偏置滑块机构的设计
滑块行程计算
3.6.1 按给定滑块行程的曲柄滑块机构设计解析法设计平面连杆机构的首要任务是：建立机构尺寸参数与给定运动参数的方程式。
不同的运动要求，所建立的方程式也就不同。
然后应用不同的数学方法和解算工具去求解方程式中的尺寸参数。
由上看出，同图解法设计一样，解析法设计随着机构类型不同和运动要求不同，也没有统一的方法可以套用。
求解尺寸参数时，同样也会出现有唯一解或无穷多解或无解的情况。
现给定滑块行程h，导路偏距e，附加要求为机构的最大压力角αmax=[α]，试用解析法设计一偏置曲柄滑块机构，确定曲柄长a和连杆长b。
在图3.6.1-1中作出机构两极限位置及机构具有最大压力角位置。
选取参考坐标系oxy，并设滑块在两极限位置的坐标为x1和x2。
即可得到以下三个方程图3.6.1-1(3.6.1-1)再根据机构具有最大压力角的位置，还可得到以下关系式：为计算方便，设，则上式变为(3.6.1-2) 在式(3.6.1-1)和(3.6.1-2)中共有四个方程，恰好能解四个待求的尺寸参数a、b、x1和x2。
为解方程可先作消元处理，将式(3.6.1-2)代入式(3.6.1-1)消去b，在式(3.6.1-1)中消去x2，得(3.6.1-3)(3.6.1-4)的二次方程组，但要解这个方程组就会导出一个四次方程，而解由此得到含有两个待求参数a和x1足够精确的近似解。
具体步骤如这个四次方程是较困难的。
为此可采用近似计算方法中迭代法来解出a和x1下：第一次迭代，先选择一个a的初始值，代入式(3.6.1-4)中求得第一次近似值。
然后将和代入式(3.6.1-3)中，一般不能满足此式，会出现误差，即第二次迭代，先确定a的变化步长，从而获得第二次迭代的a值为，将代入式(3.6.1-4)中求得。
然后将和代入式(3.6.1-3)中得第二次迭代的误差。
依次类推，第三次迭代直至第n次迭代。
若给定一个足够小的允许的误差值 ，经过n次迭代后，所得误差时，迭代计算就可以结束，对应的和值即为可取的近似值，然后由式(3.6.1-2)求得连杆长b。
(完整版)机械设计课后习题答案
第一章绪论（1）1-2 现代机械系统由哪些子系统组成, 各子系统具有什么功能？（2）答: 组成子系统及其功能如下:（3）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。
（4）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。
第二章执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置, 或对作业对象进行检测、度量等, 按预定规律运动, 进行生产或达到其他预定要求。
第三章控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作, 并准确可靠地完成整个机械系统功能。
第四章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂, 如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。
（2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限, 零件产生塑性变形。
（3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。
2-4 解释名词: 静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。
答: 静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。
变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。
名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。
计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。
静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。
变应力随时间变化的应力, 可以由变载荷产生, 也可由静载荷产生。
（1）2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？（2）答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题, 其基本原则如下：①材料的使用性能应满足工作要求。
使用性能包含以下几个方面:②力学性能③物理性能④化学性能①材料的工艺性能应满足加工要求。
具体考虑以下几点:②铸造性③可锻性④焊接性⑤热处理性⑥切削加工性①力求零件生产的总成本最低。
主要考虑以下因素:②材料的相对价格③国家的资源状况④零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？答: 衡量润滑油的主要指标有: 粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。
机械原理习题(参考)(1)
机械原理复习题绪论复习思考题1、试述构件和零件的区别与联系？2、何谓机架、原动件和从动件？第一章机械的结构分析复习思考题1、两构件构成运动副的特征是什么？2、如何区别平面及空间运动副？3、何谓自由度和约束？4、转动副与移动副的运动特点有何区别与联系？5、何谓复合铰链？计算机构自由度时应如何处理？6、机构具有确定运动的条件是什么？7、什么是虚约束？习题1、画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。
