平面连杆机构综合的解析法54页PPT
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第三章-平面连杆机构PPT课件
特点：两曲柄转向相反、 角速度不相等
应用实例： （单击图片演示动作）
.
车门
12
3.双摇杆机构
(1)特点：将主动摇杆的往复摆动经连 杆转换为从动摇杆的往复摆动。也可将 连杆的整周转动转换为两摇杆的往复摆 动。
(2)应用实例： （ ） 单击图片演示动作
两连架杆均是摇杆
起重机
车辆转向机构
.
13
二、铰链四杆机构类型的判断
(2)应用实例： （ ） 单击图片演示动作
两连架杆均是曲柄
惯性筛机构
.
11
(3)双曲柄机构的特例
平行四边形机构：四杆中对边杆 两两相等且相互平行
特点：两曲柄转向相同且 角速度相等，连杆作平动
应用实例： （单击图片演示动作）
机车车轮
反平行四边形机构：四杆中对边杆 两两相等，但连杆与机架不平行
升降平台
志。
机构运转过程中，传动角是变化的，机构出现最小传动角的位
置正好是传力效果最差的位置，也是检验其传力性能的关键位置。
设计要求：
min.
mi n 40~5030
１.曲柄摇杆机构的最小传动角
曲柄摇杆机构，以曲柄为原动件 时，其最小传动角发生在曲柄与 机架两次共线位置之一。 B
运动中，ΔBCD中， γ 角随ＢＤ边变化而变化
2
3
4
1
导杆 (b) 转动导杆机构
3 4
若l3 l2，导杆1作往复摆动，称为 摆动导杆机构。
2 1
.
(c) 摆动导杆机构 22
曲柄导杆机构应用实例
插床机构（转动导杆机构）
牛头刨床的机构（摆动导杆机构）
.
23
3.曲柄摇块机构
取曲柄滑块机构中的连杆3 为机架而得到的。当曲柄2为原 动件转动时，滑块4绕机架3上 的铰链中心摆动，故称该机构 为曲柄摇块机构或称为摆动滑 块机构。
应用实例： （单击图片演示动作）
.
车门
12
3.双摇杆机构
(1)特点：将主动摇杆的往复摆动经连 杆转换为从动摇杆的往复摆动。也可将 连杆的整周转动转换为两摇杆的往复摆 动。
(2)应用实例： （ ） 单击图片演示动作
两连架杆均是摇杆
起重机
车辆转向机构
.
13
二、铰链四杆机构类型的判断
(2)应用实例： （ ） 单击图片演示动作
两连架杆均是曲柄
惯性筛机构
.
11
(3)双曲柄机构的特例
平行四边形机构：四杆中对边杆 两两相等且相互平行
特点：两曲柄转向相同且 角速度相等，连杆作平动
应用实例： （单击图片演示动作）
机车车轮
反平行四边形机构：四杆中对边杆 两两相等，但连杆与机架不平行
升降平台
志。
机构运转过程中，传动角是变化的，机构出现最小传动角的位
置正好是传力效果最差的位置，也是检验其传力性能的关键位置。
设计要求：
min.
mi n 40~5030
１.曲柄摇杆机构的最小传动角
曲柄摇杆机构，以曲柄为原动件 时，其最小传动角发生在曲柄与 机架两次共线位置之一。 B
运动中，ΔBCD中， γ 角随ＢＤ边变化而变化
2
3
4
1
导杆 (b) 转动导杆机构
3 4
若l3 l2，导杆1作往复摆动，称为 摆动导杆机构。
2 1
.
(c) 摆动导杆机构 22
曲柄导杆机构应用实例
插床机构（转动导杆机构）
牛头刨床的机构（摆动导杆机构）
.
