matlab曲柄连杆机构分析讲课讲稿
基于MATLAB的单缸内燃机曲柄连杆机构动力分析
1.1 机构的运动简图 图 1 所示为 S195 柴油机的机构运动简图， 曲 柄连杆机构由活塞组、连杆组和曲轴组等三大部 件组成。其中活塞组包括活塞、活塞销、活塞环、 挡圈等零件，沿气缸做往复直线运动；连杆组由 连杆及附件组成， 做平面运动；曲轴组包括曲轴、 曲柄臂、主轴颈等，绕曲轴轴线做旋转运动。
B
Body Sensor
Scope1
Scope2 Joint Sensor1
C4 F F
B
CS2
A
4
Joint Initial Condition Ground
图2
曲柄连杆机构的仿真模型
1.3 模块参数设置 仿真模型建立完成后，要对每个模块进行参 数设置，以连杆为例，双击模块 2 可以得出如图 3 所示的对话框，从该对话框可以看出，需要输 入的刚体参数有：连杆的质量、惯量矩阵、刚体 坐标和质心位置。
仿真问题可以比较容易解决。 参考文献：
[1] 薛定宇 , 陈阳泉 .基于 MATLAB/Simulink 的系统仿真技术与应用 [M].北京,清华大学出版社,2002,392-401. [2] 王云霞.单缸内燃机曲柄连杆机械动力学的计算机模拟研究 [D].南 京,南京农业大学,2001. [3] 李秀红 , 吴凤林 , 任家骏 . 曲柄滑块机构的运动仿真系统 [J]. 太原理 工大学学报,2002,第 33 卷,第 1 期:71-73. [4] 高晓红,褚金奎,郭晓宁.齿轮连杆机构力分析与运动分析[J].西安 理工大学学报, 2002, 第 18 卷,第 3 期:289-2.
对于s195柴油机曲柄连杆机构活塞组连杆组和曲柄组的质量特性参数如表连杆长度为210mm曲轴半径为575mm曲轴转速2000rmin经过仿真活塞的速度和加速度曲线如图所示机构仿真的动画显示如图结论通过仿真能方便快捷准确的得到机构的运动动力数据改变曲轴的质量特性参数如质心的位置质量的大小等可以观察对机构运动受力的不同影响能为机构的选型优化设计提供参考依据
《曲柄连杆机构》课件
压缩机中的曲柄连杆机构
总结词
压缩机中的曲柄连杆机构是实现压缩气 体功能的关键部件，通过曲柄的旋转运 动带动连杆的往复运动，从而驱动活塞 在气缸内进行压缩气体的工作。
VS
详细描述
在压缩机中，曲柄连杆机构同样由曲轴、 连杆和活塞组成。曲轴的旋转运动通过连 杆传递给活塞，使活塞在气缸内进行往复 运动，从而实现气体的压缩。这个机构的 设计和优化对于提高压缩机的性能和效率 同样至关重要。
类型与特点
总结词
根据结构和工作原理的不同，曲柄连杆机构可分为多种类型，如单缸、双缸和多缸等。
详细描述
曲柄连杆机构的类型和特点多种多样，根据其结构和工作原理的不同，可以分为单缸、双缸和多缸等多种类型。 不同类型的曲柄连杆机构具有不同的工作特性和应用场景，例如在摩托车、汽车和船舶等领域中都有广泛的应用 。
2023
PART 02
曲柄连杆机构的应用
REPORTING
内燃机中的曲柄连杆机构
总结词
内燃机中的曲柄连杆机构是实现能量转换的关键部件，通过曲柄的旋转运动带动连杆的往复运动，从 而驱动活塞进行吸气、压缩、燃烧和排气工作。
详细描述
在内燃机中，曲柄连杆机构由曲轴、连杆和活塞组成。曲轴是发动机的核心部件，通过曲轴的旋转运 动带动连杆，连杆再将往复运动传递给活塞，使活塞在气缸内进行往复运动。这个机构的设计和优化 对于提高内燃机的性能和效率至关重要。
选择高强度、低摩擦系数的材料，提高机构的使用寿命和传动效率 。
降低曲柄连杆机构的能耗
1 2
优化曲柄连杆机构的运动特性
通过调整机构参数，降低机构在运动过程中的能 量损失。
应用节能技术
采用节能电机或采用能量回收技术，将机构在运 动过程中产生的能量进行回收利用。
《曲柄连杆机构》课件
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。
项目二--曲柄连杆机构精讲PPT课件
1、气缸体变形的检修——测平面度
1、气缸体变形的检修——测平面度 最大翘曲变形0.05mm
55mm＋0.01m ＝55.010mm
55.5mm＋0.45mm＝55.950mm
3、气缸体磨损的检修——计算圆柱度、圆度
想一想？ 测量发动机气缸的磨
损量我们用千分尺能做到 吗？不能做到我们要用 什么方法才能做到呢？
（2）实物认知பைடு நூலகம்
气缸垫
气缸盖
气缸体
油道和水道 曲轴箱
气缸
油底壳
、活塞连杆组： （1）组成 由活塞、活塞环、活塞销和连杆 （2）实物认知
气环
油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓
连杆轴瓦 连杆盖
、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮等
皮带轮
正时齿轮
飞轮
起动爪
曲轴
主轴瓦
飞轮螺栓
（二）功用：
作功冲程： 将燃料燃烧时产生的热能 转变为活塞往复运动的机 械能，再转变为曲轴旋转 运动而对外输出动力
4）干式缸套和湿式缸套汽缸套.MPG
名称
特点
干缸套
外壁不直接与冷却水接触。
1） 2） 3）
湿缸套
外壁直接与冷却水接触。
1） 2） 3） 4）
示意图
性能 如何？
4）干缸套和湿缸套汽缸套.MPG