（a）(b) (c)2、一简易冲床的初拟设计方案如图。
设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
3、计算图示平面机构的自由度；机构中的原动件用圆弧箭头表示。
(a) (b) (c)(d) (e) (f)第二章 平面机构的运动分析复习思考题1、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度12A A V 及12B B V 的方向，它们的相对瞬心P 12在何处？2、当两构件组成滑动兼滚动的高副时，其速度瞬心在何处？3、如何考虑机构中不组成运动副的两构件的速度瞬心？4、利用速度瞬心，在机构运动分析中可以求哪些运动参数？5、在平面机构运动分析中，哥氏加速度大小及方向如何确定？习题1、试求出下列机构中的所有速度瞬心。
(a) (b)(c) (d)2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s-1，R=50mm，l A0=20mm，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v。
题2图凸轮机构题3图组合机构3、图示机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3及机架6组成铰链四杆机构，轮1′与曲柄1固接，其轴心为B，轮4分别与轮1′和轮5相切，轮5活套于轴D上。
各相切轮之间作纯滚动。
试用速度瞬心法确定曲柄1与轮5的角速比ω1/ω5。
4、在图示的颚式破碎机中，已知：x D=260mm，y D=480mm，x G=400mm，y G=200mm，l AB=l CE=100mm，l BC=l BE=500mm，l CD=300mm，l EF=400mm，l GF=685mm，ϕ1=45°,ω1=30rad/s 逆时针。
曲柄滑块机构最佳传动角的设计
文章编号:1001-3997(2000)05-0031-03曲柄滑块机构最佳传动角的设计韦 杰 (本溪冶专、高职专机械系,本溪 117022) 【摘要】探讨了具有最佳传动角的曲柄滑块机构的设计;同时用解析法演算推导出设计计算公式,给出机构的最合理解,在实际设计中可使用。
关键词:曲板滑块;传动角;设计 中图分类号:TH12 文献标识码:A 曲柄滑块机构最佳传动角的设计,在许多文献中都有介绍,但大多介绍查表法或图解法。
这里采用解析法推导出计算公式,比前二者更方便、更准确。
1 曲柄滑块机构若给定滑块行程S,由于一定设有极回特性所以θ=0,这种情况设计较简单。
在行程的延长线上任取一点O,以O为圆心以r=S/2(曲柄长)为半径作圆,当曲柄与行程S垂直(上、下均有)位置时,机构之传动角γk最小(此时的压力角αk最大),由图1中几何关系可知:曲柄长r=s2(1)连杆长L=x+s2(2)＊来稿日期:2000-03-02而cosγk=rL=s2x+5(3)图1 曲柄滑块机构 从(3)式可知欲使在k点获得最大传动角γk max则x越大越好;但同时也会使机构的总体尺寸增大。
若预先给定最小的许用传动角[γ]则由(3)式得:表1 λ＊值的影响因素、因素等级及隶属度影响因素等 级12345隶 属 度设计水平u1高较高一般较低低1.00.80.40.00.0制造水平u2高较高一般较低低0.81.00.80.20.0材质好坏u3好较好一般较差差1.00.80.40.20.0使用条件u4好较好一般较差差0.00.40.81.00.4重要程度u5不重要不太重要稍重要较重要重要0.00.41.00.40.0表2 两种设计结果比较钢丝直径(mm)弹簧中径(mm)工作圈数重量(kg/mm3)可靠度原设计结果43670.0775———模糊优化结果4.53550.06810.898793 结论(1)这里所进行的圆柱螺旋弹簧的模糊优化设计,由于既能考虑各设计参数的随机性和模糊性,又能发挥优化设计的优点,因而设计出的方案更符合客观实际、更合理、更科学。
曲柄滑块机构的优化设计及运动仿真学位论文
曲柄滑块机构的优化设计及运动仿真学位论文曲柄滑块机构的优化设计及运动仿真目录目录...............................................................1 摘要............................................................... 第1章绪论........................................................ 选题的目的及意义............................................. 优化设计方法的概述........................................... 国内外的研究现状............................................ 主要研究内容............................................ 第2章曲柄滑块机构的受力分析......................................曲柄滑块机构的分类...........................................曲柄滑块机构的动力学特性.....................................曲柄滑块机构中运动学特性..................................... 第3章偏置式曲柄滑块机构的优化设计................................ 