機(jī)械原理課程設(shè)計圖解法設(shè)計平面連桿機(jī)構(gòu)

1、 工程技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計題 目：圖解法設(shè)計平面連桿機(jī)構(gòu) 專 業(yè)：工業(yè)工程 年 級：三年級 學(xué) 號：2010311306 , 2010311320 , 2010311343 姓 名：方敏 楊江燦 王紅燕 指導(dǎo)教師：xxx 日 期：2012-12-24 摘要 設(shè)計內(nèi)容：設(shè)計曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知搖桿長度，擺角，搖桿的行程速比系數(shù)K，要求搖桿CD靠近曲柄回轉(zhuǎn)中心A一側(cè)的極限位置與機(jī)架間的夾角為CDA，試用圖解法設(shè)計其余三桿的長度，并計算機(jī)構(gòu)的最小傳動角。 設(shè)計方法：在設(shè)計時首先需計算極位夾角，再繪制機(jī)架位置線及搖桿的兩個極限位置，然后確定曲柄回轉(zhuǎn)中心和各桿長度最后驗算最小傳動角。最后根據(jù)已知數(shù)據(jù)和所計算的

2、數(shù)據(jù)進(jìn)行圖解，畫出平面四桿機(jī)構(gòu)圖。平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件用平面低副（轉(zhuǎn)動副和移動副）聯(lián)接而成的平面機(jī)構(gòu)，用以實現(xiàn)運動的傳遞、變換和傳送動力。平面連桿機(jī)構(gòu)的使用很廣泛，它被廣泛地使用在各種機(jī)器、儀表及操縱裝置中。例如內(nèi)燃機(jī)、牛頭刨、鋼窗啟閉機(jī)構(gòu)、碎石機(jī)等等，這些機(jī)構(gòu)都有一個共同的特點：其機(jī)構(gòu)都是通過低副連接而成，故此這些機(jī)構(gòu)又稱低副機(jī)構(gòu)低副機(jī)構(gòu)低副機(jī)構(gòu)低副機(jī)構(gòu)。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 平面四桿機(jī)構(gòu)圖解法 極位夾角云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院目錄1題目.31.1原始數(shù)據(jù)及要求.31.2 工作量.31.3 制圖說明.31.4 設(shè)計計算說明書包括的內(nèi)容.32 設(shè)計方案的討論.43 設(shè)

3、計過程.53.1 各桿長度的確定.53.2 鹽酸最小傳動角.64 小結(jié).75 參考文獻(xiàn).81、題目1.1原始數(shù)據(jù)及要求：設(shè)計曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知搖桿長度，擺角，搖桿的行程速比系數(shù)K，要求搖桿CD靠近曲柄回轉(zhuǎn)中心A一側(cè)的極限位置與機(jī)架間的夾角為CDA，試用圖解法設(shè)計其余三桿的長度，并計算機(jī)構(gòu)的最小傳動角。分組5(mm)70(0)35K1.2CDA501.2工作量：1. 平面連桿機(jī)構(gòu)圖解法設(shè)計圖紙一張。2. 計算說明書一份。1.3制圖說明：1. 用3號圖紙作圖。2. 標(biāo)注尺寸。3. 輔助線用細(xì)實線。4. 桿的一個極限位置用粗實線，另一個極限位置用虛線。1.4設(shè)計計算說明書包括的內(nèi)容：1. 設(shè)計任務(wù)書

4、2. 目錄3. 設(shè)計過程3.1. 計算極位夾角3.2. 繪制機(jī)架位置線及搖桿的兩個極限位置3.3. 確定曲柄回轉(zhuǎn)中心3.4. 確定各桿長度3.5. 驗算最小傳動角參考文獻(xiàn) 2、設(shè)計方案的討論 平面連桿機(jī)構(gòu)是將各構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副或移動副聯(lián)接而成的平面機(jī)構(gòu)。最簡單的平面連桿機(jī)構(gòu)是由四個構(gòu)件組成的，簡稱平面四桿機(jī)構(gòu)。它的應(yīng)用非常廣泛，而且是組成多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。全部用回轉(zhuǎn)副組成的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)的固定件稱為機(jī)架；與機(jī)架用回轉(zhuǎn)副相聯(lián)接的兩桿稱為連架桿；不與機(jī)架直接聯(lián)接的桿稱為連桿。能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿，稱為曲柄。僅能在某一角度擺動的連架桿，稱為搖桿。對于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來說，機(jī)架和連桿總是存在

5、的，因此可按照連架桿是曲柄還是搖桿，將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本型式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個連架桿中，一個為曲柄，另一個為搖桿，則此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)具有急回運動特性。急回運動特性是指搖桿與機(jī)架的連接點在空回行程的速度大于工作行程時的速度的特性。生產(chǎn)中常利用這種工作性質(zhì)，使設(shè)計的機(jī)械具有快速的空回行程，可縮短生產(chǎn)中的輔助時間，以提高生產(chǎn)效率。 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計主要是根據(jù)給定的運動條件，確定機(jī)構(gòu)運動簡圖的尺寸參數(shù)。生產(chǎn)實踐中的要求是多種多樣的，給定的條件也各不相同，常碰到的有兩類問題，第一是按照給定從動件的運動規(guī)律（如位置、急回特性