名称
特点
干缸套
外壁不直接与冷却水接触。
1）壁厚较薄（1mm～ 3mm）； 2） 与刚体承孔过盈配合；
3） 不易漏水漏气。
由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。
气缸盖 气缸体
气缸垫 油道和水道
曲轴箱
气缸
油底壳
1、 气缸体汽缸体.MPG （1）结构： 气缸体和上曲轴箱常铸成一体。 气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴 箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋， 冷却水套和润滑油道等。
项目二曲柄连杆机构PPT课件
常见故障排除与维修
异响排除
如曲柄连杆机构出现异响，应立即停 机检查，找出异响原因并进行排除。
泄漏处理
调整故障
如曲柄连杆机构出现运行不平稳、振 动等问题，应进行相应调整，如调整 轴承间隙、平衡块等。
如曲柄连杆机构出现泄漏，应检查密 封件并及时更换。
THANKS
感谢观看
对检测结果进行记录和分析，不断优化制造工艺和提升产品质量。
04
曲柄连杆机构的装配与调试
装配流程与注意事项
准备零件
确保所有零件齐全、无损坏。
安装曲柄
将曲柄安装到曲轴上，确保曲柄与曲轴配合紧密。
装配流程与注意事项
安装连杆
将连杆安装到连杆孔中，确保连杆与 连杆孔配合紧密。
安装活塞
将活塞安装到活塞销中，确保活塞与 活塞销配合紧密。
03
曲柄连杆机构的制造
材料选择与处理
总结词
材料选择与处理是曲柄连杆机构制造过程中的重要环节，直接影响到机构的整体 性能和使用寿命。
详细描述
在材料选择方面，需要综合考虑材料的机械性能、耐腐蚀性、成本等因素，常用 的材料有钢材、铝合金等。在处理方面，需要对材料进行预处理，如除锈、清洗 等，以保证材料的表面质量和加工精度。
曲柄连杆机构运动顺畅，无卡滞现象。
调试方法与标准
各部件配合紧密，无松动现象。 润滑系统正常工作，油路畅通，油压、油量符合要求。
常见问题与解决方案
问题1
曲柄连杆机构运动不顺畅。
解决方案1
检查曲柄、连杆和活塞等部件的配合是否紧密 ，如有需要可重新装配。
问题2
曲柄连杆机构出现卡滞现象。
解决方案2
检查曲柄连杆机构是否有异物卡住，如有需要清除 异物。
(完整)基于matlab的四杆机构运动分析
1平面连杆机构的运动分析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）。
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。
1.3 机构的数学模型的建立1。
3。
1建立机构的闭环矢量位置方程在用矢量法建立机构的位置方程时,需将构件用矢量来表示，并作出机构的封闭矢量多边形。
如图1所示,先建立一直角坐标系.设各构件的长度分别为L1 、L2 、L3 、L4 ，其方位角为、、、.以各杆矢量组成一个封闭矢量多边形，即ABCDA。
其个矢量之和必等于零。
《曲柄连杆机构讲》PPT课件
(2) V型
气缸排成两列，左右两列 气缸中心线的夹角γ＜180°， 称为V型发动机，V型发动机 与直列发动机相比，缩短了机 体长度和高度，增加了气缸体 的刚度，减轻了发动机的重量， 但加大了发动机的宽度，且形 状较复杂，加工困难，一般用 于8缸以上的发动机，6缸发动 机也有采用这种形式的气缸体。
缩短了机体的长度和高度， 增加了刚度，减轻了发动 机的重量；形状复杂，加 工困难。八缸以上发动机 使用
磨损均匀
连杆
➢ “全浮式”安装，当发动机工作时，活塞销、连杆小头和 活塞销座都有相对运动，这样，活塞销能在连杆衬套和活 塞销座中自由摆动，使磨损均匀。为了防止全浮式活塞销 轴向窜动刮伤气缸壁，在活塞销两端装有档圈，进行轴向 定位。由于活塞是铝活塞，而活塞销采用钢材料，铝比钢 热膨胀量大。为了保证高温工作时活塞销与活塞销座孔为 过渡配合。装配时，先把铝活塞加热到一定程度，然后再 把活塞销装入，这种安装方式应用较广泛。
气缸套视频
❖ ..\气缸.MPG
2. 曲轴箱
气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲箱 曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱： 上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润 滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳。 油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形 状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳 内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。 油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有 永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机 的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止 润滑油泄漏。
