6连杆机构
六连杆压力机优化设计和分析
六连杆压力机优化设计和分析1 绪论1.1 国内外压力机的发展概况机械压力机作为工程上广泛应用的一种锻压设备，在工业生产中的地位变的越来越重要[1]。
多连杆压力机的多连杆机构是现代机械压力内、外滑块普遍采用的工作机构。
多连杆驱动的出发点是：降低工作行程速度，加快空程速度，已达到提高生产率的目的。
使用多连杆驱动技术的机械压力机，不用改变压力机的工作行程速度，即可达到提高生产率、延长模具寿命并降低噪声的目的[2]。
目前国内的发展现状:进入21世纪以来，中国锻压机械行业通过技术引进，合作生产及合资等多种方式，已经快速地提高了我国的冲压设备整体水平，近年来设计制造的很多产品，其技术性能指标已经能够接近世界先进水平。
目前我国制造的多连杆压力机刚性好、精度高、具有良好的抗热变形能力和良好的平衡性，配备高速高精度的送料装置，采取良好的隔声降噪减振措施。
不仅能保证良好的性能、质量和可靠性，在设备的成套、生产线和数控化、自动化等方面也有了很大的发展，能开发、设计、制造大型精密高效的压力机。
近年来，随着电子技术、自动控制技术的发展和应用，我国多连杆压力机的自动化程度、安全性、可靠性、生产率、产品质量都得到了明显的改善，压力机的制造能力也不断提高。
但我国压力机的生产总体规模小，技术创新能力薄弱，数控化程度相对较差，管理水平落后，品总和规格不全，特别是大、高、精类还需国外的供应，另外，我国的锻压设备与发达国家相比结构陈旧，性能较差，机械化程度差。
因此，如何继续缩小与国外先进产品的距离仍是我国设备制造企业需要面对的挑战。
国外发展现状：国外的多连杆压力机的设计生产制造的专门化、自动化程度越来越高，朝着高速度、高精度的方向发展。
其产品的品种和规格齐全，结构新颖，性能，质量，机械化程度好，精度，可靠性高，各种设备的材料利用率、生产率都很高。
而且规模大，特别是数控化程度非常好，具有很高的创新水平。
加工时，实现了软接触和平稳成型，加工冲击小，故模具的寿命特别长，压力机的行程可以任意设定，曲轴的摆角可调，使其在某一需要的角度内摆动。
6连杆机构优化设计
2000t，行程 1100mm 的多连杆机构。为满足用户使用要求和最小化生产厂家变更引起费用，此机 构必须满足下列条件： 驱动臂 R＝250～280mm；支撑点变化范围 X＝1100～1300，Y＝150～350mm； 曲柄中心到下死点距离 2800～3150；公称压力 2400T，公称压力行程 30mm； 滑块拉伸行程为 400mm，拉伸行程内速度小于 21m/s，最大小于 23m/s，为保证冲压质量， 在拉伸行程内拉伸曲线要接近直线，如图 3 示； 连杆压力角小于 45 度； 摆杆与摇杆之间传动角大于 55 度； 连杆最大应力小于 60MPa。 对应的冲头的位移、速度、加速度曲线如图示：
1 机构性能设计
在机构设计中，用户最关心的整机性能设计，而目前机构运动分析的方法有图解法、解析法 和实测法等。图解法特点是形象直观、方法简单、但精度不高，且在对机构的一系列位置进行分 析时，需反复作图而显得繁琐，设计周期过于冗长。实测法以物理样机为基础，在设计多用于检 验和校核。解析法的特点是精度高、比较抽象，计算量大。随着电子计算机硬件资源和各种专业 软件的发展和普及而日益得到广泛应用。 其中代表的仿真软件 Recurdyn 等。 在机构详细设计阶段， 则利用有限元对具体的机构尺寸参数进行强度、刚度、稳定性校核，常用的校核工具有 Simulia 的 Abaqus 等软件，而进行网格划分使用 Abaqus CAE 等工具。
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第六届中国 CAE 工程分析技术年会论文集
图 6：Isight 集成 Recurdyn、Abaqus 试验设计流程
粒子群算法(particle swarm optimization，PSO)由 Kennedy 和 Eberhart 在 1995 年提出，该算法 模拟鸟集群飞行觅食的行为，鸟之间通过集体的协作使群体达到最优目的，是一种基于 Swarm Intelligence 的优化方法。同遗传算法类似，也是一种基于群体叠代的，但并没有遗传算法用的交 叉以及变异，而是粒子在解空间追随最优的粒子进行搜索。PSO 的优势在于简单容易实现同时又 有深刻的智能背景，既适合科学研究，又特别适合工程应用，并且没有许多参数需要调整。目前， 已有的群智能理论和应用研究证明群智能方法是一种能够有效解决大多数优化问题的新方法，更 重要是,群智能潜在的并行性和分布式特点为处理大量的以数据库形式存在的数据提供了技术保 证。无论是从理论研究还是应用研究的角度分析,群智能理论及应用研究都是具有重要学术意义和 现实价值的。 粒子群算法(particle swarm optimization，PSO)搜索方向按照下式更新。
连杆机构
第二节 平面连杆机构的运动和动力特性
一、平面四杆机构存在曲柄的条件
平面四杆机构具有整转副 则可能存在曲柄
设l1 < l4，连架杆l1 若能整周
回转，必有两次与机架共线
由△B2C2D可得：
由△B1C1D可得：
l3≤(l4 –l1) + l2 l2≤(l4– l1) + l3