23
3.曲柄摇块机构
取曲柄滑块机构中的连杆3 为机架而得到的。当曲柄2为原 动件转动时，滑块4绕机架3上 的铰链中心摆动，故称该机构 为曲柄摇块机构或称为摆动滑 块机构。
连杆机构分析PPT课件
三、急回机构设计：实现具有急回特性的四杆机构 问题关键：A 点的确定方法
四、轨迹生成机构设计：实现预期轨迹 解析法：9个精确点位置 实验法：增加自由度或者减少约束，增加设计灵活度
第48页/共56页
有关平面连杆机构设计的参考资料
1. 张世民. 平面连杆机构设计. 高等教育出版社，1983：书中介绍了 平面连杆机构的设计方法，及给出了应用实例。
第3周作业(用图解法） 1. 习题2.13 －－刚体导引机构设计 2. 习题2.16 ——急回机构设计 3. 习题2.19 －－ 设计与分析题
第54页/共56页
第2周布置必修实验：
实验一：典型机构的运动与应用实例展示：开放性实验 （1学时） 开放时间：第3周周一、周二、周三
实验二：机构运动简图绘制（2学时） 实验时间：第5、6周。
2. 最短杆两端的转动副为整转副。
3. 此时，若以最短杆或其相邻杆作机架， 机构都存在曲柄。
4. 不满足杆长条件则没有整转副，不存在 曲柄，则是双摇杆机构。 以上为格拉霍夫定理
第9页/共56页
铰链四杆机构
以最短杆AB相邻构 件AD为机架
曲柄摇杆机构
以最短杆AB为机架
双曲柄机构
平行四杆机构
以最短杆AB对面构
第 2 章 连杆机构
。 若干刚性构件通过低副联接而成的机构，称为连杆机构
平面连杆机构：各运动构件均 在相互平行的平面内运动
空间连杆机构
第1页/共56页
2.1 平面连杆机构的类型
平面四杆机构的基本形式
C
机架： AD
连架杆： AB、CD 定轴转动
B
连杆： BC 平面一般运动
A
D
整转副： A、B 摆转副： C、D
四、轨迹生成机构设计：实现预期轨迹 解析法：9个精确点位置 实验法：增加自由度或者减少约束，增加设计灵活度
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有关平面连杆机构设计的参考资料
1. 张世民. 平面连杆机构设计. 高等教育出版社，1983：书中介绍了 平面连杆机构的设计方法，及给出了应用实例。
第3周作业(用图解法） 1. 习题2.13 －－刚体导引机构设计 2. 习题2.16 ——急回机构设计 3. 习题2.19 －－ 设计与分析题
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第2周布置必修实验：
实验一：典型机构的运动与应用实例展示：开放性实验 （1学时） 开放时间：第3周周一、周二、周三
实验二：机构运动简图绘制（2学时） 实验时间：第5、6周。
2. 最短杆两端的转动副为整转副。
3. 此时，若以最短杆或其相邻杆作机架， 机构都存在曲柄。
4. 不满足杆长条件则没有整转副，不存在 曲柄，则是双摇杆机构。 以上为格拉霍夫定理
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铰链四杆机构
以最短杆AB相邻构 件AD为机架
曲柄摇杆机构
以最短杆AB为机架
双曲柄机构
平行四杆机构
以最短杆AB对面构
第 2 章 连杆机构
。 若干刚性构件通过低副联接而成的机构，称为连杆机构
平面连杆机构：各运动构件均 在相互平行的平面内运动
空间连杆机构
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2.1 平面连杆机构的类型
平面四杆机构的基本形式
C
机架： AD
连架杆： AB、CD 定轴转动
B
连杆： BC 平面一般运动
A
D
整转副： A、B 摆转副： C、D
平面连杆机构综合的解析法优秀课件
(2)函数生成机构综合 该综合要求 连杆机构的输入和输出构件间的位移 关系满足预先给定的函数关系。
(3)轨迹生成机构综合 该综合要 求机构中连杆上某点沿给定的轨迹运 动。
如图所示轧辊机构
连杆机构综合所用的方法有解析法和几何法。解析法根据运动学 原理建立设计方程，然后解析求解或用计算机求数值解。几何法应 用运动几何学的原理作图求解。
示刚体上一个矢量由位置v1，绕原点旋转a角到位置v2 。两者的关系为
由于Z轴不变,上式写成矩阵
简化记为:
前面公式的意义:在于知道刚体第一个位置的坐标后，可以用第一 个位置的坐标和转角，来表示刚体转动后的坐标。
二，刚体平面运动的一般情况（转动+移动）
如图所示，平面上某刚体由初始位置 运动
到末位置 。该一般位移可以分解为随同基点的
例5-1 已知连杆的三个位置，即连杆上P点的三个位置及连杆的两个转角:
=
试综合该四杆导引机构。 素.