(3) 对置式
气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面 上，即左右两列气缸中心线的夹角 γ＝180°， 称为对置式。它的特点是高度小，总体布置方 便，有利于风冷。这种气缸应用较少。
基于MATLAB_SimMechanics的四缸内燃机曲柄连杆机构仿真和动力学分
图 7 活塞 1 和 2 的受力图
收稿日期 :20051128 收修改稿日期 :20060303 基金项目 :上海市重点学科建设项目资助 (T0502)
上海市教委项目 (05EZ30) 作者简介 :吴觉士 (1980- ) ,男 ,江苏南京人 ,汉族 ,硕士研究生
(上接第 33 页)
4 结论
从以上分析和仿真结果来看 , 混合驱动凸轮连杆 机构可以适应各种设计条件的限制 , 兼有凸轮机构和 连杆机构两者的效能 。由于凸轮轮廓的存在 , 增添了 凸轮机构所特有的多方面适应性 , 能够在一定的柔性 空间范围内精确实现成组的复杂轨迹 。混合驱动凸轮 连杆机构中使用的是凸轮摆杆机构 , 使得整个机构系 统的运转始终处于一个比较小的范围内 , 不但节省了 空间 ,而且每个杆可以比较容易的控制在压力角很小 的范围内进行运动 。另外 , 按照以上提供的方法进行 凸轮连杆机构的设计 ,还可以避免出现“奇异”位置 ,从 而增加了机构运行的可靠性 。本文对混合驱动凸轮连 杆机构的分析对以后动力学分析 、功率分配以及尺度 综合提供了重要的依据 。
使用 Simulink 里 的 输 出 模 块 以 矩 阵 的 形 式 ( 名 为
“simout5”) 输 出 到 MATLAB工 作 空 间 ; 在 活 塞 1 的
“Connecting2rod2clevel-1--piston-1
”运动副处添加
一个“JointSensor6 ”检测模块用来获得活塞 1 的受力 ,
SimMechanics模块组中包含下面几个子模块组 : 刚体模块组 该模块组包含刚体 ,机架和环境 设定 3 个模块 。 运动副模块组 提供了各种运动副的模块 ,如 回转副 、平面副等 ,可以用这些运动副来连接刚体 ,构 造所需的机构 。 约束与传动模块组 包含静力学约束的模块 , 如齿轮约束等 ,还有各种传动模块 。 检测与驱动模块组 通过检测模块可以得到机 构运行的信息 。驱动模块用来给机构添加动力 ,如力 (力矩) 或位移 (角位移) 等等 。 力元件模块组 力元件模块组提供模块用于在 刚体之间产生力或者转矩 。 辅助工具模块组 该模块允许在其他模块中添 加节点 ,或将信息转换成虚拟现实工具箱用的数据 。 SimMechanics建模方法同 Simulink建模相似 ,采用 拖动相应模块到工作区域 ,设定属性并将其连接起来 。 图 1 所示即为曲柄摇杆机构的 SimMechnics模型图 。 除了上述的常规建模方法之外 ,SimMechanics还 提供了一种更快捷的建模方法 ———将 CAD软件 Solid2 Works建成的三维模型转换成 SimMechanics模型 。通 过 CAD 转换器 ,转换成 XML格式的文件 , 然后通过 SimMechanics模型生成器生成 SimMechanics模型 。 下面通过对四缸内燃机的机构动力学分析来说明 如何通过用 CAD模型转换器将 CAD模型转换成 Sim2 Mechanics模型的建模方法来进行运动仿真 。
曲柄连杆机构-优质课件
2、活塞的选配要求有哪些？
1）活塞环的弹力检验 2）活塞环的漏光度检验 3）活塞环“三隙”的检验 端隙0.1----0.6mm 侧隙0.03---0.075mm 背隙0---0.35mm
5、连杆的检修 （1）连杆裂纹检修 （2）连杆大头内孔磨损检修：圆度和 圆柱度误差不大于0.025mm。 （3）连杆螺栓的检修 （4）连杆变形的检验： 弯曲、扭曲，用连杆校正仪进行。
3、飞轮的检修 （1）飞轮齿圈的检修：断齿或齿端耗损 严重，超过30℅或连续损坏4齿，应更换。 （2）飞轮工作平面的修整 飞轮工作平面的有严重烧蚀或磨损沟槽 深弃超过0.5mm,平面度误差为大于 0.2mm,飞轮厚度极限减薄量1mm。应更 换。
（3）飞轮螺栓孔的检修
小结： 作业： 1、曲轴的检修要求是什么？ 2、曲轴轴承的选配要求有哪些？修理 方法是什么？ 3、飞轮的检修方法是什么？
曲轴飞轮组的组成：曲轴、飞轮、扭转 减振器、皮带轮、正时齿轮等。 一、曲轴 曲轴的组成：
结构： 曲轴轴颈 平衡重 连杆轴颈 前端轴 后端轴
曲柄
曲拐
曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。
三、曲轴飞轮给的检修 曲轴的损伤：轴颈磨损、弯扭变形和裂 纹 1、曲轴的检修 （1）裂纹的检修：磁力探伤和染色法， 修复：细小裂纹可用磨削法。 （2）曲轴弯曲的检修：用百分表在V型 架上检测，用冷压校正和敲击校正。 （3）曲轴扭曲变形的检修：用百分表在 V型架上检测。用冷压校正和敲击校正。
3、连杆衬套的修配 (1)连杆衬套的更换：过 盈量0.1—0.2mm
