四连杆机构运动分析（精选7篇）
四连杆机构运动分析 篇1
吉林电子信息职业技术学院
毕业论文（设计）
题 目： 四连杆机构运动与仿真 系 部： 电气工程学院 专业班级： 14机电15班 指导教师： 田军 姓 名： 周云鹏
目录
摘要..............................................................4 第1章 连杆机构...................................................5
1.1 四杆机构的基本形式.........................................5 1.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件...............................6 1.3 铰链四杆机构的演化..........................................7 第2章 四杆机构的基本特性........................................10
2.1 四杆机构的极位............................................10 2.2 四杆机构从动件的急回特性..................................10 2.3 连杆机构的传力特性........................................10 2.4 死点位置..................................................11 第3章 四连杆的三维造型..........................................12
3.1 机架的三维造型............................................12 3.2 连架杆1的三维造型........................................14 3.3 连架杆2的三维造型........................................17 3.4 连杆的三维造型............................................17 第4章 四连杆的虚拟装配..........................................19
4.1 进入装配模块..............................................19 4.2 添加组件机架..............................................19 4.3 装配连架杆1...............................................20 4.4 装配连架杆2...............................................22 4.5 装配连杆..................................................22 第5章 四连杆机构的运动仿真.....................................26
5.1 新建仿真..................................................26 5.2 新建连杆..................................................27 5.3 创建运动副................................................28 第6章 四连杆的运动仿真分析.....................................31
6.1 运动副图表分析............................................31 6.2 死点位置..................................................34
结 论...........................................................36 致 谢...........................................................37 参考文献.........................................................38
摘要
四连杆机构是由低副（转动副）联接而成的机构，其主要特点是：由于低副为面接触，压强低、磨损量少，而且构成运动副的表面是圆柱面或，制造方便，容易获得较高精度；又由于这类机构容易实现常见的转动、移动及其转换，所以获得广泛应用。
本课题详细的介绍了四杆机构的基本形式、铰链四杆机构中曲柄存在的条件、铰链四杆机构的演化、四杆机构的基本特性，以及使用UG对四连杆机构进
行三维造型、虚拟装配及运动仿真的方法。
关键字： 四连杆 装配 仿真
第1章 连杆机构
1.1 四杆机构的基本形式
铰链四杆机构
所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是四杆机构的基本形式，其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。选定其中一个构件作为机架之后，直接与机架链接的构件称为连架杆，不直接与机架连接的构件称为连杆，能够做整周回转的构件被称作曲柄，只能在某一角度范围内往复摆动的
构件称为摇杆。在铰链四杆机构中，有的连架杆能做整周转动，有的则不能，两构件的相对回转角为360 º的转动副称为整转副。整转副的存在是曲柄存在的必要条件，按照连架杆是否可以做整周转动，可以将其分为三种基本形式，即曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构的两个连架杆中若一个为曲柄，另一杆为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构的功能是：将转动转换为摆动，或将摆动转换为转动。
图 1-1 铰链四杆机构
(2)双曲柄机构
铰链四杆机构的两个连架杆若都是曲柄，则为双曲柄机构。在双曲柄机构中，常见的还有正平行四边形机构（又称正平行双曲柄机构）和反平行四边形机构（又称反平行双曲柄机构）。双曲柄机构的功能是：将等速转动转换为等速同向、不等速同向、不等速反向等多种转动。
图1-2平行四边形机构 图 1-3 双摇杆机构
双摇杆机构
铰链四杆机构的两个连架杆都是摇杆，则称为双摇杆机构。双摇杆机构的功能是：将一种摆动转换为另一种摆动。
图 1-4 双摇杆机构 图1-5 鹤式起重机
1.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件
在铰链四杆机构中，有的连架杆能做整周转动，有的则不能。两构件的相对回转角为360º的转动副为整转副。整转副的存在条件是曲柄存在的必要条件，而铰链四杆机构三种基本形式的区别在于机构中是否存在曲柄和有几个曲柄，为此，需要明确整转副和曲柄存在的条件。
（1）整转副存在的条件——长度条件
铰链四杆机构中有四个转动副，其能否做整周转动，取决于四构件的相对长度。在铰链四杆机构中，若最长构件长度lmax与最短构件长度lmin之和小于或等于其余两构件长度之和（其余两构件长度分别为l1、l2）,则该机构中必存在整转副，且最短构件两端的转动副为整转副。即整转副存在的长度条件为
lmax+lmin<=l1+l2 反之，若lmax+lmin>l1+l2，则机构中没有整转副。（2）曲柄存在的条件
