机构运动设计的基本问题与方法
一.平面四杆机构的功能及应用
1 .刚体导引功能 3.轨迹生成功能 2.函数生成功能 4.综合功能 O1 D1 上剪刀 D2 下剪刀
(b>c) (2b)
'
B
1
a
A
b
c
d
4
D r 3
C b 3 c
a-d
B2
r2
d c a b （2a ）
d b a c (2b')
由(1)及（2a' ）(2b')可得
d+a
d a , d b, d c
铰链四杆机构的类型与尺寸之间的关系：
在铰链四杆机构中： （1）如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其它两杆 长度之和 ——满足杆长和条件 且： 1 以最短杆的相邻构件为机架，则此机构为以最短杆 为曲柄的曲柄摇杆机构； 2 以最短杆为机架，则此机构为双曲柄机构；
2 4
摆动导杆 机构
导杆:
C 3
机械原理四连杆机构 ppt课件
ppt课件
12
1．急回运动
如图4-4所示为一曲柄摇杆机构， 其曲柄AB在转动一周的过程中，有两 次与连杆BC共线。在这两个位置，铰 链中心A与C之间的距离AC1和AC2分别 为最短和最长，因而摇杆CD的位置C1D 和C2D分别为其两个极限位置。摇杆在
两极限位置间的夹角称为摇杆的摆角。
ppt课件
13
有时死点来实现工作，如图4-6所示
工件夹紧装置，就是利用连杆BC与摇杆
CD形成的死点，这时工件经杆1、杆2传
给杆3的力，通过杆3的传动中心D。此力
则这时连杆加给曲柄的力将通过铰链中
心A，即机构处于压力角=90（传力角 =0）的位置时，驱动力的有效力为0。
此力对A点不产生力矩，因此不能使曲柄 转动。机构的这种位置称为死点。
ppt课件
25
死点会使机构的从动件出现卡死或 运动不确定的现象。可以利用回转机构 的惯性或添加辅助机构来克服。如家用 缝纫机中的脚踏机构，图4-3a。
23
若BCD由锐角变钝角，机构运 动将在BCD(min)和BCD(max)位置两次 出现传动角的极小值。两者中较小的
一个即为该机构的最小传动角min。
ppt课件
24
3．死点
对于图4-4所示的曲柄摇杆机构，如 以摇杆3 为原动件，而曲柄1 为从动件， 则当摇杆摆到极限位置C1D和C2D时，连 杆2与曲柄1共线，若不计各杆的质量，
非传动机构，<40，但不能过小。
ppt课件
21
确 定 最 小 传 动 角 min 。 由 图 4-5 中
∆ABD和∆BCD可分别写出
BD2=l12+l42-2l1l4cos BD2=l22+l32-2l2l3cosBCD
《曲柄连杆机构》课件
可靠性原则
确保曲柄连杆机构在各种工况下都能稳定、 可靠地工作。
经济性原则
在满足功能和效率的前提下，尽可能降低曲 柄连杆机构的设计和制造成本。
曲柄连杆机构的优化方法
数学建模
建立曲柄连杆机构的数学模型，以便进行数 值分析和优化设计。
拓扑优化
改变曲柄连杆机构的内部结构，以实现更好 的刚度和强度。
尺寸优化
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
KEEP VIEW
REPORTING
按连杆数目分类
三杆曲柄连杆机构
包括一个曲柄、一个连杆和一根轴。 这种机构结构简单，常用于一些简单 的机械装置中。
四杆曲柄连杆机构
由四个构件组成，包括一个曲柄、一 个连杆、一根轴和一根导杆。这种机 构在汽车等复杂机械中应用广泛，可 以实现复杂的运动轨迹。
按曲轴的形式分类
直列式曲柄连杆机构
曲轴的各曲拐按直线排列，这种机构结构紧凑，适用于小缸径发动机。
对易损件如轴承、密封圈等进行定期更换 。
对曲柄连杆机构的参数进行定期检查和调 整，确保机构运行正常。
PART 05
曲柄连杆机构的发展趋势 与展望
曲柄连杆机构的新材料、新工艺、新技术
总结词
介绍曲柄连杆机构在材料、工艺和技术方面的创新和突破，以及这些创新对机构性能和 效率的影响。
详细描述
随着科技的不断发展，曲柄连杆机构在材料、工艺和技术方面也在不断创新和突破。例 如，采用高强度轻质材料可以减小机构的质量和惯性，提高其动态响应性能；采用先进 的表面处理技术可以提高机构的耐磨性和耐腐蚀性，延长其使用寿命；采用智能传感器
观察法
观察曲柄连杆机构的外观和运行状况 ，判断是否存在故障。
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§2.铰链四杆机构基本型式的判断
一.曲柄存在的条件
曲柄整周转动，曲柄AB必须顺利
通过与机架AD共线的两个位置AB1和
AB2。 当曲柄处于AB1时，有：
b≤(d－a)＋c
a＋b≤c＋d
c≤(d－a)＋b a＋c≤b＋d
当曲柄处于AB2时，有： a＋d≤b＋c
前三式两两相加可得： a b , a c , a d
极限位置时的夹角。
极位夹角——原动件曲柄在机
构极限位置时所夹的锐角。
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§4.铰链四杆机构的特性分析
曲柄
摇杆