4、活塞环的选配 （1）活塞环的损伤 磨损、弹性减弱和折断等。 （2）活塞环的选配 与气缸、活塞的修理尺寸一致，具有 规定的弹力，以保证气缸的密封性； 环漏光度、端隙、侧隙、和背隙应符 合原厂规定。
《曲柄连杆结构》课件
在泵中，曲柄连杆结构用于驱动活 塞进行往复运动，实现液体的吸入 和排出。
曲柄连杆结构的基本组成
01
02
03
曲轴
曲轴是曲柄连杆结构中的 关键部件，其形状通常为 弯曲的轴，具有曲拐或曲 轴臂。
连杆
连杆是连接活塞和曲轴的 部件，通常由钢或铸铁制 成，具有一定的长度和刚 度。
活塞
活塞是曲柄连杆结构中的 另一个关键部件，通常由 金属或合成材料制成，具 有一定的重量和尺寸。
特点
具有高效率、高可靠性、低维护 成本等优点，广泛应用于内燃机 、压缩机、泵等机械设备中。
曲柄连杆结构的应用领域
内燃机领域
曲柄连杆结构是内燃机中的核心 部分，用于将活塞的直线运动转 化为曲轴的旋转运动，从而输出
动力。
压缩机领域
在压缩机中，曲柄连杆结构用于驱 动活塞往复运动，从而实现对气体 的压缩。
结构设计优化
总结词
结构设计优化是提高曲柄连杆工作性能的重要手段，通过对曲柄连杆的结构进行优化设计，可以减小应力集中、 提高疲劳强度和降低振动。
详细描述
结构设计优化主要包括对曲柄连杆的形状、尺寸和连接方式等进行优化设计。通过改变曲柄连杆的形状和尺寸， 可以改善应力分布，减小应力集中；通过优化连接方式，可以提高曲柄连杆的刚度和稳定性。
表面处理工艺需要根据曲柄连杆的工作条件和使用要求进行选择和优化，以确保其性能和使 用寿命。
06
曲柄连杆的应用实例
内燃机中的曲柄连杆机构
总结词
内燃机中的曲柄连杆机构是实现能量转换的 核心部件，通过曲柄连杆机构将活塞的往复 运动转化为旋转运动，从而输出动力。
详细描述
内燃机中的曲柄连杆机构由曲轴、连杆和活 塞组成，通过曲轴的旋转运动带动连杆转动 ，连杆推动活塞在气缸内往复运动，完成吸 气、压缩、做功和排气四个冲程，实现内燃 机的运转。
《曲柄连杆机构》PPT课件
精选课件ppt
17
火花塞布置在燃 烧室中央，火焰 行程短，燃烧速 率高；充气效率 高。
富康、桑塔纳、 夏利等轿车。
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18
优点：结构简单、紧凑、 散热面积小，热损失 小，在压缩终了时能 形成挤气涡流，进气 阻力小。
缺点：但火焰的传播距 离较长，存在着较大 的激冷面积，对HC排 放不利。
恒范钢片式活塞的结 构特点就是这样的，由 于恒范钢为含镍33%～ 36%的低碳铁镍合金， 其膨胀系数仅为铝合金 的1/10，而销座通过恒 范钢片与裙部相连，牵 制了裙部的热膨胀变形 量。
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31
6、活塞在工作时的保护措施
（1）在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性； 主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。
的旋转速度又很高，活塞往复运动的线
速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧
废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐
蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连
杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受
高温、高压、高速和化学腐蚀作用。
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6
气缸体的检测与维修
一、气缸体的构造 二、气缸盖和气缸衬垫 三、油底壳 四、气缸体的检查与维修
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32
精选课件ppt
33
二 活塞环
汽环——密封和导 热；
油环——布油和刮 油的作用，下行时刮 除汽缸壁上多余的机 油，上行时在汽缸壁 上铺涂一层均匀的油 膜。还能起到封汽的 辅助作用。
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34
工作条件
活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的 条件下工作，尤其是第一道环最为困难。活塞环工 作时受到汽缸中高温高压燃汽的作用，温度很高(特 别是第一道环温度可高达600K)，活塞环在汽缸内 随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质， 使环的润滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而 磨损严重。
曲柄连杆机构matlab课程设计
曲柄连杆机构matlab课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解曲柄连杆机构的基本原理与运动特性；2. 掌握利用MATLAB软件进行曲柄连杆机构的运动仿真与分析；3. 学会结合实际工程案例，运用所学知识解决曲柄连杆机构的相关问题。