l1+l4≤ l2 + l3
第六章 连杆机构
§6－1 平面连杆机构的类型、特点和应用 §6－2 平面连杆机构的运动和动力特性 §6－3 平面连杆机构的综合概述和刚体位移矩阵 §6－4 平面刚体导引机构的综合 §6－5 平面函数生成机构的综合 §6－6 平面轨迹生成机构的综合 §6－7 按行程速比系数综合平面连杆机构
第一节 平面连杆机构的类型、特点和应用
二、平面连杆机构的类型和应用
1、平面四杆机构的基本型式和应用 几个概念： 机 架——固定不动的构件 连架杆——与机架相联的构件 摇 杆——只能作往复摆动的连架杆 曲 柄——能够绕机架作整周转动的连架杆 连 杆——连接两连架杆且作平面运动的构件
平面四杆机构在工程中应用的类型很多，但通过下面的分析可知，这些不同 类型的四杆机构，均可看作是由几种基本型式派生出来的。 对于铰链四杆机构，按两连架杆运动形式不同，可分为三种基本型式：
压力角：不计摩擦时,作用在从动件上的驱动力F与该力作 用点绝对速度Vc之间所夹的锐角α。
分析压力角对机构传动的影响：
有效分力: Ft＝Fcosα 即压力角 α↓→有效分力 Ft↑
机构的传动效率↑ 压力角是衡量连杆机构传动性能的标志
对连杆机构，也可用与压力角互余的角 γ，作为衡量机构传力性能的指标 ，更 形象直观，称之为传动角。
1.曲柄摇杆机构
平行四边形机构
带有辅助构件的平行四边形机构
一、平面连杆机构
对于两个曲柄转向相反的情况，即连杆与机架的长度相
等,两个曲柄长度相等所组成的转向相反的双曲柄机构称为 反平行四边形机构。
反平行四边形机构不具备
平行四边形机构前述两个运动
特征。 车门启闭机构就是反平行
反平行四边形机构
四边形机构的应用实例。
车门启闭机构
二、凸轮机构
连杆机构和凸轮机构对比：
平面连杆机构虽然应用广泛，但它只能近似地 实现给定的运动规律，且设计比较复杂。当从 动件须精确地按预定运动规律尤其是复杂运动 规律工作时，则常采用凸轮机构。
二、凸轮机构
分类
1. 按凸轮的形状分： 盘形、移动、圆柱
2. 按从动杆运动形式分: 移动（直动）、摆动
3. 按从动杆形状分： 尖顶、滚子、平底
第四章 常用机构
一、平面连杆机构
应用实例：
内燃机、鹤式吊、火车轮、牛头刨床、开窗户支撑、公共 汽车开关门、折叠伞、折叠床、 各种健身器材等。
定义：由低副（转动、移动）连接组成的平面机构。 优点：
1.采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损。 2.构件接触面多为圆柱面或平面, 形状简单、易加工、容易获 得较高的制造精度。 3. 构件间接触自封闭, 不需外力保持构件间的接触。 4.改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。 5.连杆曲线丰富。可满足不同要求。
安装辅助连杆； 几组机构错位安装。
B2 A
vB
B1
FB
脚
D
C2 踏板
C1 缝纫机主运动机构
一、平面连杆机构
一、平面连杆机构
一、平面连杆机构
一、平面连杆机构
一、平面连杆机构
装载机反转六连杆机构的优化设计
中 图 分 类 号 ： １ ．１ Ｕ４ ５５
引言
装 载机 主 要 用来 铲 、 、 、 散 装物 料 ， 一 种 用途 十 装 卸 运 是
装 载 机 的 工 作 机 构
运 用 机 械 动 力 学 仿 真 软 件 （ ＡＭＳ 建 立 了 某 装 载 机 反 转 六 连 杆 机 构 的 动 力 学 模 型 ， 其 进 行 了 仿 真 研 究 ， ＡＤ ） 对 发 现 在 装 载 机 铲 装 作 业 过 程 中 ， 斗 的 最 大 转 动 角 度 达 ￣ ２ ．。 经 过 Ａ ＭＳ 化 设 计 后 ， 斗 的 最 大 转 动 角 度 降 ｆ ｆ 。 从 铲 ｆ ３９ ， Ｊ ＤＡ 优 铲 ￣ ］ ， ９
转 自缸
提 升过 程 中 ， 斗有 一 定程 度 的转 动 。 了在 装载 作 业 中减 铲 为
少 物料 的撤 落 ， 以下２ 办 法 。 有 种 （） 动 臂 提 升 过 程 中 ， 驶 员 不 停 地 调 整 转 斗 油 缸 的 １在 驾 位置 ． 持 铲 斗 的角度 不 变 ： 保 （） 过 优 化 设 计 的 方 法 使 反 转 六 连 杆 机 构 在 动 臂 举 ２ 通 升 过 程 中保 持 铲斗 的角 度 不 变 。 第 １ 方 法容 易使 驾 驶 员产 生 疲 劳 ， 此不 宜采 用 ： ２ 种 因 第 种 方 法 是 现 在 通 用 的 办 法 。 传 统 的 机 械 设 计 常 采 用 试 算 的
装载 机 的工 作 机构 主要 包 括 转 斗 油 缸 、 臂 、 臂 、 摇 动 铲
分 广 泛 的 工 程 机 械 ，轮 胎 式 装 载 机 由于 其 速 度 快 、 灵 活 机 斗 、 杆 和 动 臂 油 缸 ６ 部 件 ， 为 六 连 杆 机 构 。 因 为 转 斗 连 个 称 又 动 、 率 高 而 被 广 泛 使 用 Ｅ２ 某 型 装 载 机 在 装 载 物 料 过 程 油 缸 的 运 动 方 向 和 铲 斗 的 转 动 方 向 相 反 ．所 以称 为 反 转 六 效 ｌ］ －。 中经 常 出现 物料 撤 落 的情况 ， 重 影 响 了其 作 业效 率 。 严 经分 析后 认 为 ，物料 撤 落 的主 要原 因是 装载 机在 动 臂 连 杆 机 构 。 某 装 载 机 工 作 装 置 的 结 构 如 图 １ 示 ［。 所 ３ ］