A 1 顺 B 、 A 2 转 匀 B1 1 角 80 C1D 摆C2D 摆角 , 时间 t1
A 2 顺 B 、 A 1转 匀 B2 1 角 80 C2D 摆C1D 摆角 , 时间 t2
摆动导杆机构
转动导杆机构
分目录 上一张 下一张 退 出
分目录 上一张 下一张 退 出
d) 定块机构（固定滑块）
分目录 上一张 下一张 退 出
e) 正弦机构
缝纫机针机构
分目录 上一张 下一张 退 出
f) 双滑块机构
分目录 上一张 下一张 退 出
g) 双转块机构
作业：P26 2-4
十字滑块联轴器
分目录 上一张 下一张 退 出
1. 四杆机构的基本形式：
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
2. 四杆机构的演化形式：
改变构件长度 扩大转动副 取不同构件作机架
分目录 上一张 下一张 退 出
§4.铰链四杆机构的特性分析
一.急回运动特性
极限位置——曲柄与连杆两
次共线时的位置。
摆角——从动件摇杆在机构
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§2.铰链四杆机构基本型式的判断
构成周转副的条件:
1）最短杆与最长杆的长度和应小 于或等于其余两杆的长度和
——杆长条件
即 lm alx m in l l
2）组成周转副的两杆中必有 一杆为四杆中的最短杆
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§2.铰链四杆机构基本型式的判断
① 当 lm al x m in l l时：
杆的杆长增大至无穷长，则 其与机架相联的转动副转化 成移动副。
分目录 上一张 下一张 退 出
曲
柄
滑
单击……
块
机
构
单击……
分目录 上一张 下一张 退 出
2. 改变运动副尺寸—— 曲柄演化为偏心轮 当曲柄的实际尺寸很短并传递较大的动力时,可将曲柄 做成几何中心与回转中心距离等于曲柄长度的圆盘，常 称此机构为偏心轮机构。
一
曲
柄
摇
杆
机
单击……
构
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曲柄摇杆机构的应用
单击……
颚式破碎机构
分目录 上一张 下一张 退 出
曲柄摇杆机构的应用
雷 达 天 线 机 构
搅 拌 机 机 构
分目录 上一张 下一张 退 出
双曲柄机构 二 双 曲 柄 机 构
分目录 上一张 下一张 退 出
双曲柄机构的应用
惯 性 筛 机 构
Kv v1 2c c1 1 c c2 2tt1 2tt1 21 21 18 8 0 0
180K1
K1
因此 （1）当 = 0，k = 1，机构无急回作用。 （2）当 > 0，k > 1，机构有急回作用。
∵ 1＞2且曲柄匀速
∴ t1 ＞ t2
故：摇杆C
原动件匀速转动时, 从动件往 复运动速度快慢不同
——急回运动特性。
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§4.铰链四杆机构的特性分析
四杆机构从动件空回行程平均速度与工作行程平均速度
的比值称为行程速比系数，用 K 表示：
分目录 上一张 下一张 退 出
分目录 上一张 下一张 退 出
3. 选用不同构件为机架 a) 曲柄滑块机构（固定导杆）
分目录 上一张 下一张 退 出
b) 曲柄摇块机构（固定与滑块相对转动的构件）
自卸货车
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c) 导杆机构 (固定与滑块不相连的构件)
摆动导杆
导杆机构 转动导杆
全部运动副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最基 本型式。
分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构
单击……
机架：支撑传动零件；
曲柄：与机架相连并且作整周转动的构件； 摇杆：与机架相连并且作往复摆动的构件； 曲柄、摇杆——连架杆。 连杆：不与机架相连作平面运动的构件；
分目录 上一张 下一张 退 出
最短杆为连架杆——曲柄摇杆机构 最短杆为机架 —— 双曲柄机构 最短杆为连杆 —— 双摇杆机构
双 曲 柄 机 构
② 当 lm al x m in l l时：
无论何杆为机架——均为双摇杆机构。
分目录 上一张
下一张
曲 柄 摇 杆 机 构
双 摇 杆 机 构
退出
§3.铰链四杆机构的演化
1. 改变构件长度—— 转动副演化为移动副 在曲柄摇杆机构中，若摇
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用 于 受 力 大
破 碎 机
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用 于 实 现 各 种 不 同 的 运 动 规 律 要 求
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实 现 给 定 轨 迹