技能目标：1. 能够运用MATLAB软件构建曲柄连杆机构的模型；2. 能够对曲柄连杆机构进行运动分析，并绘制出相应的运动轨迹图；3. 能够根据分析结果，优化曲柄连杆机构的结构参数。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械原理及MATLAB软件的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重理论与实践相结合；3. 增强学生的团队协作意识，提高沟通与表达能力。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论知识与实践技能的结合。
通过本课程的学习，使学生能够掌握曲柄连杆机构的基本原理，运用MATLAB软件进行运动仿真与分析，培养解决实际工程问题的能力。
同时，课程强调团队合作，提升学生的综合素质，为将来的学术研究和职业发展打下坚实基础。
二、教学内容1. 曲柄连杆机构基本原理：介绍曲柄连杆机构的类型、特点及其在工程中的应用，重点讲解其运动学及动力学原理。
教材章节：第二章 曲柄连杆机构2. MATLAB软件操作：讲解MATLAB软件的基本操作，包括界面、常用命令、数据类型等，为后续运动仿真打下基础。
教材章节：第一章 MATLAB基础3. 曲柄连杆机构建模与仿真：教授如何使用MATLAB软件构建曲柄连杆机构的模型，进行运动仿真，分析运动特性。
教材章节：第三章 曲柄连杆机构建模与仿真4. 结构参数优化：介绍曲柄连杆机构结构参数对运动性能的影响，教授如何运用MATLAB软件进行参数优化。
教材章节：第四章 曲柄连杆机构优化设计5. 实际工程案例：分析典型曲柄连杆机构在实际工程中的应用，结合MATLAB软件进行案例分析，提高学生解决实际问题的能力。
教材章节：第五章 曲柄连杆机构工程应用案例教学内容安排与进度：共分为五个阶段，每个阶段2学时，共计10学时。
matlab曲柄连杆机构分析讲课讲稿
m a t l a b曲柄连杆机构分析clear;clc;n=750;l=0.975;R=0.0381;h=0.2;omiga=n.*pi/30;tmax=2.*pi/omiga;t=0:0.001:tmax; %计算曲柄转一圈的总t值alpha1=atan((h+R.*sin(omiga.*t))./sqrt(l.*l-(h+R.*sin(omiga.*t))))+pi;alpha1p=-(R.*omiga.*cos(omiga.*t))./(l.*cos(alpha1));vb=-R.*omiga.*sin(omiga.*t)+R.*omiga.*cos(omiga.*t).*tan(alpha1);ab=-R.*omiga.^2.*cos(omiga.*t)-(R.*omiga.*cos(omiga.*t)).^2./(l.*(cos(alpha1)).^3)-R.*omiga.^2.*sin(omiga.*t).*tan(alpha1);subplot(1,2,1);plot(t,vb);title('曲柄滑块机构的滑块v-t图');xlabel('时间t(曲柄旋转一周)');ylabel('滑块速度v');grid on;subplot(1,2,2);plot(t,ab);title('曲柄滑块机构的滑块a-t图');xlabel('时间t(曲柄旋转一周)');ylabel('滑块加速度a');grid on;%下面黄金分割法求滑块的速度与加速度最大值epsilon=input('根据曲线初始区间已确定，请输入计算精度epsilon(如输入0.001):');a=0;b=0.04; %初始区间n1=0; %n1用于计算次数a1=b-0.618*(b-a);y1=-R.*omiga.*sin(omiga.*a1)+R.*omiga.*cos(omiga.*a1).*tan(alpha1);a2=a+0.618*(b-a);y2=-R.*omiga.*sin(omiga.*a2)+R.*omiga.*cos(omiga.*a2).*tan(alpha1);while abs(a-b)>=epsilonif y1<=y2b=a2;a2=a1;y2=y1;a1=b-0.618*(b-a);y1=-R.*omiga.*sin(omiga.*a1)+R.*omiga.*cos(omiga.*a1).*tan(alpha1);elsea=a1;a1=a2;y1=y2;a2=a+0.618*(b-a);y2=-R.*omiga.*sin(omiga.*a2)+R.*omiga.*cos(omiga.*a2).*tan(alpha1);endn1=n1+1;endvbm1=omiga*(a+b)/2;disp(['经过',num2str(n1),'次计算,用黄金分割法找到速度最大值对应的wt是:', num2str(vbm1),'弧度。
《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。
曲柄连杆机构讲义ga
曲轴转速愈高，往复惯性质量和旋转惯性质量