cos0
D12 sin0
0
sin0 cos0
0
2 cos0 1sin0 0.5sin0 1cos0
1
10 1 0 1 0.5
00 1
cos0
D12 sin0
0
sin 0 cos0
0
2cos0 1sin0 0.5sin0 1cos0
曲柄存在准则：最短杆与最长杆之和≤其余两 杆长度之和；
在此条件下，取最短杆或与最短杆相邻接的构 件作机架，必有曲柄。 （2）运动连续性准则
(3)运动的顺序准则
平面机构运动综合中,应符合规 定的运动顺序要求。
（4）传力准则
机构的最小传动角≥40°。
5-2 刚体位移矩阵
一、刚体绕坐标原点的旋转矩阵 刚体上的一个矢量就能完全确定此刚体在平面中的位置。图5-3表
(3)轨迹生成机构综合 该综合要 求机构中连杆上某点沿给定的轨迹运 动。
如图所示轧辊机构
连杆机构综合所用的方法有解析法和几何法。解析法根据运动学 原理建立设计方程，然后解析求解或用计算机求数值解。几何法应 用运动几何学的原理作图求解。
示刚体上一个矢量由位置v1，绕原点旋转a角到位置v2 。两者的关系为
由于Z轴不变,上式写成矩阵
简化记为:
前面公式的意义:在于知道刚体第一个位置的坐标后，可以用第一 个位置的坐标和转角，来表示刚体转动后的坐标。
二，刚体平面运动的一般情况（转动+移动）
如图所示，平面上某刚体由初始位置 运动
到末位置 。该一般位移可以分解为随同基点的
例5-1 已知连杆的三个位置，即连杆上P点的三个位置及连杆的两个转角:
=
试综合该四杆导引机构。 素.
cos0
D12 sin0
0
sin0 cos0
0
2 cos0 1sin0 0.5sin0 1cos0
1
10 1 0 1 0.5
00 1
cos0
D12 sin0
0
sin 0 cos0
0
2cos0 1sin0 0.5sin0 1cos0
曲柄存在准则：最短杆与最长杆之和≤其余两 杆长度之和；
在此条件下，取最短杆或与最短杆相邻接的构 件作机架，必有曲柄。 （2）运动连续性准则
(3)运动的顺序准则
平面机构运动综合中,应符合规 定的运动顺序要求。
（4）传力准则
机构的最小传动角≥40°。
5-2 刚体位移矩阵
一、刚体绕坐标原点的旋转矩阵 刚体上的一个矢量就能完全确定此刚体在平面中的位置。图5-3表
第二章――平面连杆机构设计精品PPT课件
c
D
min 或 max 可能最小
曲柄摇杆机构,当曲柄主动时,在曲柄与机架共线的两个位置之一,传动角 最小.