6连杆机构解析
最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和 杆长条件
铰链四杆机构有曲柄的条件
C1B1D中：
d＋a b＋c （1）
b c a d
DC2B2中：
d＋b a＋c （2） d＋c a＋b （3）
d a，d b，d c
最短杆是机架 满足杆长条件
（d < a)
铰链四杆机构有曲柄的条件
曲柄存在条件： 最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆长度之和——杆长条件 最短杆必须作为连架杆或机架 b b B c a d C a d c
偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件是 a＋e b
小
结
铰链四杆机构有曲柄存在条件： 最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆长度之和——杆长条件 最短杆必须作为连架杆或机架 对于一个满足杆长条件的铰链四杆机构，是否有曲柄存在取决 于机架的选取：
1、选取最短杆邻边为机架，得两不同的曲柄摇杆机构。
2、选取最短杆为机架，得双曲柄机构。
B A
C B D C
A
B A
C
1. 改变构件的形状和运动尺寸
B
2 4
C
3
B
1
A
e
D A
C
1
1
B
2 A 4
2
C 3C E
偏置曲柄滑块机构
B
2 4
3
B
1 4
D A
1
A
2
对心曲柄滑块机构
C 3 E
2.取不同的构件为机架 低副运动可逆性---以低副相连接的两构件间的相对运动关系， 不因机架的不同而改变。
C2 B1
C
ψ
C1
θ
D
摇杆的摆角为ψ 。
机械传动基础和常用机构
一、机械传动概述
移动副的表示方法一、机械传动 Nhomakorabea述（2）高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高
副。如轴与滚动轴承、凸轮机构和齿轮啮合 等。车轮与钢轨、凸轮与从动件、轮齿与轮 齿分别在接触处组成高副。组成平面高副二 构件间的相对运动是沿接触处切线t-t方向的 相对移动和在平面内的相对转动。 除上述平面运动副之外，机械中还经常见到 球面副和螺旋副。这些运动副两构件间的相 对运动是空间运动，故属于空间运动副。
这种使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为 运动副。（例如轴与轴承的连接、活塞与气缸的连接、传动齿轮两
个齿轮间的连接等都构成运动副）
构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自由度便随之减少，两构 件组成的运动副，不外乎通过点、线或面的接触来实现。
按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。
=3×5 －2×7－0 =1
3、平面机构的自由度
计算机构自由度时应注意的事项 复合铰链：两个以上个构件在同一条轴线上形成的转动副。
由m个构件组成的复合铰链，共有(m-1)个转动副。
F 3n2pl ph 35 27 0 1
3、平面机构的自由度
机构具有确定运动的条件
原动件的数目＝机构的自由度数F（F＞0或F≥1）。
3.传动部分：把原动机的运动和动力传递给工作机。
4.控制部分：使机器的原动部分、传动部分、工作 部分按一定的顺序和规律运动，完成给定的工作循环。
一、机械传动概述
（二）机械传动的传动比和效率
传动比 i=n1/n2
机械效率
η=Po/Pi
一、机械传动概述
（三）机械传动的类型
摩擦传动
按
工
带传动、摩擦轮传动
打纬
打纬打纬机构的作用：１、以装在筘座上的钢筘把纬纱推向织口形成织物。
２、由走梭板和钢筘控制梭子飞行的方向，打纬时使梭子停留在筘座两端的梭箱中。
３、控制经纱的密度和织物的幅宽。
打纬机构的要求：１、在保证梭子顺利通过梭口的条件下，筘座的摆动幅度要尽量小，以减少对经纱的摩擦和织机的振动。
２、在具有足够的打纬力的条件下，应尽量减轻筘座的重量，以减少动力的消耗和织机的振动。
３、筘座的运动应当是平稳的，其速度变化是匀调的。
在打纬时筘座的速度应当是逐渐减小，到打纬终了时速度为零，平稳地把纬纱推向织口，而不是突然的冲击，以防止打纬时使经纱张力骤然增加。
４、投梭运动和开口运动应当与筘座运动配合协调，前者是为了保证梭子飞行稳定，正常通过梭口：后者则是织物形成时的一个重要条件，对所形成织物的内在质量和外观及织物结构都有很重要的影响。
５、打纬机构的构造应当简单坚固。
打纬机构的种类主要有四连杆打纬机构、六连杆打纬机构、共轭凸轮打纬机构、毛巾打纬机构、旋转式打纬机构等等。
曲柄连杆打纬机构（重点）一、四连杆打纬机构曲柄连杆筘座脚摇轴（机架）（一）四连杆打纬运动的数学解析（1）先画曲柄圆（O为圆心）（2）牵栓起，来两点A、A`（3）曲枥的前止点B。