优化软件的介绍.............................................. MATLAB的发展历程和影响...................................MATLAB 在机构设计中的应用................................. 机构优化设计实例分析........................................ 设计目标的建立...........................................根据设计要求，确定约束条件................................利用MATLAB进行优化设计.................................... 编制优化程序.............................................. 程序运行结果及处理........................................ 对优化结果进行验证和分析................................. 第4章偏置曲柄滑块机构的运动学建模与仿真.......................... 偏置曲柄滑块机构运动特性建模................................ 仿真环境简介............................................. 机构的运动学建模........................................ 运动学仿真的实现.......................................... 函数的编制及初始参数的设定............................... 构建Simulink仿真框图.................................... 对仿真结果进行分析...................................... 总结...............................................................〔Toolboxs〕组成虽然该软件的初衷并不是为控制系统设计的，但它提供了强大的矩阵处理和绘图功能，可靠灵活且方便，非常适合现代控制理论的计算机辅助设计。
按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构
。 由于曲柄固定
铰链点位置不同 , 机构最小传动角大小也不同 , 这种设计很难 使得最小传动角取得最大值 。 文中通过引进辅助角 β , 建立传动 角γ 与极位夹角θ 和辅助角β 之间的数学关系 , 利用 M atlab编程 求出当最小传动角取得最大值时对应的辅助角 β值 , 再根据辅 助角 β确定曲柄转动中心的位置 , 从而使设计的曲柄滑块机构 具有最佳传动性能 [ 2 ] 。
基于竹子微观结构的柱状结构仿生设计
马建峰 ,陈五一 ,赵岭 ,赵大海
1 1 1 2
3
( 1. 北京航空航天大学 机械工程及自动化学院 ,北京 100083; 2. 沈阳飞机设计研究所 ,辽宁 沈阳 110035)
49
3 最小传动角 γ m in 与极位夹角 θ
之间的数学关系
K
3 β ( ) / °
如图 3所示 , 在圆的左边弧 C1 E取 A 点 , 设该机构曲柄的长 度为 a, 连杆的长度为 b, 偏心距为 e。 AC1 是曲柄和连杆处于重 叠共线时的位置 , 所以 AC1 = b - a; AC2 是曲柄和连杆处于拉直 共线时的位置 , 所以 AC2 = a + b。 C1 C2 是导路的方向线 , AD 就 是偏心距 e。 设 ∠AC2 C1 =β(由β 可确定 A点的位置 ) , 由曲柄滑 块机构固定铰链点 A 位置选择在弧 C1 E或 C2 F上可知 ,β > 0 ° , θ +β < 90 ° , 辅助角 β 的取值范围为 0 °< β < 90 °- θ 。
46. 27 45. 44. 43. 42. 42. 41. 40. 39. 39. 36 48 63 81 00 22 46 73 00
13. 24 13. 13. 13. 13. 13. 13. 13. 13. 13. 35 41 46 52 57 58 64 64 64
曲柄滑块机构的运动分析及应用解读
机械原理课程机构设计实验报告题目：曲柄滑块机构的运动分析及应用小组成员与学号：刘泽陆(********)陈柯宇(11071177)熊宇飞(11071174)张保开(11071183)班级：1107172013年6月10日摘要 (3)曲柄滑块机构简介 (4)曲柄滑块机构定义 (4)曲柄滑块机构的特性及应用 (4)曲柄滑块机构的分类 (8)偏心轮机构简介 (9)曲柄滑块的动力学特性 (10)曲柄滑块的运动学特性 (11)曲柄滑块机构运行中的振动与平衡 (14)参考文献 (15)组员分工 (15)摘要本文着重介绍了曲柄滑块机构的结构，分类，用途，并进行了曲柄滑块机构的动力学和运动学分析，曲柄滑块机构的运动学特性分析，得出了机构压力表达式，曲柄滑块机构的运动特性分析，得出了滑块的位移、速度和加速度的运动表达式。
最后，对曲柄滑块机构运动中振动、平衡稳定性等进行了总结。