最短构件与最长构件长度之和小于或等于其余两构件长度之和。连架杆与机架两构件中必有一个是四构件中的最短杆。铰链四杆机构基本类型的判别方法
在铰链四杆机构中最短构件与最长构件长度之和小于或等于其余两构件长度之和时：
a．取最短构件相邻的构件作为机架，则该构件为曲柄摇杆机构； b．若取最短构件作为机架，则该机构为双曲柄机构；
c．若取对短构件对面的构件作为机架，则该机构为双摇杆机构。②当对短构件与最长构件长度之和大于其余两构件长度之和时，则不论取那个构件作为机架，机构均为双摇杆机构。1.3 铰链四杆机构的演化
在实际应用中还广泛采用者滑块四杆机构，它是由铰链四杆机构演化而来的，含有移动副的四杆机构，称为滑块四杆机构，常用的有曲柄滑块机构，导杆机构，摇块机构和定块机构几种形式。
（1）曲柄滑块机构
在如图所示的曲柄摇杆机构中，当曲柄1绕轴A转动时，铰链C将往复摆动。设将摇杆3做成滑块形式，并使其沿原话导轨往复移动，显然其运动性质并未发生改变；但此时铰链四杆机构已演化为曲线导轨的曲柄滑块机构。于是铰链四杆机构将变为常见的曲柄滑块机构。
曲柄转动中心至滑块导路的距离e，称为偏距，若e=0则将其称为对心曲柄滑块机构；若e≠0则将其称为偏心曲柄滑块机构。
设构件AB的长度为l1,构件BC的长度为l2，则保证杆AB杆成为曲柄的条件是：l1+e≤l2。
曲柄滑块机构用于转动与往复移动之间的运动转换，广泛应用于内燃机、空气压缩机、冲床和自动送料机等机械设备中。
曲柄滑块机构中，若取不同构件作为机架，则该机构将演化为定块机构、摇块机构或导杆机构等。
图 1-6 四连杆机构的演化
（a）曲柄摇杆机构；（b）曲柄滑块机构；（c）导杆机构
（2）定块机构
在图所示曲柄滑块机构中，如果将滑块作为机架，则曲柄滑块机构便演化为定块机构。
（3）摇块机构，如图所示曲柄滑块机构中若取2为固定构件，则可得摇块机构，这种机构广泛用于液压驱动装置中。
（4）导杆机构
如图所示曲柄滑块机构中，若取构件1作为机架，则曲柄滑块机构便演化为导杆机构。机构中构件4称为导杆，滑块3相对导杆滑动，并和导杆一起绕A点转动，一般取连杆2为原动件。当l1＜l2时，构件2和构件4都能做整周转动，此机构称为转动导杆机构。
当l1＞l2时，构件2能做整周转动，构件4只能在某一角度内摆动，则该机构成为摆动导杆机构。
连杆机构机传动特点
1.连杆机构中的运动副一般均为低副，因为低副两元素为面接触，故在传递同样载荷的条件下，两元素间的压强较小，可以承受较大的载荷，而且几何形状简单便于加工制造。
2.在连杆机构中，但原动件以同样的运动规律运动时，如果改变各构件的相对长度关系，便可使从动件得到不同的运动规律。
3.在连杆机构中，连杆上不同点的轨迹是不同形状的曲线（特称为连杆曲线），而且随着各构件相对长度关系的改变，这些连杆曲线的形状也将改变，从而可以得到各种不同形状的曲线，可以利用这些曲线来满足不同轨迹的要求。
4．连杆机构还可以方便的用来达到增力、扩大行程和实现较远距离的传动等目的。
第2章 四杆机构的基本特性
2.1 四杆机构的极位
曲柄摇杆机构、摆动导杆机构和曲柄滑块机构中，当曲柄为原动件作整周连续转动时，从动件做往复摆动或往复移动的左右两个极限位置称为极位。2.2 四杆机构从动件的急回特性
如图示,四杆机构从动件的回程所用时间小于工作行程所用的时间，称为该机构急回特性。
图 2-1 曲柄摇杆机构的急回特性
急回特性用行程速比系数K表示极位夹角θ—— 从动摇杆位于两极限位置时，原动件两位置所夹锐角。θ越大，K越大，急回特性越明显。急回特性能满足某些机械的工作要求，如牛头刨床和插床，工作行程要求速度慢而均匀以提高加工质量，空回行程要求速度快以缩短非工作时间，提高工作效率。2.3 连杆机构的传力特性
传动角与压力角：如图示在机构处于某一定位置时，从动件上作用力与作用点绝对速度方向所夹的锐角α称为压力角。压力角的余角γ（γ=90 º-α）作为机构的传力特性参数，故称为传动角。
在四杆机构运动过程中，压力角和传动角是变化的，为使机构具有良好的传力特性应使压力角越小越好，传动角越大越好。
通常规定： αmax ≤ [α] —— 许用压力角
或 γmin ≤ [γ] —— 许用传动角
最小传动角γmin 出现的位置： 曲柄与机架的两个共线位置，如图示同理，曲柄滑块机构最小传动角出现在曲柄与导路垂直位置。
图 2-2 连杆机构的传力特性
2.4 死点位置
当机构在运动过程中，出现传动角为零时（或压力角为90°），由于Pt = 0，则无论P力多大，均不能驱动从动件运动。这种“顶死”的现象称为机构的死点位置。死点出现在两类机构中:(1)曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构和曲柄导杆机构中，作往复运动的构件为主动件时，曲柄与连杆共线位置会出现死点。
(2)平行四边形机构中,当主动曲柄与机架共线时，连杆也与输出曲柄与机架重合，从动件曲柄上传动角等于零，它将可能朝两个方向转动，也称为死点位置。
第3章 四连杆的三维造型
3.1 机架的三维造型
打开UG5.0，新建文件。点击新建按钮，系统弹出文件新建对话框。在名称文本框中输入文件名称jijia；单击确定，进入建模环境。
图 3-1 新建对话框
单击长方体按钮输入长度10，宽度288，高度20。
图3-2 特征工具栏
图3-3 长方体对话框
图3-4 新建长方体
选择边倒圆按钮，输入半径10，在长方体两边倒圆。
图 3-5 特征操作工具栏
图 3-6 边倒圆对话框
图 3-7边倒圆后的长方体
选择圆柱体按钮，在长方体两边建立两个圆柱凸台，输入高度5，圆的直径20
图 3-8 圆柱对话框
图 3-9 在两端加圆柱体凸台
选择圆柱体按钮，在凸台上建立两个圆形孔。
图 3-10 机架
3.2 连架杆1的三维造型
新建文件系统弹出文件新建对话框。在名称文本框中输入文件名称lianjiagan；单击确定，进入建模环境。
图 3-11 新建对话框
单击长方体按钮，输入长度10，宽度200，高度20，单击确定按钮。
图 3-12 长方体对话框
单击边倒圆按钮，在长方体两边倒圆，半径输入10。
图 3-13 边倒圆后的长方体
在一端建立凸台，高度20，直径10。如图4-14
图 3-14在一端建立凸台
在另一端建立一个直径20高度为5的圆柱体，在圆柱体上面建立凸台，直径10，高度15。
图 3-15建立凸台
图3-16 连架杆1 3.3 连架杆2的三维造型
1、新建文件系统弹出文件新建对话框。在名称文本框中输入文件名称lianjiagan；单击确定，进入建模环境。
2、单击长方体按钮，输入长度10，宽度112，高度20，单击确定按钮。
3、单击边倒圆按钮，在长方体两边倒圆，半径输入10。
4、在一端建立凸台，高度20，直径10。
在另一端建立一个直径20高度为5的圆柱体，在圆柱体上面建立凸台，直径10，高度15。
图 3-17 连架杆2 3.4 连杆的三维造型
新建文件，系统弹出文件新建对话框，在名称文本框中输入名称liangan，单击确定，进入建模环境。
图 3-18 新建对话框
单击长方体按钮，输入长度10，宽度208，高度20，单击确定。
图 3-19 长方体对话框
选择边倒圆按钮，在两边倒圆，输入半径10。
图 3-20 边倒圆后的长方体
在两边建立两个直径10的孔。
图 3-21 连杆
第4章 四连杆的虚拟装配
4.1 进入装配模块
1．启动UG NX，新建一个文件。2．单击【标准】工具栏中的配】命令，进入装配模块。4.2 添加组件机架
在菜单栏中选择【装配】【组件】【添加组件】命令，或者单击装配工具栏中的按钮，弹出【添加组件】对话框，如图所示。单击
按钮，弹出【部