（4）连接AoA`并延长，延长成交从O点引垂线交于C点，OC=e；（5）作OF//A，C交曲柄圆于F；（6）曲柄圆上任意找一点B，牵中检上对应一点A（以B为圆心，B1A0于A点）（7）自B点作OF垂线与AoC交于D，OF交于E；（8）定出γ、Q、Y以上述公式中可以看出牵中栓的S、V、a受下列影响：1、织机主轴回转角速度W2、r/γ值3、r/γ值不变时 r4、er/γ—偏心率，指筘座运动前后不对称的性质。
（二）偏心率r/γr/γ→0 长牵手r/γ<1/3 中牵手r/γ>1/3 短牵手r/γ越大，筘座的加速度和速度的峰值随之增加，同时运动的偏心性和不均匀性也随之增加。
r的长度决定牵手栓的动程此动程以容许梭子通过为限，一般为梭宽的3-3.5倍，高速织机r ↓Ｐ87，表2-1 图2-8P88 分析δ×100%若高，则织机运转不圆滑，将增加织机的振动和磨损。
0 第2章 (1-6) 平面连杆机构
平面四杆机构的基本特性 3. 度过死点位置的方法
采用错位排列地方式顺利地通过死点位置
增大从动件的质量、利用惯性度过死点位置
平面多杆机构简介
前面我们学了基本机构 ，可以根据基本机构的功能， 进行组合以及机构的演化及变异原理创新设计出丰富多彩 的多杆机构。 1. 扩大从动件的行程 冷床运输机就是一个六 杆机构。它用于把热轧 钢料在运输过程中冷却， 因此要求增大行程，该 机构由曲柄摇杆机构 ABCD和杆EF、滑块6所 组成。显然滑块6的行程 S比曲柄摇杆机构ABCD 中C点的行程要大的多。
铰链四杆机构的基本形式及其演化
2. 取不同的构件为机架
当以不同的构件作为机 架时，将得到不同类型 的机构。
以构件1为机架时， 为曲柄滑块机构。
以构件2为机架时， 为回转导杆机构。
以构件3为机架时， 为摇块机构。
以构件4为机架时， 为移动导杆机构。
铰链四杆机构的基本形式及其演化 手摇唧筒
铰链四杆机构的基本形式及其演化
➢ 本章主要介绍平面四杆机构的类型及应用、特性、设 计方法。
铰链四杆机构的基本形式及其演化
一、四杆机构的基本型式
根据连架杆运动形式的不同，可分为三种基本形式：
1. 曲柄摇杆机构—在两连架杆中，一个为曲柄，另一个为
摇杆。
➢ 运动特点：
一般曲柄主动，将连 续转动转换为摇杆的 摆动，也可摇杆主动， 曲柄从动。
铰链四杆机构的基本形式及其演化 平行双曲柄机构
应用：应用于从动件需要和主动件保持同步的场合。 举例：机车车轮的联动机构
机车车轮联动机构
铰链四杆机构的基本形式及其演化 3. 双摇杆机构—两连杆架均为摇杆的四杆机构
机械设计常用机构
相互转动来实现运动和 柱齿轮的轮齿在轴线上
动力的传递。
倾斜排列，锥齿圆柱齿
轮的轮齿在一个锥面上
排列。
在圆锥齿轮机构中，两 个圆锥齿轮的轮齿在一 个锥面上排列，通过啮 合实现相交轴之间的运 动和动力传递。
在蜗轮蜗杆机构中，蜗 在平面齿轮机构中，直
杆的轮齿在蜗杆面上呈 齿平面齿轮的轮齿在一
螺旋状排列，蜗轮的轮 个平面上垂直排列，斜
用于传递垂直轴之间的运动和动 力，其传动比大、结构紧凑。
平面齿轮机构
用于传递两个平面之间的运动和 动力，其传动形式包括直齿、斜
齿和曲齿等。
齿轮机构的工作原理
01
02
03
04
05
齿轮机构的工作原理基 在圆柱齿轮机构中，直
于齿轮之间的啮合关系， 齿圆柱齿轮的轮齿在轴
通过一对或多个齿轮的 线上垂直排列，斜齿圆
圆锥凸轮机构
凸轮呈圆锥状，常用于需要较小接触面积的场 合。
凸轮机构的工作原理
01
凸轮机构通过凸轮的转动，使从动件产生预期 的运动规律。
02
凸轮的形状决定了从动件的运动轨迹，从而实 现各种复杂的运动要求。
03
当凸轮转动时，从动件在垂直于凸轮轴线的平 面内作往复运动。
凸轮机构的应用
自动化生产线
用于传递和改变运动轨 迹，实现自动化生产。
棘轮机构的工作原理
01
当主动件顺时针转动时 ，棘爪便随主动件一起 顺时针转动，并推动棘
轮逆时针转动。
02
当主动件逆时针转动时 ，棘爪便被压下，无法 与棘轮齿啮合，因此棘
轮不会转动。
03
棘轮机构的运动方向取 决于主动件的转动方向
。
棘轮机构的应用
连杆机构教学-经典教学教辅文档
E C
E C
A
B
A
B+
D
D
D
在F=1的前提下，六杆、八杆机构均可分解为由一系列的 四杆机构组成。
3. 低副机构具有运动 可逆性
运动可逆性：两 构件上任一重合点， 其相对运动轨迹是相 同的，亦即，不论哪 一个构件固定，另一 构件上一点的运动轨 迹都是相同的。
M(M1,M2)
1
2
轨迹线
1 M1
M2 2
A
LAB ≤ 120
3. 设AB为之间杆
即 110 + 60 ≤ LAB + 70
100 ≤ LAB
所以AB杆的取值范围为：
LAB ≤ 20，100 ≤ LAB ≤ 120
C 70
60
110
D
2. 推广 (1) 推广到曲柄滑块机构 a. 对心式
a + LAD∞ ≤ b + LCD∞
a≤b
b. 偏置式
M(M1,M2)
1 M1点轨迹线——摆线
2 M2点轨迹线——渐开线
一、基本类型 1. 构件及运动副名称 构件名称：连架杆——与机架连接的构件
曲柄——作整周回转的连架杆 摇杆——作来回摆动的连架杆 连杆——未与机架连接 的构件 机架 运动副名称： 回转副(又称铰链) 移动副
(avi)
2. 基本 类型
改变运动副类型 移动导杆机构
B A