搅 拌 机
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§1.铰链四杆机构的基本型式及应用
铰链四杆机构
分目录 上一张 下一张 退 出
双曲柄机构的特例 ——平行双曲柄机构
正平行四边形机构
反平行四边形机构
分目录 上一张 下一张 退 出
双 曲 柄 机 构 的 应 用
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双摇杆机构的应用 三 双 摇 杆 机 构
—两连架杆均不能作整周转动
分目录 上一张 下一张 退 出
鹤 式 起 重 机 机 构
练习1
分目录 上一张 下一张 退 出
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分目录 上一张 下一张 退 出
分目录 总上目一录张 下一张 退 出
平面连杆机构
将若干个构件用低副联 结起来并作平面运动的机构， 也称低副机构。
铰 链 四 杆 机 单击…… 构
夹 紧 机 构
单击……
缝 纫 机 针 机 单击…… 构
分目录 上一张 下一张 退 出
平面连杆机构的特点：
1. 运动副为面接触，压强小，承载能 力大，耐冲击。
2. 运动副的形状简单、规则，容易制 造。
3. 构件可以很长，用于远距离操作。 4. 可以实现不同的运动规律和特定轨
迹要求。
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挖 掘 机
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用 于 实 现 远 距 离 操 作 及 受 力 大
§2.铰链四杆机构基本型式的判断
一.曲柄存在的条件
曲柄整周转动，曲柄AB必须顺利
通过与机架AD共线的两个位置AB1和
AB2。 当曲柄处于AB1时，有：
b≤(d－a)＋c
a＋b≤c＋d
c≤(d－a)＋b a＋c≤b＋d
当曲柄处于AB2时，有： a＋d≤b＋c
前三式两两相加可得： a b , a c , a d
极限位置时的夹角。
极位夹角——原动件曲柄在机
构极限位置时所夹的锐角。
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§4.铰链四杆机构的特性分析
曲柄
摇杆
A 1 顺 B 、 A 2 转 匀 B1 1 角 80 C1D 摆C2D 摆角 , 时间 t1
A 2 顺 B 、 A 1转 匀 B2 1 角 80 C2D 摆C1D 摆角 , 时间 t2
摆动导杆机构
转动导杆机构
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d) 定块机构（固定滑块）
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e) 正弦机构
缝纫机针机构
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f) 双滑块机构
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g) 双转块机构
作业：P26 2-4
十字滑块联轴器
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1. 四杆机构的基本形式：
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
2. 四杆机构的演化形式：
改变构件长度 扩大转动副 取不同构件作机架
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§4.铰链四杆机构的特性分析
一.急回运动特性
极限位置——曲柄与连杆两
次共线时的位置。
摆角——从动件摇杆在机构
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§2.铰链四杆机构基本型式的判断
构成周转副的条件:
1）最短杆与最长杆的长度和应小 于或等于其余两杆的长度和
——杆长条件
即 lm alx m in l l
2）组成周转副的两杆中必有 一杆为四杆中的最短杆
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§2.铰链四杆机构基本型式的判断
① 当 lm al x m in l l时：
杆的杆长增大至无穷长，则 其与机架相联的转动副转化 成移动副。
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曲
柄
滑
单击……
块
机
构
单击……
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2. 改变运动副尺寸—— 曲柄演化为偏心轮 当曲柄的实际尺寸很短并传递较大的动力时,可将曲柄 做成几何中心与回转中心距离等于曲柄长度的圆盘，常 称此机构为偏心轮机构。