按钮，按钮，在弹出的下拉菜单中选择【装件名】对话框，根据组件的存放路径选择组件机架jijia.prt，单击返回到【添加组件】对话框设置定位为“绝对原点”，单击定位于原点，结果如图所示。
按钮，将实体
图 4-1 添加组件对话框
图4-2 添加机架
4.3 装配连架杆1 以“配对”的定位方式打开连架杆1组件lianjiagan1.prt，单击钮进入配对条件对话框。
按
图4-3 配对条件对话框
单击配对按钮面，单击确定按钮。
单击按钮选择图5-6所示的红色的面，再选中如图5-7所示的红色的面，最后得到如图5-8所示
选择如图5-4所示红色的面，再选中如图5-5所示红色的单击确定按钮
图 4-4装配关系
图 4-5装配关系
图 4-6装配关系
图 4-7装配关系
图 4-8 装配连架杆1
4.4 装配连架杆2 同装配连架杆1，以“配对”方式打开连架杆2组件lianjiagan2.prt，单击按钮，装配结果如图5-9所示。
图 4-9 装配连架杆2 4.5 装配连杆
同装配连架杆（1）/(2)一样以“配对”方式打开连杆组件liangan.prt，单击按钮，进入配对条件对话框如图所示，单击配对类型里面的配对按钮，选择如图5-11所示的红色的面，再选中如图5-12所示的红色的面，单击按钮，再单击中心
按钮，选择如图5-13所示的红色的面，再选中如
按钮，再单击
按钮，选择如图5-15所按钮，再单击
按图5-14所示的红色的面，单击示红色的面，再选中如图5-16所示红色的面单击钮，得到最终装配图如图5-17所示。
图 4-10 “配对条件”对话框
图 4-11装配关系
图 4-12装配关系
图 4-13装配关系
图 4-14装配关系
图 4-15装配关系
图 4-16装配关系
图 4-17 完成的装配图
第5章 四连杆机构的运动仿真
四连杆机构的运动分析，就是对机构上的某点的位移、轨迹、速度、加速度进行分析，根据原动件的运动规律，求解出从动件的运动规律。四连杆机构的运动设计方法有很多，传统的有图解法、解析法和实验法。
通过UG NX软件，对四连杆机构进行三维建模，通过预先给定尺，之后建立相应的连杆、运动副及运动驱动，对建立的运动模型进行运动学分析，给出构件上某点的运动轨迹及速度和加速度变化的规律曲线，用图形和动画来模拟机构的实际运动过程，这是传统的分析方法所不能比拟的。
运动仿真是基于时间的一种运动形式，即在指定的时间段中运动，UG的仿真分析过程分3个阶段进行：前处理(创建连杆、运动副和定义运动驱动)；求解(生成内部数据文件)；后处理(分析处理数据，并转化成电影文件、图表和报表文件)。5.1 新建仿真
打开运动导航器，在文件名上右击新建仿真，选择动力学，单击确定按钮
图 5-1 运动导航器
图 5-2 环境对话框
5.2 新建连杆
单击按钮，打开新建连杆对话框，如图所示
图 5-3连杆对话框
选中连杆1，点击杆loo2，再选中连杆3点击建连杆loo4，最后单击取消。
打开运动导航器
在运动导航器里面可以看到新建的四个连杆，在连杆4上面右击选择固定连杆，把连杆4设置成固定的。如图所示
创建连杆loo1，再选中连杆2点击
创建连杆loo3，再选中连杆4点击
创建连
创
图 5-4 运动导航器中显示的连杆 图 5-5 固定连杆loo4 5.3 创建运动副
考虑到连杆与连杆之间考旋转副连接均作，将建立4个运动副，其中有2个运动副固定，为了使4个连杆的运动有连贯性，必须在创建运动副时，在各连杆之间建立联系，使各部件运动结成一个整体。
单击打开创建运动副对话框，如图所示，选择连杆1，创建旋转副指定
按钮创建旋转副。驱动类型为恒定初速度为10单击
图 5-6 运动副对话框 图 5-7 设置驱动类型
选择连杆2，在咬合连杆上打上勾，让其咬合连杆1，如图所示。单击按钮创建第二个运动副。
图5-8 创建运动副对话框
选中连杆3，在咬合连杆上打上勾，让你咬合连杆2。单击建第三个运动副。
选中连杆3，在连杆3和连杆4咬合的中心建立旋转副，如图所示。单击按钮，创建第四个运动副。
按钮，创
图 5-9 运动副对话框 图 5-10 解算方案对话框
单击按按钮进行解算，设置时间为100，步数为100，勾选步数下的通过进行解算，点击确定进行解算。
经过解算，可对四杆机构进行运动仿真显示及其相关的后处理，通过动画可以观察机构的运动过程，并可以随时暂停、倒退，选择动画中的轨迹选项，可以观察机构的运动过程，还可以生成指定标记点的位移、速度、加速度等规律曲线。
第6章 四连杆的运动仿真分析
我们知道，连杆上转动副为周转副的条件是：最短杆长度+最长杆长度之和≤其余两杆长度之和：组成该周转副的两杆中必有一杆位最短杆。
分析：由预先给定的连杆长度数据，连杆1长度+机架长度≤其余两杆长度之和；所以转动副连杆1和机架之间的转动副为周转副，连杆1为曲柄，所以该机构应该为曲柄摇杆机构。点击运动仿真可以看到连杆正如分析的一样周转起来，确实是个曲柄。6.1 运动副图表分析
曲柄（连杆1）为原动件，在其转动一周后，有两次与连杆2共线，如图所示。
这时摇杆（连杆3）分别处于两个被称为极位的位置，当曲柄以等角速转动一周时，摇杆将在两个极位之间摆动，而且较明显地看到从一个极位到另一个极位要用的时间长，这就是摇杆的急回特性。
摆杆角速度变化
为了用UG定量地说明摇杆的急回特性，可以用UG中的Graphing功能，选定连杆2与连杆3构成的旋转副，Y轴属性请求选择速度，分量选择角度幅值，即表示角速度，接着点击确定输出图标，即可得出如图7-3所示图标。从表可以知道，摆杆从曲柄和连杆重合位置到曲柄和连杆共线位置需要20s，从曲柄和连杆共线到曲柄和连杆重合需要16s，从时间上说明了摆杆的急回特性。
图 6-1摆杆角速度变化曲线
运动副1的分析
因为机架是固定不动的，所以运动副1的角速度应该为0，如图所示
图 6-2 机架的角速度的变化曲线
运动副2的分析
运动副2设置的是恒定角速度为10度/秒，由图7-5所示可以看出其角速度为10度/秒
图 6-3 曲柄的角速度变化曲线
运动副3的分析
图 6-4 连杆的角速度变化曲线
运动副5的分析
图 6-5 摆杆角速度变化曲线
从表可以知道，摆杆从曲柄和连杆重合位置到曲柄和连杆共线位置需要20s，从曲柄和连杆共线到曲柄和连杆重合需要16s，从时间上说明了摆杆的急回特性。6.2 死点位置
当摇杆为主动件进行运动分析时，在如图所示的两个位置会出现不能使曲柄转动的“顶死”现象，机构的这种位置称为死点。在一些运动中我们应尽量避免这种现象的出现，为了使机构能顺利地通过死点而正常运转，可以采取组合机构或者采用安装飞轮加大惯性的方法，借惯性作用使机构闯过死点。
图 6-6 曲柄与连杆重合
图 6-7 曲柄与连杆共线
结 论
本课题介绍了四连杆的设计及运动仿真，给出了用UG建模的步骤和仿真分析的结果。
四连杆机构虽是个简单的机构，但在生活中却很常见，所以我们要熟悉其原理，特性。基本形式，以便在合适的场合使用它。
总体来说，最重要的是在本课题的设计过程中我学到了很多知识，从中受益匪浅。了解了UG软件的基本建模方法，对四连杆机构有了更深入的理解和掌握。这些对我今后的学习和工作都会有很大帮助的。
致 谢
首先感谢老师，在老师的指导、帮助下，我才能顺利完成毕业设计。还要同班的兄弟们在我的毕业设计中对于目录的插入给我很大的帮助，衷心感谢他们。
感谢在毕业设计中帮助过我的所有同学和师兄师姐们。
参考文献
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四连杆机构运动分析 篇2
为了优化解决原有旧型自翻车倾翻机构结构复杂、自重较大, 以及重车倾翻作业时双侧开门、维修成本高、安全性较差等问题, 同时提高运能, HG公司组织设计并批量生产了端部四连杆机构60t自翻车, 因其转向架为标准路用转K6型转向架, 而车体结构较为复杂, 因此设计及制造难度较大。