愈大，则往复惯性力与离心力愈大，惯性力使曲 柄连杆机构的各零件和所有轴颈（轴承）受周期 性变化的附加负荷，加快磨损。若不加以平衡， 惯性力传到气缸体外，引起发动机的振动。
Pj
精选ppt
7
3、 离心惯性力PC：旋转机件的圆周运动产生离心 惯性力，方向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承 与周颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。
Pc
精选ppt
3、 离心惯性力PC： 8
4、摩擦力F：指相互运动件之间的摩擦力，它是造 成配合表面磨损的根源。
F
精选ppt
4、摩擦力F：
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五、总结：
隧道式
结构紧凑、刚度和强度 好。难加工、工艺性差、 曲轴拆卸不方便。
负荷较大的柴 油机上 。
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2、按冷却方式分：
（1）水冷式：气缸体内铸有冷却水套 （2）风冷式：气缸体外铸有散热片
冷却水
水冷发动机和气缸盖
散热片
风冷发动机的气缸体和气缸盖
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3、按镶缸套方式分：
（1）干式缸套：图（a）所示，不直接与冷却水接触，薄壁 （1-3mm），过盈压配在气缸体内孔中。
0.050.15mm （轴向定位）
上部凸肩顶面高出气缸体顶面0.050.15 mm，这样紧固缸盖时，可将
气缸套
（径向定位）
缸垫压得更紧，以密封燃气。
水套
优点：气缸套冷却好；制造成本低； 气缸体铸造工艺性好。
气缸体
缺点： 气缸体刚性差，容易变形， 易漏气、漏水；缸心距增加，曲轴易
《曲柄连杆机构的分解与测量》课件
设计原因
• 根据课程改革，打破以知识传授为主要特征的传 统学科课程模式，转变为以工作任务为中心的理 实一体化教学课程内容，并让学生在完成具体项 目的过程中学会完成相应工作任务，并构建相关 理论知识，发展职业能力。同时又充分考虑了中 等职业教育对理论知识学习的需要，并融合了相 关职业资格等级标准对知识、技能和职业素养的 要求 。
第五章 曲轴连杆机构的维修
一般：活塞环的三隙是上环大于下环，柴油 机环大于汽油机环、汽缸直径大的环大于直径小 的环、发动机压缩比大的环大于压缩比小的环。
第五章 曲轴连杆机构的维修
三、活塞销的选配
1、活塞销的耗损 2．活塞销的选配 发动机大修时，一般应更换活塞销，选配 标准尺寸的活塞销，为小修留有余地。 选配活塞销的原则：同一台发动机应选用 同一厂牌、同一修理尺寸的成组活塞销，活 塞销表面应无任何锈蚀和斑点。
设计原因?根据课程改革打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式转变为以工作任务为中心的理实一体化教学课程内容并让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务目的过程中学会完成相应工作任务并构建相关理论知识发展职业能力
项目五 汽车曲柄连杆机构的检修
任务1 曲柄连杆机构的分解与测量 课时 3
主讲： 李博
第五章 曲轴连杆机构的维修
校正弯曲时，将弯曲的连杆臵入专用的压器， 弯曲的凸起部位朝上，在正丝杠的部位加入垫块， 扳丝杠使连杆产生反向变形并停留一定时间，待金 属组织稳定后再卸下，检查连杆的回位量，直至连 杆校正至合格为止。
第五章 曲轴连杆机构的维修
2、连杆衬套的修复
在更换活塞销的同时，必须更换连杆衬套，以 恢复其正常配合。新衬套的外径应与小端承孔有 0.10～0.20mm的过盈，以防止衬套在工作中发生转 动。过盈量也不可过大，否则会在压装时将衬套压 裂。 选择新衬套时，可用量具分别测量连杆小端承 孔内径和衬套外径，其差值便是衬套的加工余量。 通常多用经验法进行判断，在衬套压装前先将 其与活塞销试配，如能勉强套入活塞销则为合适。 如套不进或套入感觉松旷，表示其加工余量过大或 过小，均应重新选用衬套。
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m a t l a b曲柄连杆机构分析clear;clc;n=750;l=0.975;R=0.0381;h=0.2;omiga=n.*pi/30;tmax=2.*pi/omiga;t=0:0.001:tmax; %计算曲柄转一圈的总t值alpha1=atan((h+R.*sin(omiga.*t))./sqrt(l.*l-(h+R.*sin(omiga.*t))))+pi;alpha1p=-(R.*omiga.*cos(omiga.*t))./(l.*cos(alpha1));vb=-R.*omiga.*sin(omiga.*t)+R.*omiga.*cos(omiga.*t).*tan(alpha1);ab=-R.*omiga.^2.*cos(omiga.*t)-(R.*omiga.*cos(omiga.*t)).^2./(l.*(cos(alpha1)).^3)-R.*omiga.^2.*sin(omiga.*t).