改变运动副类型 C
C
∞
定为机架 改变机架
θ
双滑块机构
改变构件 相对尺寸 正弦机构
2. 扩大铰链副
B A
C D
B A
C D
B AA
C D
偏心轮机构
连杆机构设计
图3—26
44
由力的分解可以看出，沿着速度方向的有效 分力Ft＝Fcosα，垂直 Ft的分力 Fn＝Fsinα， 力 Fn只能使铰链 C、D产生压轴力，希望它 能越小越好，也就是Ft 愈大愈好，这样可使 其传动灵活效率高。总而言之，是希望压力 角α越小越好。
图3—26
2、传动角
图3-26中压力角的余角γ定义为传动角。由上 面分析可知，传动角γ愈大(α愈小)对传动愈有 利。 所以为了保证所设计的机构具有良好的传动性 能，通常应使最小传动角γmin≥400， 在传递力矩较大的情况下，应使γmin≥500。 在具体设计铰链四杆机构时，一定要校验最小 传动角γmin是否满足要求。
8
3-1)用于受力较大的挖掘机，破碎机。
挖掘机
破碎机
9
3-2)用于实现各种不同的运动规律要求。
惯性筛
10
3-3)可以实现给定轨迹要求的 搅拌机机构和步进输送机构
步进输送机构
搅拌机机构
11
但由于平面连杆机构存在一定的缺点， 使得它的应用范围受到一些限制。
例如，为了满足实际生产的要求，需增 加构件和运动副，这样不仅机构复杂， 而且积累误差较大，影响其传动精度； 又如，平面连杆机构惯性力不容易平衡 而不适合于高速传动（高速时易引起较 大的振动和动载荷）。 再有平面连杆机构的设计方法也较复杂， 不易精确地满足各种运动规律和运动轨 迹的要求。
铰链四杆机构可分为以下三种类型
1、曲柄摇杆机构
铰链四杆机构的两连架杆中一个能作整 周转动，另一个只能作往复摆动的机构。
16
2、双曲柄机构
铰链四杆机构的两连架杆均能作整周转 动的机构。
机械设计常用机构
机械设计常用机构机械设计是一门综合性的学科，涉及到各种各样的机构和装置。
在机械设计中，机构是非常重要的一部分，它负责传递和转换力、运动和能量，从而实现机械装置的各项功能。
在机械设计中，常用的机构有很多种。
这些机构可以根据其功能、结构和运动特性进行分类和归纳。
下面，我将对一些常用的机构进行介绍。
一、连杆机构连杆机构是机械设计中最基本也是最常用的一种机构。
它由杆件和关节组成，通过杆件的连接和关节的运动，实现力和运动的传递。
连杆机构广泛应用于各种机械装置中，如汽车发动机的连杆机构、拉杆机构等。
二、齿轮机构齿轮机构是一种通过齿轮的相互啮合来传递运动和力的机构。
齿轮机构具有传动比恒定、传递力矩大、传递效率高等特点，广泛应用于各种传动装置中，如汽车变速器、机床传动等。
三、减速机构减速机构主要通过齿轮、皮带等传动元件将输入的高速运动转换为输出的低速运动。
减速机构在机械设计中非常常见，用于满足不同场合的运动速度要求。
四、滑块机构滑块机构是一种通过滑块在导轨上做直线运动来实现运动转换和力传递的机构。
滑块机构广泛应用于各种机械装置中，如工具机的进给机构、压力机的传动机构等。
五、摆线机构摆线机构是一种通过连杆和摆线来实现直线运动的机构。
它通过摆线的特殊形状和连杆的运动，将旋转运动转换为直线运动，广泛应用于各种机械装置中，如剪切机的摆线滑块机构、织机上纬缸的摆线机构等。
六、万向节机构万向节机构是一种通过球面和容器来实现输动与变动传动的机构。
它具有结构简单、运动灵活等优点，广泛应用于汽车、船舶和航空等领域。
以上介绍的只是机械设计中的一小部分常用机构，还有很多其他的机构在实际设计中也扮演着重要的角色。
在进行机械设计时，我们需要根据具体的应用要求和设计目标选择合适的机构，合理地组合和运用这些机构，以实现设计的目的。
总结起来，机械设计中常用的机构有连杆机构、齿轮机构、减速机构、滑块机构、摆线机构和万向节机构等。
这些机构在机械装置中起着重要的作用，通过它们的运动和力传递，实现了各种功能和要求。
六连杆压力机优化设计和分析报告
六连杆压力机优化设计和分析1 绪论1.1 国内外压力机的发展概况机械压力机作为工程上广泛应用的一种锻压设备，在工业生产中的地位变的越来越重要[1]。
多连杆压力机的多连杆机构是现代机械压力内、外滑块普遍采用的工作机构。
多连杆驱动的出发点是：降低工作行程速度，加快空程速度，已达到提高生产率的目的。
使用多连杆驱动技术的机械压力机，不用改变压力机的工作行程速度，即可达到提高生产率、延长模具寿命并降低噪声的目的[2]。
目前国内的发展现状:进入21世纪以来，中国锻压机械行业通过技术引进，合作生产及合资等多种方式，已经快速地提高了我国的冲压设备整体水平，近年来设计制造的很多产品，其技术性能指标已经能够接近世界先进水平。
目前我国制造的多连杆压力机刚性好、精度高、具有良好的抗热变形能力和良好的平衡性，配备高速高精度的送料装置，采取良好的隔声降噪减振措施。
不仅能保证良好的性能、质量和可靠性，在设备的成套、生产线和数控化、自动化等方面也有了很大的发展，能开发、设计、制造大型精密高效的压力机。
近年来，随着电子技术、自动控制技术的发展和应用，我国多连杆压力机的自动化程度、安全性、可靠性、生产率、产品质量都得到了明显的改善，压力机的制造能力也不断提高。