2 结构特点
如图1, 端部四连杆机构自翻车主要由车箱组成、底梁组成、转向架、倾翻装置、空气制动装置、车钩缓冲装置等几部分组成。车箱组成由侧门组成、端壁组成、车箱底架组成等三大部件组成, 并在车箱底架上部焊接地板。在车箱倾翻时, 借助端部四连杆机构自动打开一侧侧门, 将车箱内货物卸出。底梁组成为全钢焊接的箱型结构。由箱型结构的焊接中梁、枕梁以及端梁、气缸架等组成。中梁和枕梁均由上、下盖板及两块腹板组成, 在底梁上装有倾翻气缸、倾翻管路、空气制动机、车钩缓冲装置等。两端装有上心盘及上旁承。该车倾翻装置由倾翻管路系统、倾翻气缸、端部四连杆机构三部分组成。空气管路和各种阀门构成了倾翻管路系统, 它是车辆倾翻的操作系统, 通过该系统向倾翻气缸充压缩空气, 经过四连杆机构控制车箱向两侧倾翻和侧门开闭动作。倾翻气缸采用两级活塞式, 在活塞杆外部和外活塞内部增设复位弹簧, 在车辆卸货后可借助弹簧的弹力来辅助车箱顺利复位。端部四连杆机构由2根连杆和1个三角杠杆组成, 主要优点是自重轻、结构简单、倾翻平稳、无双侧开门现象。
1.车箱组成2.底梁组成3.转向架4.空气制动装置5.倾翻气缸6.车钩缓冲装置7.倾翻管路8.倾翻机构
3 制造工艺流程
(1) 底梁、底梁组成部分流程:底梁腹板组成1、2制备 (各隔板、筋板下料;前后从板座准备;心盘座组成准备;牵引梁补强板准备) →底梁正位组对→腹板与下盖板内焊缝→内部翻转焊接→内部涂装底漆→上盖板组装及外侧焊缝焊接→腹板与下盖板外侧焊缝焊接→钻孔铆钉→底架组对 (组装冲击座、气缸架等) →正位焊接→侧位焊接→反位焊接→底架组成→安装气缸、风管路制动装置等。
(2) 车箱底架工艺流程:底架反位组对→底架正位调整→底架翻转焊接→预涂底漆→地板铺装→地板正位焊接→地板反位焊接→整体矫正→车箱底架组成完毕。
(3) 端壁组成工艺流程:端壁组对 (不组装外立柱及防护板) →正位焊接→反位焊接→侧位焊接→端壁组成。
(4) 侧门组成工艺流程:侧门组对→正位焊接→反位焊接→侧位焊接→侧门矫正→侧门组成。
(5) 端壁与车箱底架组成工艺流程:正位组装→正位焊接→端壁与车箱底架组成。
(6) 总组装工艺流程:将端壁与车箱底架组成落在底梁上→安装侧门→安装四连杆机构→调整→钢结构交检→油漆标记 (底架部分在倾翻的状态下油漆) →油漆标记交检。
4 制造工艺难点分析及对策
4.1 底梁、车箱底架各件组对精度控制
控制好车箱底架各件组对精度, 折页座孔同轴度, 各转动座的同轴度及位置度为制造难点之一。组对装置的精度会直接影响底梁、车箱底架各件组对精度, 需要控制底梁组成中两心盘中心距、两从板座间距、枕梁间挠度、旁弯、牵引梁下垂等;控制底架组装中横梁组装间隙、横梁及纵梁组装直线度、底架组装三梁不平度、大横梁组装间距、侧梁上翼面平行度、中侧梁旁弯、型钢现车切割质量、折页座对装精度 (同一组折页轴承孔同心度) 。
4.2 侧门与地板间隙控制
侧门组装后与地板间隙控制、侧门与车箱底架挠度匹配问题也是关键点之一。关键是解决侧门与车箱底架的挠度匹配、地板圆弧成型弧度均匀。为此, 改造地板圆弧压型胎, 增加调整垫板保证地板圆弧 (R85) 成型质量。
4.3 倾翻系统管路气密性控制
倾翻系统管路气密性主要是由起升软管尺寸及质量、操作阀及其润滑油质量、试验风压等因素决定。为此, 需要严格检查、检验操作阀等各外购件质量, 操作阀装车前动作不灵活不得使用;按规定压力试验时严格检查气密性;对起升软管尺寸及质量严格检查把关。
4.4 侧门及车箱底架焊接变形控制
侧门及车箱底架焊接变形控制问题也十分关键。侧门及车箱底架采用焊接结构, 在焊接过程中容易产生焊接变形, 对焊接变形的控制为该车制造工艺难点。制造时, 侧门及底架上各长大梁组装前调直, 确保组装质量;焊接时预置挠度, 通过记录数据, 并分析后调整焊接反变形量, 保证焊后质量。
4.5 倾翻机构组装质量控制
四连杆机构组装精度直接影响倾翻质量。倾翻机构组装要求较高, 组装存在一定难度。如图2, 组装时先将连杆3组装, 再组装连杆2, 通过连杆2配装底梁拉杆座, 确保各连接点在同一平面内, 转动灵活。最后组装连杆1, 通过配装侧门拉杆座组成, 调整拉杆座组成垫板, 确保侧门与端壁间隙, 完成组装。
5 底梁制造工艺
5.1 底梁组焊工艺
以下盖板为基准, 底梁在胎型上采用正位组成。组装顺序为: (1) 吊装下盖板至底梁组装胎上, 对正, 靠严并夹紧; (2) 组焊一位腹板、隔板、心盘座, 将后从板座划线点焊接在腹板上; (3) 吊装二位腹板, 后从板座对正, 点焊, 两侧腹板与下盖板压严, 腹板长度与宽度方向应与定位块靠严并夹紧; (4) 隔板与腹板焊缝翻转平焊位置施焊后, 焊接下盖板与腹板内长大焊缝; (5) 组装上盖板。分别焊接腹板与下盖板和上盖板的长焊缝。底梁焊接应在船型位置焊接, 焊前应将焊缝处油污、铁锈处理干净。腹板与盖板4道焊缝应连续施焊, 中间直段可采用埋弧焊, 牵引梁斜坡可采用手工焊。
5.2 底梁挠度保证与控制
(1) 腹板做预挠, 在腹板接长组对时, 用胎型定位; (2) 控制焊接顺序使底梁产生2~12mm均匀的上挠量, 即先焊接腹板与下盖板双面焊缝, 再焊接腹板与上盖板的外面焊缝; (3) 底梁组焊后, 底梁挠度应控制在2~12mm, 全长旁弯不得超过8mm, 每米旁弯不得超过3mm。
如图3, 以心盘为支点, 在支点高度不变化的情况下, 腹板最低点应该与原来的状态相比高出h, 这样才能符合设计要求。假设腹板为平直状态, 则挠度的变化直接体现为中部向上凸起h。
从图3可以看出腹板拼接后的形态应符合一条二次曲线的变化y=ax2+bx+c。将腹板中心作为y轴, 支点连线作为x轴。
5.3 底梁钻孔、铆钉及检测、调整
(1) 腹板与前后从板的铆钉孔采用配钻一次成孔; (2) 采用电加热炉加热铆钉; (3) 检测心盘的平面度及扭曲度, 平面水平差及相对扭曲不得超过1mm, 底梁组装时, 组装间隙不大于2mm, 底梁内侧应刷防锈油漆。
5.4 底梁部分的底架配件组焊
(1) 对装枕梁, 找正, 用样杆或平尺测量; (2) 气缸架组装以气缸支撑面为基准找正, 气缸架与腹板、上下盖板间隙不大于2mm。同侧气缸架组装后, 气缸支撑面水平差不大于3mm。
6 车箱制造工艺
6.1 车箱底架组焊
(1) 采用反位组装, 组装后, 正位对车箱底架上平面进行检测调整; (2) 底架铺地板时, 将车箱底架做出55mm上挠; (3) 底架地板正位焊时, 将车箱底架做出55mm上挠; (4) 底架地板反位焊时, 将车箱底架做出40mm下挠。
6.2 侧门组焊
(1) 在侧门组装胎上进行; (2) 侧门组装折页组成须有销轴定位, 同时折页与侧门板须压紧; (3) 侧门正位焊接时须做30mm反变形, 预防焊接变形; (4) 侧门组对时做17mm向上的预挠, 保证侧门焊后挠度与车厢底架挠度匹配。
7 今后自翻车制造工艺改进及创新方向
(1) 对底梁应力大的焊缝, 探讨采用豪克能或机械振动时效法消除有害的残余应力; (2) 对重点部位及人工不便的位置采用机器人进行焊接, 保证重点部位的焊接质量; (3) 采用液压铆钉装置进行铆接, 减少噪音、提高效率; (4) 设计多功能转胎, 即柔性工艺装备, 以满足全位置施焊的需要; (5) 采用多功能激光测量仪对自翻车各部工序尺寸实时进行监测。
参考文献
[1]刘晓林, 等.大型凹底平车大底架结构与稳定性分析[J].铁道车辆, 1997 (11) :33-38.
[2]陈祝年.焊接工程师手册[M].北京:机械工业出版社, 2002.
[3]陈雷.推进设计工艺有效结合, 实施精益制造模式, 全面提升铁路货车制造技术水平[C]//铁路货车制造工艺学术研讨会论文集.北京:中国铁道出版社, 2007.