关键字：曲柄滑块动力与运动分析振动与平稳性ABSTRACTThe paper describes the composition of planar linkage, focusing on the structure, classification, use of a slider-crank mechanism and making the dynamic and kinematic analysis, kinematics characteristics of the crank slider mechanism analysis for a slider-crank mechanism, on one hand , we obtain the drive pressure of the slider-crank mechanism ,on the other hand,we obtain the expression of displacement, velocity and acceleration of movement. Finally, the movement of the vibration and balance stability of the crank slider mechanism are summarized.曲柄滑块机构简介曲柄滑块机构定义曲柄滑块机构是铰链四杆机构的演化形式,由若干刚性构件用低副(回转副、移动副)联接而成的一种机构。
偏置曲柄滑块机构计算
具有最优传力性能的曲柄滑块机构的设计宁海霞1董萍摘要：在曲柄滑块机构的设计中，将x作为设计变量，求出已知滑块行程H，行程速比系数K 时机构传力性能最优的x 值，使得最小传动角γmin为最大，从而设计出此机构。
关键词：最优传力性能；曲柄滑块机构；行程速比系数；最小传动角机器种类很多，但它们都是由各种机构组成的，曲柄滑块机构就是常用机构之一。
它有一个重要特点是具有急回特性。
故按行程速比系数 K 设计具有最优传力性能的曲柄滑块机构是设计中常遇到的问题。
本文将 x 作为设计变量，给出了解决问题的方法。
一、x 和最小传动角γmin 的关系1．最小传动角γmin的计算曲柄滑块机构如图 1 所示，图中 AB 为曲柄，长度为 a，BC 为连杆，长度为 b，偏心距为 e。
γ愈大，对机构传动愈有利，它是机构传动性能的重要指标之一，工程上常以γ值来衡量机构的传力性能。
1作者简介：宁海霞（1设计、复合材料图 1当主动件为曲柄时，随着其位置不同，γ值亦不同，最小传动角γmin 出现在曲柄与滑块导路垂直的位置，其值为：min= cos-1(a +e) (1)b2．X 和最小传动角γmin 的关系设计一曲柄滑块机构，已知：滑块行程H，行程速比系数 K，待定设计参数为 a 、 b 和 e 。
K - 1计算极位夹角： = 180K -1K + 1根据已知条件，作出图2，曲柄支点在圆周上，它的位置决定传力性能，现设 AC1=x，x 作为设计变量，一旦确定了 A 点的位置，a、b 和 e 也就确定。
下面找出 a、b和 e与设计变量 x之间的关系。
图2 在△AC1C2中(2)H 2 = (b -a )2 +(b +a )2 -2(b -a )(b +a )cosb -a =xH 2 = x 2 + (x + 2a )2 - 2x (x + 2a ) cosx (cos-1) + H 2 - x 2 sin 2a = 2a +b x + 2 asin(AC C ) e / x 所以 e = sin（x 2 +2a 2）/ H（3）将 b = x +a 代入 （1）-1 e + a min = cos -1 （ e + a）（4） x +a将式（2）、（ 3）代入式（4），γmin 仅为 x 的函数，则可求得γmin 的值。
偏置曲柄滑块机构的行程速比系数
偏置曲柄滑块机构是一种常用的机械传动装置，其行程速比系数是衡量其性能的重要指标之一。
本文将从以下几个方面对偏置曲柄滑块机构的行程速比系数进行探讨。
一、偏置曲柄滑块机构的基本结构和工作原理偏置曲柄滑块机构由曲柄、连杆和滑块三部分组成，通过曲柄的旋转驱动连杆运动，进而带动滑块进行直线往复运动。
其工作原理如下：当曲柄旋转时，连杆由于铰接在曲柄和滑块上，会受到离心力的作用而产生往复运动，最终带动滑块进行直线往复运动。
二、行程速比系数的定义和计算方法行程速比系数是指偏置曲柄滑块机构在工作过程中，滑块在两个极值点（即最大位移点和最小位移点）的速度比值。
行程速比系数可用公式表示如下：\[S = \frac{v_{max}}{v_{min}}\]其中，S为行程速比系数，v_{max}为滑块在最大位移点的速度，v_{min}为滑块在最小位移点的速度。
通过测量这两个速度并代入公式中，即可得到偏置曲柄滑块机构的行程速比系数。
三、影响偏置曲柄滑块机构行程速比系数的因素1. 曲柄长度：曲柄长度的不同会影响到曲柄的旋转角度和速度，进而影响到连杆的往复运动速度，从而影响到滑块的速度，最终影响行程速比系数。
2. 连杆长度：连杆长度的变化会改变连杆的往复运动轨迹，进而影响到滑块的速度变化，从而影响行程速比系数。
3. 滑块质量和摩擦系数：滑块的质量和摩擦系数的变化会影响滑块的运动阻力，进而影响到滑块的速度，最终影响行程速比系数。
四、优化偏置曲柄滑块机构行程速比系数的方法1. 优化设计曲柄和连杆：通过合理设计曲柄和连杆的长度和结构，可以使偏置曲柄滑块机构在运动过程中速度更加均匀，从而优化行程速比系数。
2. 采用低摩擦材料和润滑方式：选择低摩擦系数的材料，并采用合适的润滑方式，可以降低滑块的摩擦阻力，从而优化行程速比系数。
3. 控制滑块质量和惯性：通过控制滑块的质量和惯性，可以减小滑块的惯性力，使其运动更加平稳，从而优化行程速比系数。
偏置曲柄滑块机构存在的几何条件
偏置曲柄滑块机构存在的几何条件偏置曲柄滑块机构是一种常见的机械传动装置，广泛应用于各个领域，如发动机、压力机、工业机械等。
它的设计和运行需要满足一定的几何条件，以确保其正常工作和高效性能。
本文将介绍偏置曲柄滑块机构存在的几何条件。
首先，偏置曲柄滑块机构由曲柄、连杆和滑块组成。
其中，曲柄是一个旋转的轴，连杆将曲柄和滑块连接起来。