但我国压力机的生产总体规模小，技术创新能力薄弱，数控化程度相对较差，管理水平落后，品总和规格不全，特别是大、高、精类还需国外的供应，另外，我国的锻压设备与发达国家相比结构陈旧，性能较差，机械化程度差。
因此，如何继续缩小与国外先进产品的距离仍是我国设备制造企业需要面对的挑战。
国外发展现状：国外的多连杆压力机的设计生产制造的专门化、自动化程度越来越高，朝着高速度、高精度的方向发展。
其产品的品种和规格齐全，结构新颖，性能，质量，机械化程度好，精度，可靠性高，各种设备的材料利用率、生产率都很高。
而且规模大，特别是数控化程度非常好，具有很高的创新水平。
加工时，实现了软接触和平稳成型，加工冲击小，故模具的寿命特别长，压力机的行程可以任意设定，曲轴的摆角可调，使其在某一需要的角度内摆动。
机械原理6杆机构设计实例
机械原理6杆机构设计实例机械原理中的六杆机构是一种基本的机械结构，由六个连杆组成，可以实现特定的运动和转换功能。
本文将为您提供一个六杆机构的设计实例，以便更好地理解其工作原理和应用。
1. 设计目标：我们的设计目标是创建一个六杆机构，可以将旋转运动转换为直线运动。
该机构将用于驱动一个线性推进器，以实现物体在直线轴上的移动。
2. 机构设计：为了实现我们的设计目标，我们选择了一种常见的六杆机构类型，即双曲线传动机构。
该机构由两个相交的双曲线连杆和四个普通连杆组成。
其中两个普通连杆连接驱动轴和双曲线连杆，另外两个普通连杆连接双曲线连杆和线性推进器。
3. 工作原理：当驱动轴旋转时，通过连杆的连接，双曲线连杆也开始旋转。
由于双曲线曲面的特性，使得连接在其上的普通连杆产生复杂的运动轨迹。
这种运动轨迹可以被利用，使得线性推进器在直线轴上产生直线运动。
4. 应用：这种六杆机构设计可以广泛应用于需要将旋转运动转换为直线运动的场景中。
例如，在自动化生产线中，可以使用该机构实现工件的装配和定位。
另外，在机床中，该机构也可以用于驱动刀具进行直线切削操作。
5. 设计考虑：在进行六杆机构设计时，需要考虑以下几个因素：- 机构尺寸：根据特定应用的需求，确定机构的尺寸和比例。
- 运动平稳性：为了确保机构运动平稳，需要进行合理的连杆长度和角度的选择。
- 载荷承受能力：根据应用场景中的负载要求，设计机构以承受相应的载荷。
- 动力传递效率：通过减少摩擦和能量损失来提高机构的动力传递效率。
6. 结论：通过设计一个六杆机构，我们成功地实现了将旋转运动转换为直线运动的目标。
该机构可以在自动化生产线和机床等领域中发挥重要作用。
在设计过程中，我们需要考虑机构尺寸、运动平稳性、载荷承受能力和动力传递效率等因素。
这个设计实例展示了六杆机构在实际应用中的重要性和灵活性。
以上就是关于机械原理六杆机构设计的一个实例解释。
通过这个例子，我们可以更好地理解六杆机构的工作原理和应用，以及设计过程中需要考虑的因素。
六连杆机构原理
六连杆机构原理
六连杆机构是由六个杆件连接而成的机构，它由一个固定件、两个连接件和三个活动件组成。
其原理如下：
1. 固定件：六连杆机构的固定件是一个不动的杆件，通常被固定在机构的底座上，提供固定支撑。
2. 连接件：六连杆机构的连接件是两个与固定件连结的杆件，通常被连接在固定件的两个端点，并与其他杆件连接在一起。
它们可以是连接两个杆件的中间杆件，也可以是分别连接在两个杆件的两端。
3. 活动件：六连杆机构的活动件是通过连接件连接在一起的三个杆件，它们可以由固定件和两个连接件提供的支撑点进行运动。
其中一根杆件被称为连接杆，两根杆件被称为主动杆和从动杆。
4. 原理：当主动杆绕连接点进行旋转时，通过连接杆和从动杆的连接，从动杆也会跟随主动杆做相应的旋转运动。
这使得从动杆上的活动点可以沿着一条规定的轨迹进行运动。
5. 目的：六连杆机构通常用于需要进行复杂运动轨迹的机械系统中，例如制造机器人、自动装配机械等。
它可以将旋转运动转化为直线运动，从而实现特定的功能和任务。
需要注意的是，六连杆机构的设计和运动学分析较为复杂，需要综合考虑各种因素，如运动学条件、机构刚度、载荷分布等。
因此，在实际应用中需要仔细评估和优化设计，并考虑使用适当的控制方法来实现所需的运动和功能。
精密机械基础-第6章平面连杆机构讲解
惯性筛
机车车轮联动机构
三、双摇杆机构 (示例) 两连架杆均为摇杆, 只能在有限范围内径往复摆动.
飞机起落架机构
鹤式起重机
E点走出一近似直线轨迹
四、曲柄滑块机构 由曲柄摇杆机构演化而成。
将曲柄摇杆机构中摇杆与机架的转动副转化成移动副
演化条件: 当摇杆无限长时，摇杆转化为滑块，摇 杆与机架的转动副转化为移动副。
－曲柄在两极限位置时所夹锐角，也等于 导杆的摆角，称为极位夹角。
➢行程速度变化系数K 表明急回运动特征的相对程度的参数
K
2 1
t1 t2
1 2
180o 180o
180o K 1
K 1
四杆机构有无急回特征就取决于机构运 动中有无极位夹角.机构的极位夹角θ越大, 则机构的急回特征越显著。
a. θ =0无急回特征 b. θ >0有急回特征 c. θ >0有急回特征
起落架反转保证飞机安 全可靠降落。
2.夹具夹紧机构变化系数
➢急回特性 摆动导杆机构
曲柄AB等速逆时针回转，
由B’→B”(1=180°+), 由B”→B’(2=180°-)， 摆动角度同为, 但1>2, 则t1>t2, 故导杆摆动平均速 度1<2, 有急回运动特征.