6、、速度）設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)；第二是按照給定的軌跡設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)。 設(shè)計機(jī)構(gòu)的方法有解析法、圖解法和實驗法。設(shè)計時采用哪種方法，取決于所給定的條件和機(jī)構(gòu)的實際工作要求。在這次設(shè)計中我們采用的是圖解法。用圖解法設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)主要有兩種一是按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，二是按給定的連桿位置設(shè)計曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計具有急回運動的四桿機(jī)構(gòu)，一般是根據(jù)工作要求，先給定行程速度變化系數(shù)K的值，然后由機(jī)構(gòu)在極限位置處的幾何關(guān)系，結(jié)合其它輔助條件，確定機(jī)構(gòu)運動簡圖的尺寸參數(shù)。題目中已經(jīng)給出了四桿機(jī)構(gòu)的搖桿長度、擺角和行程速度變化系數(shù)K。所以設(shè)計就根據(jù)已知條件要求出曲柄的長度、機(jī)架的長度和連桿的長度。3、設(shè)計過程3.

7、1、各桿長度的確定（1）計算極位夾角根據(jù)設(shè)計要求及原始數(shù)據(jù)，k=1.2 按公式計算極位夾角 （2）任選固定鉸鏈中心D的位置，并用搖桿長度和擺角，作出搖桿的兩個極限位置和。 （3）連接點和點，并通過點作的垂線和過點作與成的直線，得交點P。由三角形的內(nèi)角之和等于可知，中的。 （4）作的外接圓，根據(jù)CDA=在弧上確定點A作為曲柄與固定件組成的固定鉸鏈中心，并分別與、相連，得。因同一圓弧的圓周角相等，故。（5）由機(jī)構(gòu)在極限位置處的曲柄和連桿共線的關(guān)系可知：，從而得曲柄長度.再以A點位圓心，為半徑作圓，交的延長線和于和，從而得出及。由上述步驟測量和計算可得曲柄長度=14.5mm,連桿長度=68mm，機(jī)架

8、長度=50mm。3.2、驗算最小傳動角 （1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架貢獻(xiàn)的位置處（即當(dāng)或時）。因為曲柄處于這兩個位置時，的邊長達(dá)到最小或最大，此時分別出現(xiàn)最小值或最大值。傳動角是用銳角來表示的。當(dāng)為銳角時，=，最小值即為；但當(dāng)時，可能為鈍角，傳動角=-，因而的最大值也可能對應(yīng)著。在這次課程設(shè)計中最小傳動角出現(xiàn)在曲柄位于處，=。 （2）根據(jù)以上所確定的各桿的長度長度和傳動角最小時各桿所在位置，用余弦定理驗算最小傳動角。 cos=0.868計算出的最小傳動角約等于測量所得的最小傳動角。4、小結(jié)此次課程設(shè)計我們做的主要是用圖解法設(shè)計平面連桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件用平面低副（

9、轉(zhuǎn)動副和移動副）聯(lián)接而成的平面機(jī)構(gòu)，用以實現(xiàn)運動的傳遞、變換和傳送動力。平面連桿機(jī)構(gòu)的使用很廣泛，它被廣泛地使用在各種機(jī)器、儀表及操縱裝置中。例如內(nèi)燃機(jī)、牛頭刨、鋼窗啟閉機(jī)構(gòu)、碎石機(jī)等等，這些機(jī)構(gòu)都有一個共同的特點：其機(jī)構(gòu)都是通過低副連接而成，故此這些機(jī)構(gòu)又稱低副機(jī)構(gòu)低副機(jī)構(gòu)低副機(jī)構(gòu)低副機(jī)構(gòu)。這次連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計中，我們計算的最小傳動角為30.2，而判斷連桿機(jī)構(gòu)是否具有良好的傳力性能，是以壓力角的大小作為標(biāo)志的。在實際應(yīng)用中，常以壓力角的余角（即連桿與從動搖桿之間所夾的銳角）來判斷連桿機(jī)構(gòu)的傳力性能，稱為傳動角。傳動角愈大，機(jī)構(gòu)的傳動性能愈好，一般應(yīng)使最小傳動角40，才能保證機(jī)構(gòu)具有較好的傳力性能。然而在該連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計中我們的最小傳動角僅為30.2，所以該連桿機(jī)構(gòu)不能有較好的傳力性能。在此過程中，我們還學(xué)到了很多，不僅加深了對平面連桿機(jī)構(gòu)知識的了解，還讓我們解決了平日里不懂的問題，有了一定解決實際問題的能力，能做到理論聯(lián)系實際，把書面知識運用于現(xiàn)實生活中。不同的桿長