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課題名稱 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 系 別 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 目 錄 摘 要 2 ABSTRACT 2 第一章 緒論 3 1 1 教學(xué)模型用具的發(fā)展背景及意義 3 1 2 四桿機構(gòu)教學(xué)模型設(shè)計的內(nèi)容 3 1 3 機械設(shè)計基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計的要求 3 第二章 總體方案設(shè)計 4 2 1 四桿機構(gòu)概述 4 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 1 頁 共 5 頁 2 1 1 連桿機構(gòu)類型 5 2 1 2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化 5 2 2 連桿教具設(shè)計要求分析 8 2 2 1 設(shè)計要求 8 2 2 2 設(shè)計思路 8 2 3 連桿教具方案設(shè)計 8 第三章 機構(gòu)設(shè)計 9 3 1 機構(gòu)分析 9 3 1 1 曲柄搖桿機構(gòu) 9 3 1 2 雙曲柄機構(gòu) 9 3 1 3 雙搖桿機構(gòu) 10 3 1 4 其他機構(gòu)的演化方法 10 3 2 運動分析 11 3 2 1 運動特性參數(shù) 11 3 2 2 運動特性方程 14 3 3 連桿教具尺寸的確定 17 3 3 1 總體尺寸的確定 17 3 3 2 各構(gòu)件尺寸的確定 17 3 4 連桿教具材料的選擇 18 第四章 零件制造和裝配工藝 20 4 1 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 20 4 2 零件裝配和維修結(jié)構(gòu)工藝性 22 第五章 連桿機構(gòu)教學(xué)用具使用說明 23 5 1 連桿機構(gòu)教學(xué)用具構(gòu)成 24 5 2 連桿機構(gòu)教學(xué)用具使用說明 24 5 2 1 鉸鏈連桿機構(gòu)類使用說明 25 5 2 1 含移動副的四桿機構(gòu)使用說明 26 總 結(jié) 27 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 2 頁 共 5 頁 參考文獻 28 致 謝 29 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 3 頁 共 5 頁 摘 要 平面連桿機構(gòu)在重型機械 紡織機械 食品機械 包裝機械 農(nóng)業(yè)機械中都有廣 泛的應(yīng)用 在三種基本機構(gòu)基礎(chǔ)上通過改變幾家構(gòu)件和改善桿件長度就可以達到改變 運動形式的目的 為了能在教學(xué)中直觀顯現(xiàn)這一特性 本設(shè)計的連桿教學(xué)用具 可以 通過調(diào)整教學(xué)模型各部件之間的位置關(guān)系 可以實現(xiàn)曲柄搖桿機構(gòu) 雙曲柄機構(gòu) 雙 搖桿機構(gòu) 平行四邊形機構(gòu) 曲柄滑塊 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 曲柄搖塊機 構(gòu) 移動導(dǎo)桿機構(gòu)的功能 方便直觀的實現(xiàn)連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)換的各種功能的演示 關(guān)鍵詞 連桿機構(gòu) 教學(xué)模型 制圖 制造工藝 Abstract Plane linkage mechanism in heavy machinery textile machinery food machinery packaging machinery agricultural machinery have wide applications On the basis of three basic institutions on several components by changing the length of the rod and the improvement we can achieve the purpose of changing the form of movement in order to visually show this feature in teaching designed to link the teaching aids teaching model can be adjusted the positional relationship between the various components can be achieved rocker mechanism double crank mechanism double rocker mechanism parallelogram mechanism slider crank rotate the guide rod mechanism swing guide rod mechanism crank block mechanism move the guide rod functional institutions convenient and intuitive realization demonstrates linkage to convert various functions Keywords Linkage Teaching model Mapping Manufacturing processes 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 4 頁 共 5 頁 第一章 緒論 1 1 教學(xué)模型用具的發(fā)展背景及意義 隨著知識面的提升 傳統(tǒng)的 我教你學(xué) 我講你聽 我念你寫 的教學(xué)方法已經(jīng)很 難適應(yīng)現(xiàn)在的教學(xué)模式了 隨著專業(yè)領(lǐng)域的拓展 在教學(xué)中的各種抽象的 微觀的事 物越來越不能讓學(xué)生們直觀的去理解了 例如 生物學(xué) 分子學(xué) 解剖學(xué) 以及在我 們機械行業(yè)中不常見的機械內(nèi)部結(jié)構(gòu) 所以在課堂上引進了實體教學(xué) 現(xiàn)場教學(xué)等各 