在机构设计中，几何条件必须满足以下几个方面。
1.连杆长度与曲柄半径的关系：连杆的长度决定了滑块的行程和速度。
根据几何关系，连杆长度应该等于曲柄半径加上滑块行程的一半。
这样设计可以确保在曲柄旋转一周时，滑块完成一个完整的往复运动。
2.曲柄和连杆之间的角度：曲柄和连杆之间的夹角也是重要的几何条件。
它会影响滑块的速度和力的传递。
通常情况下，曲柄和连杆之间的夹角应该小于90度，以确保连杆在滑动过程中保持正常的运动轨迹。
3.滑块轨迹的设计：滑块的轨迹形状也是几何条件中的重要考虑因素。
根据具体的工作要求，滑块的轨迹可以是直线、椭圆形或其他形状。
设计时需要根据应用场景和所需的运动特性选择合适的滑块轨迹形状。
4.曲柄和连杆的刚度和稳定性：在偏置曲柄滑块机构中，曲柄和连杆的刚度和稳定性也是关键的几何条件。
它们需要足够的强度和刚度，以承受工作载荷并保持稳定的运动。
合理的材料选择和结构设计可以确保机构的稳定性和耐久性。
5.摩擦和润滑：最后一个几何条件是摩擦和润滑的考虑。
滑块和连杆接触面之间的摩擦会影响机构的效率和磨损程度。
因此，适当的润滑和摩擦控制是必要的，以减少能量损失和零部件的磨损。
总之，偏置曲柄滑块机构存在一系列的几何条件，包括连杆长度与曲柄半径的关系、曲柄和连杆之间的角度、滑块轨迹的设计、曲柄和连杆的刚度和稳定性，以及摩擦和润滑等因素。
这些几何条件的合理设计和满足将确保偏置曲柄滑块机构的正常工作和高效性能，在各个领域发挥重要的作用。
希望本文能够对读者理解偏置曲柄滑块机构的几何条件提供一定的帮助，并在实际应用中起到指导作用。
偏置曲柄滑块机构课程设计
偏置曲柄滑块机构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解偏置曲柄滑块机构的基本原理与结构，掌握其运动规律及设计要点。
2. 学生能掌握偏置曲柄滑块机构的类型及其在不同应用场景中的优缺点。
3. 学生能运用数学和力学知识分析偏置曲柄滑块机构的运动和受力情况。
技能目标：1. 学生能运用CAD软件绘制偏置曲柄滑块机构的示意图，并进行简单的运动仿真。
2. 学生能根据给定的条件，设计简单的偏置曲柄滑块机构，并分析其运动性能。
3. 学生能通过实验和观察，验证偏置曲柄滑块机构的运动规律和设计原理。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计的兴趣，激发创新意识，提高解决实际问题的能力。
2. 培养学生团队合作精神，学会倾听、交流、协作，提高沟通能力。
3. 培养学生严谨的科学态度，注重实践，养成良好的学习习惯。
本课程针对高年级学生，结合偏置曲柄滑块机构的知识深度，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的机械设计能力、动手操作能力和创新能力。
课程目标明确，可衡量，便于教师进行教学设计和评估。
通过本课程的学习，学生将能够掌握偏置曲柄滑块机构的基本知识和技能，为今后的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 偏置曲柄滑块机构的基本原理与结构：- 曲柄滑块机构的定义及分类- 偏置曲柄滑块机构的结构特点与工作原理- 教材第二章第一节：曲柄滑块机构的基本概念2. 偏置曲柄滑块机构的运动分析：- 运动规律及运动方程- 偏置距对运动性能的影响- 教材第二章第二节：曲柄滑块机构的运动分析3. 偏置曲柄滑块机构的设计方法：- 设计步骤及要点- 参数选择与优化- 教材第二章第三节：曲柄滑块机构的设计方法4. 偏置曲柄滑块机构的CAD软件应用：- CAD软件的基本操作与绘图技巧- 运动仿真及分析- 教材第二章第四节：曲柄滑块机构的CAD软件应用5. 偏置曲柄滑块机构的实验与观察：- 实验设备与操作方法- 实验数据的收集与分析- 教材第二章第五节：曲柄滑块机构的实验研究教学内容按照以上安排，系统性地介绍了偏置曲柄滑块机构的基本知识、设计方法和实践应用。
机械设计基础习题含答案
《机械设计基础课程》习题第1章机械设计基础概论1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？1-4 常见的零件失效形式有哪些？1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？1-6 什么是磨损？分为哪些类型？1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途：Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310－570 、QT600－3。
第2章现代设计方法简介2-1 简述三维CAD系统的特点。
2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。
2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。
2-4 优化设计的一般过程是什么？2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？2-7 常用的可靠性尺度有那些？2-8 简述有限元法的基本原理。
2-9 机械创新设计的特点是什么？2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。
第3章平面机构的组成和运动简图3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。