3.死点位置
1．死点的概念
在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，当连杆与从动曲柄共线时
，机构的传动角 ＝ ，0o此时主动件CD 通过连杆作用于从动曲柄AB上的
力恰好通过其回转中心，转矩为零，所以出现了不能使构件AB 转动的顶
连杆
2 连架杆 1
缺点：
4
机架
效率低；累计运动误差较大；高速
3 连架杆
运转时不平衡动载荷较大，且难于消除。
运动副全是转动副
铰链四杆机构的基本形式及其特性
基本型式——铰链四杆机构 连架杆
连杆
连架杆
全部用转动副相连的平面四杆机构
曲柄：能作整周回转的连架杆。 摇杆：只能在一定范围内摇动的连架杆； 整转副：组成转动副的两构件能整周相对转动； 摆旋副：不能作整周相对转动的转动副。
往复 摆动
机构命名： 原 动 件 名 + 输 出 构 件 名
平面连杆机构的演 ⒈机架置 化 换
在低副机构中，取不同构件作为机架时，任意两个构件间的相对运 动关系不变。
C
C
C
2
2
B
3
B
3
2
B
3
1
1
1
A
4
DA
4
D
A
4
D
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
✓构件4为机架——曲柄摇杆机构
✓构件1为机架——双曲柄机构
定不动的杆4称为机架，直接与机架铰 连架杆
2
接的构件1和3称为连架杆，同时与两
平面连杆机构综合的解析法54页PPT
25、学习是劳动，于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
平面连杆机构综合的解析法
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
平面连杆机构综合的解析法
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
《平面连杆机构 》课件
工程应用前景
分析优化后机构在工程应用中的前景，为实 际应用提供指导。
05
平面连杆机构的未来发展
新材料的应用
轻质材料
01
采用轻质材料如碳纤维、玻璃纤维等，降低机构重量，提高运
动性能。
高强度材料
02
选用高强度材料如钛合金、超高强度钢等，提高机构承载能力
。
复合材料
03
利用复合材料的各向异性特点，优化机构性能，实现多功能化
遗传算法
利用遗传算法对平面连杆机构进行优化，通 过不断迭代和选择，寻找最优解。
约束处理
在优化过程中，需要特别注意处理各种约束 条件，如几何约束、运动约束等。
优化实例
曲柄摇杆机构优化
以曲柄摇杆机构为例，通过优化算法找到最优 的设计参数，使得机构的运动性能达到最佳。
双曲柄机构优化
对双曲柄机构进行优化，改善机构的运动平稳 性和精度。
平面连杆机构系列优化
对一系列平面连杆机构进行优化，比较不同机构的性能特点，为实际应用提供 参考。
优化效果评估
性能指标
通过性能指标来评估优化效果，如运动精度 、运动范围、刚度等。
经济性评估
评估优化后机构的经济效益，包括制造成本 、运行成本等。
实验验证
通过实验验证优化的有效性，对比优化前后 的性能差异。
。
新工艺的探索
精密铸造
通过精密铸造技术，提高 零件的精度和表面质量， 减少加工余量。
激光切割
利用激光切割技术，实现 零件的高精度、高效率加 工。
3D打印
利用3D打印技术，快速制 造复杂结构零件，缩短产 品研发周期。
新技术的应用
智能控制
有限元分析
引入智能控制技术，实现机构的高精 度、高效率运动控制。
分析优化后机构在工程应用中的前景，为实 际应用提供指导。
05
平面连杆机构的未来发展
新材料的应用
轻质材料
01
采用轻质材料如碳纤维、玻璃纤维等，降低机构重量，提高运
动性能。
高强度材料
02
选用高强度材料如钛合金、超高强度钢等，提高机构承载能力
。
复合材料
03
利用复合材料的各向异性特点，优化机构性能，实现多功能化
遗传算法
利用遗传算法对平面连杆机构进行优化，通 过不断迭代和选择，寻找最优解。
约束处理
在优化过程中，需要特别注意处理各种约束 条件，如几何约束、运动约束等。
优化实例
曲柄摇杆机构优化
以曲柄摇杆机构为例，通过优化算法找到最优 的设计参数，使得机构的运动性能达到最佳。
双曲柄机构优化
对双曲柄机构进行优化，改善机构的运动平稳 性和精度。
平面连杆机构系列优化
对一系列平面连杆机构进行优化，比较不同机构的性能特点，为实际应用提供 参考。
优化效果评估
性能指标
通过性能指标来评估优化效果，如运动精度 、运动范围、刚度等。
经济性评估
评估优化后机构的经济效益，包括制造成本 、运行成本等。
实验验证
通过实验验证优化的有效性，对比优化前后 的性能差异。
。
新工艺的探索
精密铸造
通过精密铸造技术，提高 零件的精度和表面质量， 减少加工余量。
激光切割
利用激光切割技术，实现 零件的高精度、高效率加 工。
3D打印
利用3D打印技术，快速制 造复杂结构零件，缩短产 品研发周期。
新技术的应用
智能控制
有限元分析
引入智能控制技术，实现机构的高精 度、高效率运动控制。
相关主题
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谢谢！
平面连杆机构综合的解析法
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