*tan(alpha1);subplot(1,2,1);plot(t,vb);title('曲柄滑块机构的滑块v-t图');xlabel('时间t(曲柄旋转一周)');ylabel('滑块速度v');grid on;subplot(1,2,2);plot(t,ab);title('曲柄滑块机构的滑块a-t图');xlabel('时间t(曲柄旋转一周)');ylabel('滑块加速度a');grid on;%下面黄金分割法求滑块的速度与加速度最大值epsilon=input('根据曲线初始区间已确定，请输入计算精度epsilon(如输入0.001):');a=0;b=0.04; %初始区间n1=0; %n1用于计算次数a1=b-0.618*(b-a);y1=-R.*omiga.*sin(omiga.*a1)+R.*omiga.*cos(omiga.*a1).*tan(alpha1);a2=a+0.618*(b-a);y2=-R.*omiga.*sin(omiga.*a2)+R.*omiga.*cos(omiga.*a2).*tan(alpha1);while abs(a-b)>=epsilonif y1<=y2b=a2;a2=a1;y2=y1;a1=b-0.618*(b-a);y1=-R.*omiga.*sin(omiga.*a1)+R.*omiga.*cos(omiga.*a1).*tan(alpha1);elsea=a1;a1=a2;y1=y2;a2=a+0.618*(b-a);y2=-R.*omiga.*sin(omiga.*a2)+R.*omiga.*cos(omiga.*a2).*tan(alpha1);endn1=n1+1;endvbm1=omiga*(a+b)/2;disp(['经过',num2str(n1),'次计算,用黄金分割法找到速度最大值对应的wt是:', num2str(vbm1),'弧度。
'])a=0.04;b=0.08;%初始区间变化，对应的函数取负即可n1=0; %n1用于计算迭代次数a1=b-0.618*(b-a);y1=-(-R.*omiga.*sin(omiga.*a1)+R.*omiga.*cos(omiga.*a1).*tan(alpha1));a2=a+0.618*(b-a);y2=-(-R.*omiga.*sin(omiga.*a2)+R.*omiga.*cos(omiga.*a2).*tan(alpha1));while abs(a-b)>=epsilonif y1<=y2b=a2;a2=a1;y2=y1;a1=b-0.618*(b-a);y1=-(-R.*omiga.*sin(omiga.*a1)+R.*omiga.*cos(omiga.*a1).*tan(alpha1));elsea=a1;a1=a2;y1=y2;a2=a+0.618*(b-a);y2=-(-R.*omiga.*sin(omiga.*a2)+R.*omiga.*cos(omiga.*a2).*tan(alpha1));endn1=n1+1;endvbm2=omiga*(a+b)/2;disp(['经过',num2str(n1),'次计算,找到的另一个速度最大值对应的w是:',num2str(vbm2),'弧度。
'])disp(['两个速度最大值点相差是:',num2str(vbm2-vbm1),'弧度(即',num2str(180*(vbm2- vbm1)/pi),'度)。
'])a=0.02;b=0.06;%对应的函数取负即可n1=0; a1=b-0.618*(b-a);y1=-(-R.*omiga.^2.*cos(omiga.*a1)-(R.*omiga.*cos(omiga.*a1)).^2./(l.*(cos(alpha1)).^3)-R.*omiga.^2.*sin(omiga.*a1).*tan(alpha1));a2=a+0.618*(b-a);y2=-(-R.*omiga.^2.*cos(omiga.*a2)-(R.*omiga.*cos(omiga.*a2)).^2./(l.*(cos(alpha1)).^3)-R.*omiga.^2.*sin(omiga.*a2).*tan(alpha1));while abs(a-b)>=epsilonif y1<=y2b=a2;a2=a1;y2=y1;a1=b-0.618*(b-a);y1=-(-R.*omiga.^2.*cos(omiga.*a1)-(R.*omiga.*cos(omiga.*a1)).^2./ (l.*(cos(alpha1)).^3)-R.*omiga.^2.*sin(omiga.*a1).*tan(alpha1));elsea=a1;a1=a2;y1=y2;a2=a+0.618*(b-a);y2=-(-R.*omiga.^2.*cos(omiga.*a2)-(R.*omiga.*cos(omiga.*a2)).^2./ (l.*(cos(alpha1)).^3)-R.*omiga.^2.*sin(omiga.*a2).*tan(alpha1));endn1=n1+1;enddisp(['经过',num2str(n1),'次计算,找到的加速度最大值对应的w是:',num2str(omiga*(a+b)/2)])disp(['速度最大值点与加速度最大值相差的wt是:',num2str((omiga*(a+b)/2)-vbm1),'弧度。