➢ 设计步骤 ① 计算极位夹角θ＝180°(K-1)/(k＋1) ② 按给定摇杆长度LCD和摆角max选定比例尺画出
主 动 件
对于平行四边形机构，当曲柄与连杆共线 时，传动角为零，同时整个机构的构件重 合为一条直线，这时从动曲柄CD存在正、 反转两种可能，称为转向点。
➢克服死点、转向点的方法 1．在从动件上安装转动惯量大的飞轮。 缝纫机踏板机构
2．相同机构错位排列 汽车发动机
各类开口机构特点及性能比较
1.一个凸轮控制一页综框，共轭凸轮 开口机构，则由一对共轭凸轮控制一页综
框。
开 口 凸 轮 的 外 形 设 计
2.综框运动规律由凸轮外形曲线决定， 不同的织物需用不同的凸轮来织制，更换 品种则需更换凸轮。 3.凸轮外形曲线一般由小半径到大半
径、大半径到小半径、大半径到大半径和
小半径到小半径共四种不同弧段拼接而成。
警惕会议成本
复动式单花筒消极多臂开口机构
3. 常 见 的 几 种 多 臂 开 口 机 构
工作原理分析
(1) 复 动 式 单 花 筒 消 极 多 臂 开 口 机 构
设开始时，下拉刀在右，上拉刀在左，综框在下。 （后二纬经纱连续在上） 下拉刀向左，上拉刀向右，综框上抬， 开第一梭口。
上拉刀向左，运行间隙所在路程 下拉刀向右，综框下降一点。（半 开梭口） 上下拉刀运行速度相同，综框在下 降点的位置不动。
各种织物使用辘轳式吊综法示例：
1. 消 极 式 开Байду номын сангаас口 机 构
1. 1 综 框 联 动 式 凸 轮 开 口 机 构
1 2 3 4
1 2 3 4
两页式
三页式
四页式
(1)运动形成：
梭口高度由凸轮的大小半径之差及踏综杆作用臂的长短
1. 消 极 式 开 口 机 构
1. 1 综 框 联 动 式 凸 轮 开 口 机 构
1. 1 综 框 联 动 式 凸 轮 开 口 机 构
综框的下降：靠凸轮作用 中国的会有多少 综框的上升：吊综辘轳回转时的 联动作用 有梭织机1511M、1515M、 GA611、GA615型采用 右图为传统有梭织机制平纹时的 联动式凸轮开口机构 1、2——凸轮。2——凸轮轴，4、 5——转子，6、7——踏棕杆。8— —吊棕辘轳，9、10——前、后页综 框，11——吊棕带
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优点： ①连杆机构为低副机构，运动副为面接触，承载能力大； ② 运动副元素的几何形状简单，便于加工； ③在原动件运动规律不变情况下，通过改变各构件的相对长度可以
使从动件得到不同的运动规律； ④连杆曲线可以满足不同运动轨迹的设计要求； ⑤可以实现远距离传动等。
B
2
1 4
A
C 3
D
缺点： ①由于运动积累误差较大，因而影响传动精度； ②由于惯性力不好平衡而不适于高速传动； ③设计方法比较复杂。
AC1D中：
AC2D中： b－a＋cd
a＋b c＋d （1） a＋d b＋c （2）
a b，a c，a d
b－a＋d c a＋c d＋b （3）
最短杆是连架杆
最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和 杆长条件
铰链四杆机构有曲柄的条件
b c
a d
C1B1D中： d＋a b＋c （1）
rmax rmin
C1 b
a C2
δ1
ψ1
δ2
C"
ψ2
C3 C'
小结
急回运动及行程速比系数 从动件的工作行程和空回行程的速度不一样的特性为急回特性。
极位夹角θ→行程速比系数K=（180º+ θ） /（180º- θ） 是否有极位
判断一个机构是否存在急回特性的方法 是否有极位夹角
运动连续性
错序不连续 错位不连续
《机械原理》
第六章 平面连杆机构及其设计 ——连杆机构的类型及应用
一、连杆机构及其运动特点 连杆机构：由若干构件通过低副连接组成的平面机构。 ——又称低副机构
B
2
1 4
A
C 3
D
2 1B
A 3
4
C
其特点是: 原动件1的运动要经过一个不直接与机架相联的中间构件2 才能传动从动件3。
B
2
1 4
A
C 3
《机械原理》
第六章 平面连杆机构及其设计 ——铰链四杆机构有曲柄的条件
铰链四杆机构有曲柄的条件
曲柄是能做整周转动的连架杆。 如图所示铰链四杆机构，要使AB成为曲柄，则AB杆应能占 据在整周回转中的任何位置：
b B
Aa d
（d > a)
C
c D
铰链四杆机构有曲柄的条件
B
C2
C C1
A
B1
D
B2
曲柄－a 连杆－b 连架杆－c 机架－d
B
A
D
F”
F
Cγ
α
v (F’)
压力角和传动角
当机构在运动过程中，传动角是变化的。 为保证机构具有良好的传力性能，设计时：
min40° (一般机械) min50° (大功率机械)
C B
γ α
A
D
压力角和传动角
最小传动角出现的位置： 在ABD和 BCD中
BD2 AB2 AD2 2AB ADCOS BC2 CD2 2BC CDCOS
急回运动及行程速比系数
180°＋θ
A
B2
B
C2
θ
B1
C C1
ψ
D
当曲柄以ω逆时针转过180°+θ(AB1→AB2)，摇杆从C1D摆到C2D。 所花时间为t1 , 平均速度为V1,那么有：
t1 (180 ) /
V1 C1C2 t1
急回运动及行程速比系数
C2
B
θ
A
B1
B2 180°-θ
小结