四连杆机构运动分析 篇3
【摘 要】建立了RRPSR机构分析模型，运用矢量回转法确定了空间连杆机构任一动点的轨迹方程，通过将轨迹方程对时间进行微分和再微分，找到动点的速度和加速度。建立了空间连杆机构的连杆曲面方程，为空间连杆机构的推广使用提供理论基础。
【关键字】空间机构 运动分析 应用
【中图分类号】O311 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0009-01
所谓空间连杆机构是指各构件间的相对运动包含有空间运动的连杆机构。空间连杆机构在生产生活中有大量的应用实例，因此，对此机构进行运动分析和应用探讨是十分重要的。应用矢量回转法，能够分析动点的运动特性，建立空间连杆机构的动点轨迹方程，并进行图形表达。
1对空间连杆机构中任一动点的运动分析
1.1建立动点的运动轨迹方程
设空间连杆机构中任一动点为Q，基于RRPSR机构分析模型（如图1）。图1 RRPSR机构分析模型
设转动副为A、B、E，移动副为C，球面副为D。建立静坐标系E？ijk，取杆5为机架，杆1为主动件。所以，杆3上任一动点Q的运动轨迹方程为：
rQ=l5e5+saea+l1e1+sbeb+l2e2+scec+be3+aef+seg
其中：
l1、l2、l5分别为各杆长度；
e1、e2、e3、e5分别为沿杆长方向的单位矢量；
ea、eb、ec 分别为沿副长方向的单位矢量；
sa、sb、sc、s 分别为运动副副长；
a为公垂线长度；
b为CF的长度；
单位矢量eg由e3绕ef转γ角后得到，即eg=R（ef，γ）e3；
单位矢量ef是由ec绕e3转β角后所得，即ef=R（e3，β）ec。
1.2对动点Q的轨迹、速度及加速度分析
由动点Q的轨迹方程对时间进行两次微分后，既得到点Q的加速度方程。同时，由于主动件是匀速转动，角速度ω恒定，即转角θ1=ωt，取ω=1，则有 s=vt=vθ1。所以，直接对转角θ1进行两次微分即能得到加速度。
对于图1 RRPSR机构，假设动点Q的相对运动为匀速，取相对速度v=25/π mm/s，根据轨迹方程，可得到轨迹如下图。
曲线S2为Q点运动曲线。对动点轨迹数值微分得到Q点的绝对速度和加速度。
2空间连杆机构曲面分析
2.1连杆结构中任意直线的轨迹曲面分析
在图1RRPSR机构中，取变量为h，在E？ijk坐标系上，选取曲线坐标θ1、h，则连杆机构中任意直线m运动轨迹方程为：
Rm=l5e5+saea+l1e1+sbeb+l2e2+scec+be3+aef+heg
2.2连杆结构中任意曲线的轨迹曲面分析
在图1RRPSR机构中，把直线m换成平面曲线n，取n为直径是d的圆，取变量？，在E？ijk坐标系上，选取曲线坐标θ1、？，则连杆机构中曲线n运动轨迹方程为：
Rn=l5e5+saea+l1e1+sbeb+l2e2+scec+be3+（a+dcos2 ？）ef+dcos ？sin ？ eg
3 空间连杆机构的应用探讨
与平面机构相比较而言，空间连杆机构的构件数较少，结构相对简单、紧凑，传动准确可靠，尤其是表现在实现构件的空间运动方面，运动形式较平面机构更加多元化。因此，在轻工、制鞋、制革、针织、缝纫、钻探等机械中广泛使用空间连杆机构；在各种控制装置以及各种机械设备，诸如农机设备、化工设备、仪器仪表、交通工具等均有很多的应用实例；在高科技产品、机器人、机械手等应用中，空间连杆机构也是占据着主导地位。
但是，空间连杆机构的运动复杂，具有较多的运动副形式，并且难以想象构思和用直观的方法进行设计，这为空间连杆机构的发展和推广带来了较多影响，因此机构的运动分析及计算设计必须和机构的结构设计要结合起来。
4结束语
对于空间连杆机构的运动规律，在研究中还可加强空间连杆机构的可视化分析，利用MATLAB与ADAMS软件强大的功能，可以更直观的了解数据信息，更有效的探索运动规律。研究的目的在于应用，设计人员要按照不同的需要，合理的选择参数来满足设计要求，以便更好地推广应用。
【参考文献】
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[3]谢可兵，茅及愚.空间连杆机构的研究和应用[J].新技术新工艺，2003.
曲柄连杆机构的常见故障分析 篇4
毕业综合技能训练工作报告
曲柄连杆机构的常见故障分析
论文撰写人 徐超 系 部 车辆工程系 班 级 12级312131班 学 号 31213110 指导教师 马志民
发任务书日期 2014年 11月 25日
摘 要
曲柄连杆机构是发动机将热能转换为机械能的主要机构，是发动机的心脏。发动机运转中,曲柄连杆机构的活塞、活塞环、活塞销、连杆、曲轴和机体受到巨大的冲击力,易产生变形、裂纹或断裂,造成发动机不能启动、异响等。如果该机构发生故障，将使发动机工作状况变坏，动力性下降，机油及燃油消耗量增大。因此，曲柄连杆机构出现故障一定要及时排除。论文对曲柄连杆机构的功用和组成进行阐述，重点描述了机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组等主要机件的具体作用，并分析了曲柄连杆机构在拆卸、装配过程的各种注意事项，进一步研究了曲柄连杆机构故障的现象、产生原因及故障检修方法，并结合具体的故障实例对不同型号汽车进行故障诊断分析与故障排除，实现理论与实践相结合，加深曲柄连杆机构的故障诊断认识。
关键词：曲柄连杆机构 故障现象 故障原因 故障检修
目 录
前 言.......................................................................1 1 曲柄连杆机构的功用和组成...................................................3 1.1曲柄连杆机构的功用.....................................................3 1.2曲柄连杆机构的组成.....................................................3 1.2.1机体组.............................................................3 1.2.2活塞连杆组.........................................................4 1.2.3曲轴飞轮组.........................................................5 2 曲柄连杆机构的拆卸与装配...................................................6 2.1曲柄连杆机构的拆卸.....................................................6 2.1.1分解发动机机体组总成...............................................6 2.1.2活塞连杆组的拆卸...................................................6 2.1.3曲轴飞轮组的拆卸...................................................7 2.2曲柄连杆机构的装配.....................................................7 2.2.1安装曲轴与飞轮.....................................................7 2.2.2安装活塞连杆组件...................................................7 2.2.3气缸体曲轴箱组安装.................................................8 3 曲柄连杆机构的常见故障分析.................................................8 3.1机体组常见故障分析.....................................................8 3.2活塞连杆组常见故障分析................................................11 3.3曲柄连杆机构的故障实例分析............................................12 3.3.1故障实例一........................................................12 3.3.2故障实例二........................................................12 结 论......................................................................13 致 谢......................................................................14 参考文献....................................................................15