'])曲柄连杆机构动力学分析图clear;clc;close all;n=750;h=0.2;f=0.15;g=9.8;l=0.975;m2=3.8;R=0.0381;m1=2.1;m3=2.1*2.3;omega=n*pi/30;tmax=2*pi/omega;t=linspace(0,tmax,100);%计算曲柄转一周的总t值for n=1:100alpha1(n)=atan((h+R.*sin(omega.*t(n)))./sqrt(l.*l-(h+R.*sin(omega.*t(n)))))+pi;alpha1p(n)=-(R.*omega.*cos(omega*t(n)))./(l.*cos(alpha1(n)));%alpha1的一阶导数alpha1pp(n)=(R.*omega.^2.*sin(omega.*t(n))+l.*sin(alpha1(n)).*alpha1p(n).^2)./ (l.*cos(alpha1(n)));%alpha1的二阶导数xA=R.*cos(omega*t(n)); yA=R.*sin(omega*t(n));xApp=-R.*omega.^2.*cos(omega.*t(n));yApp=-R.*omega.^2.*sin(omega.*t(n)); %曲柄末端A的加速度x1=xA/2; y1=yA/2;x1pp=xApp./2;y1pp=yApp./2; %曲柄质心的加速度xBpp=xApp-l*(alpha1pp(n).*sin(alpha1(n))+alpha1p(n).^2.*cos(alpha1(n)));yBpp=0; %刀头(滑块)B的加速度x2=xA+l.*cos(alpha1(n))./2;y2=yA+l.*sin(alpha1(n))./2;x2pp=xApp-l*(alpha1pp(n).*sin(alpha1(n))+alpha1p(n).^2.*cos(alpha1(n)))./2;y2pp=yApp+l*(alpha1pp(n).*cos(alpha1(n))-alpha1p(n).^2.*sin(alpha1(n)))./2;%连杆质心的加速度%对于曲柄m1有方程% Ox-m1.*x1pp+Ax=0% Oy-m1.*y1pp+Ay-m1.*g=0% M-Ay.*xA-Ax.*yA+m1.*g.*x1+m1.*y1pp.*x1+m1.*x1pp*y1=0 %对于连杆m2有方程% -Ax+Bn.*cos(alpha1)+Bt.*cos(alpha1+pi/2)-m2.*x2pp=0% -Ay+Bn.*sin(alpha1)+Bt.*sin(alpha1+pi/2)-m2.*y2pp-m2.*g=0 % Bt.*l+m2.*(g+y2pp).*(x2-xA)+m2.*x2pp.*(y2-yA)=0%对于刀头(滑块)m3有方程% -f.*N+Bn.*cos(alpha1-pi)-Bt.*cos(alpha1-pi/2)-m3.*xBpp=0% N-m3.*g+Bn.*sin(alpha1-pi)+Bt.*sin(alpha1-pi/2)=0% 8个方程，未知数也有Ox,Oy,Ax,Ay,Bn,Bt,N,M共8个A=[1,0,1,0,0,0,0,0;0,1,0,1,0,0,0,0;0,0,-yA,-xA,0,0,0,1;0,0,-1,0,cos(alpha1(n)),cos(alpha1(n)+pi/2),0,0;0,0,0,-1,sin(alpha1(n)),sin(alpha1(n)+pi/2),0,0;0,0,0,0,0,l,0,0;0,0,0,0,cos(alpha1(n)-pi),-cos(alpha1(n)-pi/2),-f,0;0,0,0,0,sin(alpha1(n)-pi),sin(alpha1(n)-pi/2),1,0];B=[m1.*x1pp;m1.*y1pp+m1.*g;-m1.*g.*x1-m1.*y1pp.*x1-m1.*x1pp*y1;m2.*x2pp;m2.*y2pp+m2.*g;-m2.*(g+y2pp).*(x2-xA)-m2.*x2pp.*(y2-yA);m3.*xBpp;m3.*g];X=A\B; %X向量的顺序为Ox,Oy,Ax,Ay,Bn,Bt,N,MXT(n,:)=X‘; %将N转置后以行向量形式存入矩阵XT中Bn(n)=X(5);Bt(n)=X(6);N(n)=X(7);%为求滑块最大惯性力Qm从XT中取出的Bn、Bt及N值 Q(n)=Bn(n)*cos(alpha1(n)-pi)-Bt(n)*cos(alpha1(n)-pi/2)-f*N(n);endfor k=1:8subplot(3,3,k);plot(t,XT(:,k));grid on;endsubplot(3,3,9);plot(t,Q);title('Q_B-t曲线');grid on;Qm=max(Q);tm=t(find(Q==Qm));wtm=omega*tm;%找出滑块最大惯性力Qm及对应的时间t和弧度wtdisp([‘当t=’,num2str(tm),‘即wt=’,num2str(wtm),‘时，滑块B达到最大惯性力 Qm=',num2str(Qm),'。