3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么?3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？3-4 计算自由度时需注意那些事项？3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机构运动简图？3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自由度。
3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的自由度。
3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自由度。
3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。
若是，判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。
3-10 计算图a、b、c、d、e、f所示各机构的自由度，如有复合铰链、局部自由度、或虚约束请指出。
并判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。
《机械设计基础》习题答案 国防出版 第3章
习题33-1 铰链四杆机构有哪几种基本型式？如何判定？答：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。
判别方法为：1.当机构中最短构件长度l min与最长构件长度l max之和小于等于其余两构件长度之和，即l min+l max≤l'+l''。
（1）若取与最短构件相邻的构件为机架时，则为曲柄摇杆机构，如图3-18（a）、（b）所示。
（2）若取最短构件为机架，则为双曲柄机构，如图3-18（c）所示。
（3）若取与最短构件相对的构件为机架，则为双摇杆机构，如图3-18（d）所示。
2.当机构中最短构件长度l min与最长构件长度l max之和大于其余两构件长度之和，即l min+l max﹥l'+l''时，无论取哪一构件为机架，均为双摇杆机构。
3-2 判断如图题3-2所示铰链四杆机构的类型。
答：（a）l min+l max=25+120=145，l'+l''=100+60=160。
l min+l max﹤l'+l''，且最短杆相邻杆为机架，此机构为曲柄摇杆机构。
（b）l min+l max=40+110=150，l'+l''=70+90=160。
l min+l max﹤l'+l''，且取最短杆为机架，此机构为双曲柄机构。
（c）l min+l max=50+100=150，l'+l''=70+60=130。
l min+l max﹥l'+l''，此机构为双摇杆机构。
（d）l min+l max=50+100=150，l'+l''=70+90=160。
l min+l max﹤l'+l''，且取最短杆相对构件为机架，为双摇杆机构。
3-3 平面四杆机构有哪些基本性质?答：急回特性；压力角和传动角；止点位置。
偏置曲柄滑块机构
一．设计题目：偏置曲柄滑块机构
二．设计内容：
设计曲柄滑块机构，已知曲柄,K=1.5 H=50 e=20 解得θ=36°L AB＝22mm,连杆L BC＝48mm
三．机构运动特征：
1.机构运动简图
2.曲柄以A点为运动中心作周转运动，传到连杆，使连杆带动滑块
作往复移动。
曲柄转动一周，滑块往返运动一次。
四．设计方法：
1.画出机构运动简图：
（1）规划布局后，作两条相互平行的直线，并使其间距为e=20mm，选择其中一条直线并确定曲柄转动中心A,另一条直线为滑块的运动方向线，以A为圆心，AB长为半径作圆，在此圆上随
意确定一点B,以B点为圆心,BC长为半径作圆弧，与滑块的运动方向线相交，于C点，连接AB,BC。
最后确定机架，并标注原动件AB。
如上图所示。
2.选择适当的材料（硬质纸盒，硬质纸板，直径为3mm的塑料管）；
3.根据机构运动简图设计制作各构件；
4．用胶水及塑料管连接各个构件；
5.检查构件连接，测试机构性能。
五．设计结果图：。
偏置曲柄滑块机构与对心曲柄滑块机构的区别
偏置曲柄滑块机构与对心曲柄滑块机构的区别偏置曲柄滑块机构与对心曲柄滑块机构是机械工程中常见的两种运动转换机构，它们在工业生产和机械设计中都有着重要的应用。
两者之间的区别不仅仅在于结构形式上的差异，更在于其在实际应用中所具有的性能特点和适用范围。
在本文中，我们将深入探讨这两种曲柄滑块机构的区别，从结构原理、工作方式、性能特点等方面进行全面评估，以帮助读者更好地理解和应用这两种机构。
一、结构原理1. 偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构由曲柄、连杆和滑块组成，其中曲柄的转动运动通过连杆传递给滑块，实现直线往复运动。
偏置曲柄滑块机构中的曲柄轴和滑块轨迹不在同一轴线上，因此称为偏置结构。
2. 对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构同样由曲柄、连杆和滑块组成，不同之处在于曲柄轴和滑块轨迹在同一轴线上，因此称为对心结构。
这种结构在运动形式上与偏置曲柄滑块机构有所不同。
二、工作方式1. 偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构在工作时，曲柄的旋转运动通过连杆传递给滑块，使得滑块做直线往复运动。
由于曲柄轴和滑块轨迹不在同一轴线上，滑块在往复运动过程中会受到一定的偏置影响，因此运动轨迹相对复杂。
2. 对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构在工作时，曲柄轴和滑块轨迹在同一轴线上，因此滑块在往复运动过程中的轨迹相对简单，运动稳定。