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前 言
在汽车的发动机发展史中，曲柄连杆机构始终是发动机的基础，随着科学技术的不断发展，发动机使用的日益广泛，对发动机曲柄连杆机构的要求也就越来越高。发动机的曲柄连杆机构的工况是相对比较恶劣的，它要承受高温，高压，高速以及化学腐蚀作用。曲柄连杆机构的综合性能直接决定了发动机的性能。
由于曲柄连杆机构是发动机的基础，有着其他机构不可代替的作用和特点。在做功行程中，利用燃烧气体所带来的压力推动活塞向下运动，经活塞销，连杆使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动产生转矩，为汽车提供动力和驱动发动机其他结构正常工作。在进气，压缩，排气行程是依靠曲轴，飞轮的转动惯性和其他缸的动力并经连杆和活塞销一起向上推动活塞进行上下的往复运动，为下一次做功创造条件。与此同时，气缸盖与封闭气缸顶部，与活塞顶部，汽缸壁形成了燃烧室。另外，气缸内的水套和油套也是冷却系统和润滑系统的组成部分。气缸体作为发动机的装配基础零部件，不仅影响发动机的使用，还影响其他机件的工况。因此做好对曲柄连杆机构的维护与保养对延长其使用寿命，改善发动机的动力性和经济性有至关重要的作用。
论文首先明确了曲柄连杆机构的功用，并重点分析了曲柄连杆机构的组成部分，即机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分，分别对机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组各部分包涵的具体机件进行详细论述，指出不同
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机件的具体位置与重要作用。其次由于曲柄连杆机构拆卸、装配过程的好坏，直接影响发动机的输出功率，论文重点研究曲柄连杆机构在拆卸和装配过程中需要注意的各项事宜，最后基于故障特性对曲柄连杆机构的故障现象、产生原因及故障检修方法进行深入研究，并进一步结合企业实践对不同车型的故障进行分析，指出故障现象，提出故障诊断意见及具体的故障排除方法，为曲柄连杆机构故障分析提供实践依据。
包头职业技术学院2012届毕业论文 曲柄连杆机构的功用和组成
1.1曲柄连杆机构的功用
曲柄连杆机构的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。在作功冲程，它将燃料燃烧产生的热能活塞往复运动、曲轴旋转运动而转变为机械能，对外输出动力；在其他冲程，则依靠曲柄和飞轮的转动惯性、通过连杆带动活塞上下运动，为下一次作功创造条件。1.2曲柄连杆机构的组成
曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。（1）机体组：气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱及油底壳、（2）活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆（3）曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、扭转减振器、平衡轴 1.2.1机体组
机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。
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（1）气缸体
气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，是发动机中最重要的一个部件。气缸体有水冷式缸体和风冷式气缸体。气缸体有直列、V形和水平对置三种形式
（2）气缸盖
气缸盖的主要作用是封闭气缸上部，与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室
气缸盖与气缸体之间装有气缸衬垫，其作用是保证气缸盖与气缸体间的密封，防止燃烧室漏气、水套漏水
（3）油底壳
油底壳的主要作用是储存机油并封闭曲轴箱。1.2.2活塞连杆组
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成。（1）活塞
活塞的作用是与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室，并承受气缸中气体压力，通过活塞销将作用力传给连杆，以推动曲轴旋转
（2）活塞环
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活塞环是用于嵌入活塞槽沟内部的金属环，其主要作用是密封作用，导热功能，控油功能，支撑功能。工作条件是处于高温，高压，高速，极难润滑。活塞分为两种：压缩环和机油环。压缩环可用来密封燃烧室内的可燃混合气体。机油环则用来刮除气缸上多余的机油，是具有弹性的开口环，分为气环和油环，平均寿命在6万公里左右。
（3）连杆
连杆的作用是将活塞承受的力传给曲轴，并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。1.2.3曲轴飞轮组
曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些附件组成。（1）曲轴
曲轴是发动机最重要的机件之一。其作用是将活塞连杆组传来的气体作用力转变成曲轴的旋转力矩对外输出，并驱动发动机的配气机构及其他辅助装置工作。
（2）飞轮
飞轮是一个转动惯量很大的圆盘，外缘上压有一个齿圈，与起动机的驱动齿轮啮合，供起动机发动机时使用。飞轮上通常还刻有第一缸点火正时记号，以便校准点火时刻。
包头职业技术学院2012届毕业论文 曲柄连杆机构的拆卸与装配
2.1曲柄连杆机构的拆卸
按发动机附件、气缸盖、油底壳、活塞连杆组和曲轴飞轮组的顺序，进行发动机解体。
2.1.1分解发动机机体组总成
首先拆下发电机，旋松撑紧壁紧固螺栓、调整螺母紧固螺栓，拧动调整螺母，使发电机靠近发动机侧，取下V 型皮带，从发动机前端卸下发电机与发动机的联接螺栓，取下发电机。然后取下进气歧管和排气歧管。之后拆卸正时皮带、拆卸分电器、水泵、气缸盖，在拆下气缸座时，应先卸下气门室罩盖，按由四周向中心顺序旋松缸盖螺栓，以防缸盖变形。拆下缸盖螺栓，用橡皮锤锤松缸盖，取下缸盖。最后拆卸机油泵、活塞和曲轴。当取下正时齿轮、曲轴前后的油封端盖，旋松并取下曲轴主轴承盖，抬出曲轴，取出上轴瓦止推轴承。不要跌落轴瓦，将轴承盖按顺序摆放好。2.1.2活塞连杆组的拆卸
首先用活塞环拆卸专业工具依次拆下活塞环。然后用尖嘴钳取出活塞销卡簧，用拇指压出活塞销，或用专用冲头将其冲出，取出连杆轴承。最后要按相反顺序复装活塞连杆组，对活塞做好标记，以免装错。
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2.1.3曲轴飞轮组的拆卸
首先按对角顺序旋松飞轮固定螺栓，取下螺栓，用手锤沿四周轻轻敲击飞轮，待松动后取下飞轮。拧松并取下曲轴油封端盖紧固螺栓，用手锤轻轻敲击油封端盖，待松动后取下油封端盖。拆卸主轴承盖及止推轴承，抬出曲轴。安装时按相反顺序逐步进行。在新油封唇部涂润滑脂，然后用专用油封安装工具和锤子敲入油封，直至其端面与油封边缘齐平。2.2曲柄连杆机构的装配 2.2.1安装曲轴与飞轮
首先将清洗干净的气缸体倒置于安装支架上，正确安放好各道主轴承瓦和止推垫片，注意将有油槽的一片轴瓦装在缸体轴承座孔中。然后将曲轴放入缸体轴承座中，依标记号合上各道主轴承盖，按规定转矩依次拧紧各轴承盖螺栓；安装止推片后应轴向撬动曲轴检查其轴向间隙；每紧固一道主轴承盖后应转动曲轴数周，检查其径向间隙，轴承过紧间隙不合要求时应查明原因，及时予以排除。安装曲轴前、后端油封凸缘、凸缘衬垫及油封等。将飞轮安装于曲轴后端轴凸缘盘上，安装时注意原定位标记，然后紧固螺母。螺母紧固时应对角交叉进行，并按扭紧力矩拧紧。最后将曲轴前端正时齿轮、挡油片等装上。2.2.2安装活塞连杆组件
将活塞销和连杆小头孔内（已装好铜套）涂上一层薄机油，然后将活塞
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放入90℃以上热水内加热，取出活塞，迅速用专用工具将销压入销座和连杆小头孔内，使连杆活塞连接。如果有活塞销卡环，用尖嘴钳将其装上。（安装时应注意活塞与连杆的安装标记）用活塞环装卸钳依次装上活塞油环和各道密封环，安装时注意扭曲环方向不可装反。将各道环端隙按一定角度钳开（三道气环按120°钳开，第一道环的端隙应避开活塞销座及侧压力较大一侧）。用活塞环箍将活塞环箍紧，用木锤手柄轻敲活塞顶部，使其进入气缸，推至连杆大端与曲轴连杆轴颈连接。装上连杆盖，按规定扭矩拧紧连杆螺栓螺母。
2.2.3气缸体曲轴箱组安装