铰链四杆机构有曲柄存在条件： 最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆长度之和——杆长条件 最短杆必须作为连架杆或机架
对于一个满足杆长条件的铰链四杆机构，是否有曲柄存在取决 于机架的选取： 1、选取最短杆邻边为机架，得两不同的曲柄摇杆机构。 2、选取最短杆为机架，得双曲柄机构。 3、选最短杆对边为机架，则为双摇杆机构。
DC2B2中： d＋b a＋c （2）
d＋c a＋b （3）
d a，d b，d c
（d < a)
最短杆是机架 满足杆长条件
铰链四杆机构有曲柄的条件
曲柄存在条件： 最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆长度之和——杆长条件
最短杆必须作为连架杆或机架
b B
Aa d
b
C
c
c
a
D
d
铰链四杆机构有曲柄的条件
2C
3 D 4
二、平面四杆机构的基本形式
C
2
曲柄摇杆机构
B
3
铰链四杆机构的分类： 双曲柄机构 根据连架杆
1 4
双摇杆机构
A
D
2、双曲柄机构 两个连架杆均为曲柄
特殊双曲柄机构：平行四边形机构
B
1 A
2C
3 D 4
二、平面四杆机构的基本形式
铰链四杆机构的分类： 根据连架杆
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
不满足杆长条件的铰链四杆机构，只能是双摇杆机构
《机械原理》
第六章 平面连杆机构及其设计 ——急回运动及运动连续性
急回运动及行程速比系数
极位: 在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于
左右两个极限位置。
极位夹角: 此两处曲柄之间的夹角θ 。
B
C2
θ
A
B1
B2
C C1
ψ
D
摇杆的摆角为ψ 。
C C1 ψ
D
当曲柄以ω逆时针转过180°-θ(AB2→AB1)，摇杆从C2D摆到C1D。 所花时间为t2, 平均速度为V2,那么有：
t2 (180 ) / V2 C1C2 t2
显然：t1 >t2 V2 > V1 摇杆的这种特性称为急回运动。
急回运动及行程速比系数
用行程速比系数K描述急回程度
摇杆：仅在某一角度内往复摆动
连杆
二、平面四杆机构的基本形式
平面四杆机构
铰链四杆机构 全部用转动副组成的平面四杆机构。 含移动副的四杆机构 铰链四杆机构的演化机构。
C
C
B
2
B
3
1 4
A
D
A
D
转动副
周转副 以转动副相连的两构件能作整周相对转动的转动 副。如 A、B。
摆转副 以转动副相连的两构件不能作整周相对转动的转 动副。如 C、D。
K V2 V1
= C1C2 t2
C1C2 t1
t1 t2
180 180
只要 θ ≠ 0 ， 就有 K>1
且θ越大，K值越大，急回性质越明显。
设计新机械时，往往先给定K值，于是:
180 K 1
K 1
问：如何判断一个机构是否有急回特性？ 从动件是否有极限位置； 对应主动件位置是否存在极位夹角
不因机架的不同而改变。
B2 1
4
A
2
B
1 4
A
C
3
D C
3
D
B
1 B 22
1
A
A
4
4
C
C3
3
E
D
2.取不同的构件为机架
曲柄滑块机构的演化——变更机架
曲柄滑块机构
转动导杆机构
摆动导杆机构
2.取不同的构件为机架
曲柄滑块机构的演化——变更机架
曲柄滑块机构
摇块机构
定块机构
通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法----机构的倒置
铰链四杆机构的分类： 根据连架杆
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
3、双摇杆机构 两个连架杆均为摇杆
特殊双摇杆机构：等腰梯形机构 特点：两连架杆长度相等
A
D
B
C
二、平面四杆机构的基本形式
铰链四杆机构的分类： 根据连架杆
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
3、双摇杆机构 两个连架杆均为摇杆
特殊双摇杆机构：等腰梯形机构 特点：两摇杆长度相等
由四个构件组成的平面连杆机构——四杆机构
C
2
B
3
本章重点：
1 4
四杆机构的基本类型、特性及常用设计方法。 A
D
二、平面四杆机构的基本形式
铰链四杆机构
全部用转动副组成的平面四杆机构。
平面四杆机构 含移动副的四杆机构 铰链四杆机构的演化机构。
B
2
C
B
3
1
23
1
4 机架 A
A D
4
C
连架杆 曲柄：整周回转
汽车转弯时，两前轮轴线
的交点应始终落在后轴线上， 即：两前轮的转角是不等的。
小结
连杆机构及其特点
特点: 原动件的运动要经过一个不直接与机架相联的中间构件才能 传动从动件。
平面四杆机构的基本型式——铰链四杆机构
1、曲柄摇杆机构 2、双曲柄机构
平行四边形机构 反平行四边形机构
3、双摇杆机构 ——等腰梯形机构
《机械原理》
第六章 平面连杆机构及其设计 ——四杆机构的演化
1. 改变构件的形状和运动尺寸
B
C
B
C
A
DA
B
C
A
1. 改变构件的形状和运动尺寸
2
B
1 4
A
C
3
B1 B 2
1
e
A2 4
C 3C
DA
E
偏置曲柄滑块机构
2
C
B
3
1 对心曲4柄滑块机构
B
1
2
4
A
DA
C3 E
2.取不同的构件为机架
低副运动可逆性---以低副相连接的两构件间的相对运动关系，