三、性能特点1. 偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构由于其曲柄轴和滑块轨迹不在同一轴线上，因此在运动过程中会受到一定的偏置影响，致使滑块运动不够稳定，因此适用于一些对运动要求不是特别高的场合。
2. 对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构由于其滑块在往复运动过程中的轨迹相对简单，运动相对稳定，因此适用于对运动精度要求较高的场合。
个人观点和理解从以上对偏置曲柄滑块机构与对心曲柄滑块机构的比较可以看出，两者在结构原理、工作方式和性能特点上存在着明显的差异。
在实际工程设计中，我们需要根据具体的应用场合和要求，选择合适的曲柄滑块机构，以确保其性能和稳定性。
给定行程、极位夹角解析设计偏置曲柄滑块机构
Ｓ ｐ２ ０ ｅ ．０１ Ｖｏ ． ． １ Ｎｏ３ ９
给定行程 、 极位夹 角 解 析设计偏置 曲柄滑块机构
苏有 良
（ 合肥工业大学机械与汽车Ｉ程学 院，安徽 合肥 ２ ００ ） ３ ０９
其 设计例 命 题一 般 是 ： 已知滑 块 的行程 、 行程速 比 系数和 一 些 附加条 件 ，进行 设计 平面 曲柄 滑 块机 构 。设计 的方法主 要有 图解法和 解析法 ， 图解法在 高校教 材 中有详 细 介绍 ， 我们 较 为熟 悉 ， 解析 法在
一
②作一 直线
， 并取
。 成 （０一 ） ９。 的
清析 。
一
设计计 算公式 的推导
已知 曲柄滑块 机构 的行 程速 比系 数 为 后 Ｈ 行 、 程为 ［。图解法 设计 此 曲柄滑块机 构 ： １ ］
① ０：
ｌ０ ８ｏ计算 出极位夹角 ０ 。
图 １
收稿 日期： Ｏ Ｏ ０ — ２ ２ １ － ９ ０
作者简介： 苏有 良（９９ ）男， １６－ ， 安徽滁州人， 滁州职业技术学院机电工程系副教授， 合肥工 业大学 在读硕士， 侧重研究组合机构设计。
解：
× ８ｏ １ ０
．。 ３ ６
１．给定 曲柄 ａ设计公式 ： 将 （） ３ 代入 （ ） １ 式得方程 ：
ｆ Ｃ２／ ｚ一ｚ坐 一：Ｓ ｉ２ 口：ｌ Ｏ２ ｆ ／ｌ ４ Ｓｎ
式：
ｆ ： ４ ｍｍ ａ ５
解 方 程 （ ） 给 定 曲柄 长 度 ａ的设计 计 算公 ６得
通过设计实例可知在给定行程行程速比系数条件下依据所推导的曲柄连杆偏距取值范围不等式即可算出其相应的结构尺寸取值范围在相应取值范围内确定曲柄连杆偏距中的某一结构尺寸后即可代入所推导的设计计算公式进行结构尺寸解析设计计算设计过程简捷明了易于完成
偏置曲柄滑块机构计算
具有最优传力性能的曲柄滑块机构的设计宁海霞1董萍摘要：在曲柄滑块机构的设计中，将x作为设计变量，求出已知滑块行程H，行程速比系数K时机构传力性能最优的x值，使得最小传动角γmin为最大，从而设计出此机构。
关键词：最优传力性能；曲柄滑块机构；行程速比系数；最小传动角机器种类很多，但它们都是由各种机构组成的，曲柄滑块机构就是常用机构之一。
它有一个重要特点是具有急回特性。
故按行程速比系数K设计具有最优传力性能的曲柄滑块机构是设计中常遇到的问题。
本文将x作为设计变量，给出了解决问题的方法。
图1当主动件为曲柄时，随着其位置不同，γ值亦不同，最小传动角γmin 出现在曲柄与滑块导路垂直的位置，其值为：)(cos 1min bea +=-γ （1）2．X 和最小传动角γmin 的关系设计一曲柄滑块机构，已知：滑块行程H ，行程速比系数K ，待定设计参数为a 、b 和e 。
e 也就确定。
下在△AC 1C 2中θcos ))((2)()(222a b a b a b a b H +--++-= 因为 x a b =-所以 θcos )2(2)2(222a x x a x x H +-++=2sin )1(cos 222θθx H x a -+-= (2)又因为xe ax C AC b a H /2)sin(sin 21+=∠+=θ 所以 H a x e /)2(sin 22+=θ (3) 将 a x b += 代入 (1))(cos 1min ax ae ++=-γ （4）将式（2）、（3）代入式（4），γmin 仅为 x 的函数，则可求得γmin 的值。
二、设计最优传力性能的曲柄滑块机构 设计变量 x 的取值范围。
寻优区间起点在C 1处： x min =0 寻优区间终点在M 点： θtg Hx =max 在 x 的取值范围内根据式（2）、（3）和（4）可求得x 一一对应的γmin 值。
利用一维寻优最优化技术黄金分割法，来求γmin 取极大值时的x 值。
偏置结构曲柄连杆滑块机构压力机设计
偏置结构曲柄连杆滑块机构压力机设计杨莉;赵乾胜;秦泗吉;杨里明【摘要】By considering the influence of dynamic load caused by the acceleration of the connecting rod,the mechanics analysis has been performed to the slider-crank mechanism.The results show that there is no lateral force on the slider when it moves to the lowest position for the conventional mechanism,but there is some lateral force for the offset slider-crank mechanism.The relations among the lateral force and offset value,link rod quality,crank