放倒发动机，装上油底壳衬垫及油底壳。拧紧油底壳螺栓时应由中间向两端交叉进行。竖直发动机，安装气缸垫和气缸盖。缸盖螺栓应由中间向两端交叉均匀分2～3 次拧至规定力矩。安装凸轮轴及摇臂机构，安装气缸盖罩等。将所拆其它非曲柄连杆机构部件安装到发动机上。最后检查有无遗漏未装部件，检查整理好工具。曲柄连杆机构的常见故障分析
3.1机体组常见故障分析
（1）对于汽缸壁，早期异常磨损，活塞，活塞环外圆面及气缸壁内表面有明显的轴向划痕，进气道内存在明显油泥故障属于密封不良或者行驶路况恶劣，大量灰尘进入燃烧室导致的。
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故障现象：气缸压力不足
故障原因：活塞环过度使用，使密封性变差，活塞与气缸磨损较大，使活塞在气缸内摇摆，影响活塞环与汽缸壁的良好贴合密封；气门与气门导管间隙过小，使气门上下运动受阻，导致气门密封不严。另外还有一些人工因素：测试气缸压力时，操作不当，没有良好的密封。
故障检修：用气缸压力表测量之前，应使发动机处于正常温度下，冷却液温度在正常范围之内。节气门全开，也就是油门踏板踩到底，拆卸掉火花塞，将选好口径的压力表拧进火花塞孔中，利用起动机带动曲轴运动，读出气缸压力表的数值，一般情况下，若在正常值范围内，压力表的指针一般会弹起三下，最终不动。
故障现象：气缸体与气缸盖的损伤。
故障原因：汽车维修后，维修师傅的螺栓拧紧力矩过大。
故障检修：气缸盖螺栓的拆装一般是对称的，拆的时候是两段向中间松开，装配的时候是中间向两段对称拧紧。故障现象：气缸垫烧坏
故障原因：气缸垫烧坏就失去密封作用，产生窜气，漏气现象，最常见的就是烧机油
故障检修：缸体与气缸盖接合面不平，需要加以铲刮修理
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（2）对于活塞环断裂，同时活塞顶部积碳过多，并有烧灼现象，为发动机长时间高速，超负荷使用，造成活塞环与燃油燃烧产生的高速，高爆发冲击频率发生共振和碎裂。
（3）活塞环偏向磨损，其他部位属于正常磨损，发动机功率下降等现象，请检查连杆是否弯曲，曲轴间隙是否过大等。
机械故障主要发生在曲柄连杆机构和配气机构，大部分以异响的形式表现出来。
故障现象：当发动机转速发生变化时，有闷闷的声音。发动机的转速升高，声音变大
故障原因：主轴瓦异响
故障检修：①利用单缸断火法进行试验，响声没有变化，然后进行相邻两缸的断火试验，如果在某两缸断火后，声音明显降低，就由此判断这两缸之间的主轴瓦发出异响。②将机油放尽，然后拆下油底壳进行检查，若在机油中或者油底壳底部检查有轴承合金层碎屑，则说明轴承合金脱落，同时更换新的主轴瓦。检查主轴承盖螺栓是否松动，如有松动，应拧紧。检查主轴瓦径向和轴向间隙，如果过大，应该更换新主轴瓦。故障现象：涡轮增压器两端渗油，曲轴箱强制通风系统通风不畅。故障原因：曲轴箱强制通风系统出现通风不畅，则曲轴箱的油气压力过高，则涡轮增压器里的机油回油不畅，长时间的话，机油沉积在涡轮增压
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中间体，长时间就会使涡轮增压器两端渗油。
故障检修：①检查PCV系统中的空气滤清器是否存在堵塞。②检查气缸盖和机体之间的气缸垫是否存在漏气处。3.2活塞连杆组常见故障分析
（1）故障现象：气缸套与活塞受到机械刮伤，甚至活塞被卡至气缸内，发动机突然熄火，曲轴不能转动。活塞的密封性过低，可燃气窜入活塞裙部进行燃烧，将活塞壁上的油膜燃烧，出现干摩擦。活塞的活塞销卡环脱落也可造成拉缸现象。故障原因：拉缸
故障检修：如果轻微拉伤，可用细纱布打磨气缸和活塞表面再用，如果严重拉伤，需要镗缸或者更换气缸套与活塞，活塞环。
（2）故障现象：活塞和气缸壁的接触面由一侧导向另一侧，发出撞击声音。
故障原因：气缸敲缸
故障检修：将润滑油从火花塞孔中滴入，过一会，用手摇动曲轴，使润滑油进入活塞和气缸中，再将各个火花塞装上，进行着车，若声音明显减小，过一会，声音又增大，则说明是活塞的配缸间隙问题，建议更换活塞或者活塞环，必要时应膛气缸。
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3.3曲柄连杆机构的故障实例分析 3.3.1故障实例一 车型：奥迪A6L2.4轿车
故障现象：汽车行驶37626KM。发动机发出异响.响声越来越大，异响较快。
检查方法：断火后，检查各缸情况，对某缸断火异响减弱，异响听似活塞敲缸，分解发动机发现气缸拉伤，活塞顶烧灼，群部拉伤。
故障原因：该车行驶途中，加注劣质燃油，汽车辛烷值过低，并且高速行驶，发动机负荷大，温度过高，气缸内产生爆燃。车主不懂的爆燃的危害，所以造成活塞烧顶拉缸。
排除方法：镗磨气缸，更换加大活塞，发动机装复后工作正常.3.3.2故障实例二 车型：宝马530I轿车
故障现象：发动机冷启动困难，启动后抖动严重，发动机温度升高后怠速运转稳定。
故障诊断：（1）检查发动机冷却液温度传感器及其线路正常（2）检查燃油系统压力，在标准范围之内
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（3）检查气缸压力。第一二缸压力低于标准值，拆检气缸垫。排除方法：修模汽缸垫，更换气缸垫，故障排除，发动机工作正常。
结 论
曲柄连杆机构是发动机的重要组成部分，其性能的好坏直接影响了发动机的使用效率。本文是结合曲柄连杆机构的常用故障分析，通过理论研究和社会实践完成的，主要内容及结论如下：
1.研究总结了曲柄连杆机构的功用和主要组成部分，并对主要机件的特点及作用进行了简要的分析。
2.重点研究了曲柄连杆机构在拆卸、装配过程中各种注意事项以及具体的操作事宜。
3.对机体组、活塞连杆组的常见故障进行深入研究，指出故障现象，并对故障进行诊断分析，进一步有针对性地提出故障检修与排除方法。
4.结合企业实践，针对不同车型的故障问题进行分析，厘清故障现象，提出故障诊断方案以及故障排放方法，达到理论与实践相结合的目的。
包头职业技术学院2012届毕业论文
致 谢
在本文完成之际，首先我对马志民老师致以最诚挚的敬意和最衷心的感谢。在毕业设计这段时间，马老师以渊博的知识，宽厚的胸怀，无私的敬业精神以及严谨的治学态度和开拓进取精神激励我，言传身教培养我独立思考，深入探究，解决实际问题的能力，使我受益匪浅。本文研究过程中，马老师提供了关键的技术指导，指明了研究方向。老师平日里工作繁忙，但在我做毕业设计的过程中，特别在开题方面和其他方面的撰写和修改给了我悉心的指导。特此向马老师表示衷心的感谢和敬意。
包头职业技术学院2012届毕业论文
参考文献
[1]崔选盟.汽车故障诊断技术.北京：人民交通出版社，2009。[2]沈树盛.汽车维修企业管理.北京：人民交通出版社，2005。[3]王明亮.汽车维护与检验.上海：同济出版社，2010。
平面连杆机构 篇5
课程内容
2.1.1平面连杆机构的基本型式
连杆机构是由若干个刚性构件用低副联接所组成。
平面连杆机构 若各运动构件均在相互平行的平面内运动，则称为平面连杆机构。
空间连杆机构 若各运动构件不都在相互平行的平面内运动，则称为空间连杆机构。
平面连杆机构较空间连杆机构应用更为广泛，故着重介绍平面连杆机构。
在平面连杆机构中，结构最简单的且应用最广泛的是由4个构件所组成的平面四杆机构，其它多杆机构可看成在此基础上依次增加杆组而组成。
●下面介绍平面四杆机构的基本型式及其演化。
铰链四杆机构 所有运动副均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基本型式。
此机构中，包括以下几部分：
机架--构件4;连架杆--直接与机架相连的构件1，3;连杆--不直接与机架相连的构件2。
其中：连架杆1为曲柄? (能做整周回转的连架杆);连架杆3为摇杆? ( 仅能在某一角度范围内往复摆动的.连架杆)。转动副A、B为
，转动副C、D为
。
在铰链四杆机构中，按连架杆能否作整周转动，可将四杆机构分为3种基本型式。
●曲柄摇杆机构
定义 在铰链四杆机构中，若两连架杆中有一个为曲柄，另一个为摇杆，则称为曲柄摇杆机构。
实例
第一文库网(1)缝纫机踏板机构
(2)搅拌器机构
●双曲柄机构
定义? 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄，称为双曲柄机构。
传动特点? 当主动曲柄连续等速转动时，从动曲柄一般不等速转动。
实例
惯性筛机构
双曲柄机构中有两种特殊机构：平行四边形机构和反平行四边形机构
平行四边形机构
定义? 在双曲柄机构中，若两对边构件长度相等且平行，则称为平行四边形机构。
传动特点? 主动曲柄和从动曲柄均以相同角速度转动。
位置不确定问题
平行四边形机构有一个位置不确定问题，如图示。
解快方法：
(1)加惯性轮 利用惯性维持从动曲柄转向不变。
(2)加虚约束 通过虚约束保持平行四边形，如机车车轮联动的平行四边形机构。
反四边形机构
定义 两曲柄长度相同，而连杆与机架不平行的铰链四杆机构，称为反平行四边形机构。如图示。
汽车车门开闭机构即为其应用实例。
●双摇杆机构
定义 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆，则称为双摇杆机构。
实例 鹤式起重机中的四杆机构即为双摇杆机构。
当主动摇杆摆动时，从动摇杆也随之摆动，位于连杆延长线上的重物悬挂点将沿近似水平直线移动。