一
曲
柄
摇
杆
机
单击……
构
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曲柄摇杆机构的应用
单击……
颚式破碎机构
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曲柄摇杆机构的应用
雷 达 天 线 机 构
搅 拌 机 机 构
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双曲柄机构 二 双 曲 柄 机 构
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双曲柄机构的应用
惯 性 筛 机 构
Kv v1 2c c1 1 c c2 2tt1 2tt1 21 21 18 8 0 0
180K1
K1
因此 （1）当 = 0，k = 1，机构无急回作用。 （2）当 > 0，k > 1，机构有急回作用。
∵ 1＞2且曲柄匀速
∴ t1 ＞ t2
故：摇杆C
原动件匀速转动时, 从动件往 复运动速度快慢不同
——急回运动特性。
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§4.铰链四杆机构的特性分析
四杆机构从动件空回行程平均速度与工作行程平均速度
的比值称为行程速比系数，用 K 表示：
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3. 选用不同构件为机架 a) 曲柄滑块机构（固定导杆）
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b) 曲柄摇块机构（固定与滑块相对转动的构件）
自卸货车
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c) 导杆机构 (固定与滑块不相连的构件)
摆动导杆
导杆机构 转动导杆
全部运动副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最基 本型式。
分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构
单击……
机架：支撑传动零件；
曲柄：与机架相连并且作整周转动的构件； 摇杆：与机架相连并且作往复摆动的构件； 曲柄、摇杆——连架杆。 连杆：不与机架相连作平面运动的构件；
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最短杆为连架杆——曲柄摇杆机构 最短杆为机架 —— 双曲柄机构 最短杆为连杆 —— 双摇杆机构
双 曲 柄 机 构
② 当 lm al x m in l l时：
无论何杆为机架——均为双摇杆机构。
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曲 柄 摇 杆 机 构
双 摇 杆 机 构
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1. 改变构件长度—— 转动副演化为移动副 在曲柄摇杆机构中，若摇
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§1.铰链四杆机构的基本型式及应用
铰链四杆机构
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双曲柄机构的特例 ——平行双曲柄机构
正平行四边形机构
反平行四边形机构
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双 曲 柄 机 构 的 应 用
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双摇杆机构的应用 三 双 摇 杆 机 构
—两连架杆均不能作整周转动
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鹤 式 起 重 机 机 构
练习1
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平面连杆机构
将若干个构件用低副联 结起来并作平面运动的机构， 也称低副机构。
铰 链 四 杆 机 单击…… 构
夹 紧 机 构
单击……
缝 纫 机 针 机 单击…… 构
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平面连杆机构的特点：
1. 运动副为面接触，压强小，承载能 力大，耐冲击。
2. 运动副的形状简单、规则，容易制 造。
3. 构件可以很长，用于远距离操作。 4. 可以实现不同的运动规律和特定轨
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