rotating speed as well as the mass center has been derived by considering the influence of acceleration and weight of the link rod for the offset configuration press.Furthermore,the influence of rod size,rated working load,link rod quality,gravity position and crank rotating speed to the lateral force of the slider has been analyzed.Some concrete measures to decrease or eliminate the lateral force have been put forward.The research results provide theoretical basis for designing this type press.%考虑加速度而引起的动载荷的影响,对曲柄连杆滑块机构进行了力学分析.结果表明,正置结构的滑块在下死点无侧向力的作用,而偏置结构的滑块在下死点一般存在一定的侧向力.针对偏置结构的压力机,考虑连杆加速度和自重的影响,导出了滑块侧向力与偏置量、连杆质量、曲柄转速以及质心位置等的关系式.进一步分析了杆系尺寸、额定工作载荷、连杆质量和重心位置以及曲柄转速等对滑块所受侧向力的影响,给出了减小或消除滑块所受侧向力的具体方法,可为这类压力机的设计提供理论依据.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2017(052)001【总页数】4页(P28-31)【关键词】机械压力机;曲柄连杆滑块机构;偏置结构;动力学分析;设计【作者】杨莉;赵乾胜;秦泗吉;杨里明【作者单位】燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004;燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004;燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004;扬州锻压机床股份有限公司,江苏扬州225128;广东福迪汽车有限公司,广东佛山528225【正文语种】中文【中图分类】TG315.5机械压力机广泛用于金属的塑性加工，也普遍用于非金属的压制、成型及切断等加工[1，2]。
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偏置滑块机构的设计
由题目给定的数据L=100mm
行程速比系数K在1.2-1.5范围内选取
可由曲柄滑块机构的极位夹角公式二“180
k+1
/ k=1.2-1.5 .其极位夹角的取值范围为16.36：〜36
在这范围内取极位夹角为 25 。
滑块的行程题目给出S=100mm
偏置距离e选取40mm
用图解法求出各杆的长度如下：
由已知滑块的工作行程为100mm，作BB '为100mm,过点B作BB '所在水平面的垂线BP,过点B'作直线作直线B'P交于点P,并使N BPB' = 25。
然后过
B、B'、P三点作圆。
因为已知偏距e=40mm所以作直线平行于直线BB向下平移40mm,与圆0'交于一点O,则O点为曲柄的支点，连接OB、OB', 则
OB-OB '2a
OB+OB '2b
从图中量取得：AB=151.32mm AB '61.86mm
则可知曲柄滑块机构的：曲柄a=44.73mm 连杆b=106.59mm
由已知滑块的工作行程为100mm,作BB '为100mm,过点B作BB '所在水平面的垂线BP,过点B'作直线作直线B'交于点P,并使N BPB' = 25。
然后过
B、B'、P三点作圆。
因为已知偏距e=40mm所以作直线平行于直线BB向下平移40mm,与圆O'交于一点O,则O点为曲柄的支点，连接OB、OB', 则
OB-OB '2a
OB+OB '2b
从图中量取得：AB=151.32mm AB '61.86mm
则可知曲柄滑块机构的：曲柄a=44.73mm连杆b=106.59mm因为题目要求推头
回程向下的距离为30mm，因此从动件的行程h=30mm。
127H7H19TT
由选定条件近休止角为s' 推程角为o 回程角s 远休止角
90 18 90
o' ，h=30mm ,基圆半径r0 = 50 mm,从动杆长度为40mm，滚子半径r r = 5mm。
9
电动机的选定及传动系统方案的设计
1、电动机转速、功率的确定
题目要求5-6s包装一个件，即要求曲柄和凸轮的转速为12r/min考虑到转速比较低，因此可选用低转速的电动机，查常用电动机规格，选用丫160L-8型电动机，其转速为720r/min,功率为7.5kW。
2、传动系统的设计
720
系统的输入输出传动比i=h i2 =5 12=60i 60，即要求设计出一
12
个传动比i =60的减速器，使输出能达到要求的转速。
其传动系统设计如下图：电动机连接一个直径为10的皮带轮2,经过皮带的传动传到安装在二级减速器的输入段，这段皮带传动的传动比为h 二50=5，此时转速为-144r / min 。
10 5
从皮带轮1输入到一个二级减速器，为了带到要求的传动比，设计齿轮齿数
为，乙=15,Z2 =60,Z3=15,Z4 =45。
验算二级减速器其传动比i2二互厶二■6^岀=12
ZMZ3 1515
整个传动系统的传动比i* i^5 12=60
则电动机转速经过此传动系统减速后能满足题目要求推包机构主动件的转速。