双摇杆机构中有一种特殊机构：
等腰梯形机构?? 在双摇杆机构，如果两摇杆长度相等，则称为等腰梯形机构。
实例
曲柄连杆机构机体组 教案 篇6
一、教学内容分析
机体组是发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部件的装配机体。本次课的内容对汽车专业的学生在今后的学习和实践动手操作中起着重要的作用，只有掌握了发动机机体各组件的结构、作用和工作过程，才能继续深入学习与发动机有关的后续知识。二、三维目标：
知识与技能：
1、掌握曲柄连杆机构的组成和作用；
2、掌握机体组的组成和作用；
3、掌握机体的结构形式主要有哪些。过程与方法：
通过本次机体组这节课的学习，同学们将了解机体组各组成部件的结构形式及作用。由于同学们刚开始接触发动机，对发动机各个组成部件的相关知识还较生疏，所以，在讲解机体组这部分内容的时候以多媒体的方式来进行教学，通过课件上的图片或者视频的展示，以加强学生对发动机机体组知识的理解。
情感态度与价值观：
通过任务驱动和教师的引导，让学生自主探究学习和小组协作学习，在完成一个个具体的任务过程中机体组的组成和各零部件的作用，从而培养学生独立分析问题、解决问题的能力、举一反三的能力。
三、教学重难点
1、教学重点：曲柄连杆机构的组成和作用；
机体组的组成和作用；
机体组各零部件的作用。
2、教学难点：汽缸体的结构形式；
机体内各种结构形式的燃烧室结构。
四、教学方法：讲授法、讨论法、多媒体演示法
五、课时安排： 1课时
六、教学过程：
复习旧课：回顾发动机总体构造内容，用提问的方式检验学生的掌握程度。设计意图：1）通过提问，可以让同学们集中注意力；
2）通过提问，让学生回顾发动机总体构造知识，将有利于学生对发动机机体组这部分内容的学习。
引入新课：在本课教学开始，利用上个环节的提问内容来引出本次课将学的内容，并提醒学生本次课内容的重点。
一、观看曲柄连杆机构相关视频
学生带着问题观看相关视频，问题如下：
1、发动机曲柄连杆机构有哪几部分组成？
2、发动机曲柄连杆机构的作用是什么呢？
二、小组讨论： 引导学生通过观看视频回答问题。曲柄连杆机构的作用及组成：
机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组组成；
曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构。曲柄连杆机构的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力
三、观看机体组的相关视频
学生带着问题观看相关视频，问题如下：
1、机体组由哪几部分组成？
2、机体组的作用是什么呢？
四、小组讨论：
引导学生通过观看视频回答问题。机体组的作用及组成：
机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。
机体组组成部分：气缸体、气缸垫、气缸盖、油底壳、汽缸套 【教师提问】机体组的每部分零部件有什么作用呢？
设计意图：通过提问，可以让同学们集中注意力，激发下面的学习兴趣，引出下面课程的继续开展。
五、机体组零部件
以多媒体课件PPT、专业教科书为媒体，讲解机体组各部件的结构和作用。讲解的同时，可通过播放关于机体组的视频，帮助学生理解机体组各部件的结构
1、气缸体
（1）分为以下三种形式：（1）一般式；（2）龙门式；（3）隧道式 ；
（2）气缸的排列形式：单列式、V形、对置式；
2、气缸套
（1）干式气缸套；（2）湿式气缸套 气缸套视频讲解。
3、油底壳
4、气缸盖
（1）气缸盖的主要作用是封闭气缸上部，与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室。（2）汽缸盖的结构；
5、汽缸垫
气缸垫装在气缸盖和气缸体之间，其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。板书设计：
一、曲柄连杆机构：
1、发动机曲柄连杆机构有哪几部分组成？
2、发动机曲柄连杆机构的作用是什么呢？
二、机体组
1、机体组由哪几部分组成？
2、机体组的作用是什么呢？
三、机体组零部件
1、气缸体
2、气缸套
3、油底壳
4、气缸盖
5、汽缸垫
课堂总结：
1、曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构。曲柄连杆机构的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力；由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组组成。
2、机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。
机体组组成部分：气缸体、气缸垫、气缸盖、油底壳、汽缸套 作业布置：
1、发动机曲柄连杆机构的组成和作用？
2、发动机机体组的作用和组成？
3、汽缸体的机构形式有哪几种？
四连杆机构运动分析 篇7
关键词：连杆机构,Pro/E,运动学仿真
在机械设计课程中关于平面四杆机构的设计, 一般重点介绍图解法, 图解法直观但精度较差, 而对于给定两连架杆的三组对应转角关系的机构设计问题, 常采用解析法求解, 但计算较为复杂, 而且无法表达其实际的运动。而Pro/E中的运动学分析模块Mechanism可以进行运动学分析和仿真, 这样可以使得原来在二维图纸上难以表达和设计的运动变得非常直观和易于修改, 并且能够大大简化机构的设计开发过程。本文结合实例在采用Pro/E计算机辅助设计对四杆机构的求解进行了探索, 并画出构件进行装配及仿真设计, 在教学过程中取得了很好的效果。
1 用Pro/E解出机构的尺寸参数
1.1 图解法
曲柄摇杆机构, 已知摇杆的长度C D=2 0 0 m m, 摆角ψ=4 0°, 机架长度AD=160mm, 行程速比系数k=1.4, 求曲柄AB和连杆BC的长度。
首先由给定行程速比系数k按公式θ= (k-1) / (k+1) *180°算出极位夹角θ=30°, 按图解法画出示意图, 先按尺寸绘制AD、C1D、C2D摆角ψ=40°, 再画出直线AB1、B1C1、AB2、B2C2, 根据要求修改尺寸及相应约束, 使C 1 D=C 2 D、A B 1=A B 2、B1C1=B2C2, 且AB1∥B1C1、AB2∥B2C2, 并保证及位夹角为30°, 最后通过尺寸定义即可求得曲柄L 2及连杆L 3的长度, 即AB=52.72, BC=176.47 (如图1) 。
1.2 解析法
已知两连架杆AB和CD的三组对应角关系:φ1=45°ψ1=50°;φ2=90°ψ2=82°;φ3=135°ψ3=112°, 机架长度AD=50mm, 求其余三杆的长度。
根据解析法计算的参数方程:
c o sφ=c/ac o sψ-c/dc o s (ψ-φ) + (a2+c2+d2-b2) /2ad用Pro/E进行辅助设计, 其中a为AB的长度, b为BC的长度, c为CD长度, d为机架AD的长度。
进入Pro/E“草绘”界面, 画出四杆机构示意图, 尺寸随意, 标出各杆长度及两连架杆的位置角, 任选一尺寸为参照尺寸, 选“信息”“切换尺寸”如图2所示, 其中sd8=a, sd9=b, sd7=c, sd6=d, rsd12 REF=φ, sd10=ψ。
根据题意在编辑框中输入如下各参数关系:
再点击“信息”“切换尺寸”, 图中则显示出由参数方程计算出的连架杆及连杆的尺寸, 即AB=7.96, BC=51.65, CD=11.20如图3。可通过改变摇杆角度加以验证, φ1=45°、ψ1=50°。
2 连杆机构PRO/E三维建模与装配
按图1中尺寸绘制曲柄。Pro/E具有参数化设计功能, 所以只需通过改变AB杆的长度尺寸即可完成连杆BC、摇杆CD及机架AD三维实体的创建。
完成各零件建模后, 在组件模式下进行装配。要用Mechanism模块对组件进行运动仿真, 各构件间需相互转动因此选择连接类型中的销钉, 先对齐轴, 再对齐平移面。 (如图4)
3 基于Pro/E的运动仿真
Mechanism模块是Pro/E软件的一个仿真模块, 该模块可实现对机构的定义, 对输入轴添加相应的电机驱动来产生设计要求的运动。
选择“应用程序机构”, 单击“定义伺服电动机”, 在模型中选取曲柄与机架的连接轴, 在轮廓标签卡中设置速度。选择“运行分析”命令, 在对话框中选“新建、创建主体锁定”选择主动件曲柄及机架, 单击“运行”即可看到曲柄摇杆机构运转起来。也可通过回放查看运行结果。
4 结语
应用Pro/E软件进行机械设计, 其理论和方法已日益受到普遍关注。本文介绍了平面连杆机构设计中图解法及解析法的计算机辅助求解, 解决了传统设计过程中的精度及复杂的计算等问题。对于某些基本形状相似的零件如文中的连杆, 只需通过修改参数即可自动生成, 可大大节省设计时间, 提高设计效率。利用计算机模拟系统在真实环境下运动, 以验证设计方案是否合理, 运动是否满足设计要求, 运动构件是否发生干涉等, 可及时发现问题并不断改进和完善设计。
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