類教學(xué)手段 而用的最多的就是掛圖和模型類了 它可以讓學(xué)生跟直觀的去理解抽象 的事物 例如分子形式 生物內(nèi)部構(gòu)成 機械的內(nèi)部構(gòu)造以及運動形式 所以教學(xué)模型在基礎(chǔ)教學(xué)上有事半功倍 舉一反三的教學(xué)意義 畢業(yè)設(shè)計 課題名稱 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 系 別 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 1 頁 共 31 頁 目 錄 摘 要 2 ABSTRACT 2 第一章 緒論 3 1 1 教學(xué)模型用具的發(fā)展背景及意義 3 1 2 四桿機構(gòu)教學(xué)模型設(shè)計的內(nèi)容 3 1 3 機械設(shè)計基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計的要求 3 第二章 總體方案設(shè)計 4 2 1 四桿機構(gòu)概述 4 2 1 1 連桿機構(gòu)類型 5 2 1 2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化 5 2 2 連桿教具設(shè)計要求分析 8 2 2 1 設(shè)計要求 8 2 2 2 設(shè)計思路 8 2 3 連桿教具方案設(shè)計 8 第三章 機構(gòu)設(shè)計 9 3 1 機構(gòu)分析 9 3 1 1 曲柄搖桿機構(gòu) 9 3 1 2 雙曲柄機構(gòu) 9 3 1 3 雙搖桿機構(gòu) 10 3 1 4 其他機構(gòu)的演化方法 10 3 2 運動分析 11 3 2 1 運動特性參數(shù) 11 3 2 2 運動特性方程 14 3 3 連桿教具尺寸的確定 17 3 3 1 總體尺寸的確定 17 3 3 2 各構(gòu)件尺寸的確定 17 3 4 連桿教具材料的選擇 18 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 2 頁 共 31 頁 第四章 零件制造和裝配工藝 20 4 1 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 20 4 2 零件裝配和維修結(jié)構(gòu)工藝性 22 第五章 連桿機構(gòu)教學(xué)用具使用說明 23 5 1 連桿機構(gòu)教學(xué)用具構(gòu)成 24 5 2 連桿機構(gòu)教學(xué)用具使用說明 24 5 2 1 鉸鏈連桿機構(gòu)類使用說明 25 5 2 1 含移動副的四桿機構(gòu)使用說明 26 總 結(jié) 27 參考文獻 28 致 謝 29 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 3 頁 共 31 頁 摘 要 平面連桿機構(gòu)在重型機械 紡織機械 食品機械 包裝機械 農(nóng)業(yè)機械中都有廣 泛的應(yīng)用 在三種基本機構(gòu)基礎(chǔ)上通過改變幾家構(gòu)件和改善桿件長度就可以達到改變 運動形式的目的 為了能在教學(xué)中直觀顯現(xiàn)這一特性 本設(shè)計的連桿教學(xué)用具 可以 通過調(diào)整教學(xué)模型各部件之間的位置關(guān)系 可以實現(xiàn)曲柄搖桿機構(gòu) 雙曲柄機構(gòu) 雙 搖桿機構(gòu) 平行四邊形機構(gòu) 曲柄滑塊 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 曲柄搖塊機 構(gòu) 移動導(dǎo)桿機構(gòu)的功能 方便直觀的實現(xiàn)連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)換的各種功能的演示 關(guān)鍵詞 連桿機構(gòu) 教學(xué)模型 制圖 制造工藝 Abstract Plane linkage mechanism in heavy machinery textile machinery food machinery packaging machinery agricultural machinery have wide applications On the basis of three basic institutions on several components by changing the length of the rod and the improvement we can achieve the purpose of changing the form of movement in order to visually show this feature in teaching designed to link the teaching aids teaching model can be adjusted the positional relationship between the various components can be achieved rocker mechanism double crank mechanism double rocker mechanism parallelogram mechanism slider crank rotate the guide rod mechanism swing guide rod mechanism crank block mechanism move the guide rod functional institutions convenient and intuitive realization demonstrates linkage to convert various functions Keywords Linkage Teaching model Mapping Manufacturing processes 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 4 頁 共 31 頁 第一章 緒論 1 1 教學(xué)模型用具的發(fā)展背景及意義 隨著知識面的提升 傳統(tǒng)的 我教你學(xué) 我講你聽 我念你寫 的教學(xué)方法已經(jīng)很 難適應(yīng)現(xiàn)在的教學(xué)模式了 隨著專業(yè)領(lǐng)域的拓展 在教學(xué)中的各種抽象的 微觀的事 物越來越不能讓學(xué)生們直觀的去理解了 例如 生物學(xué) 分子學(xué) 解剖學(xué) 以及在我 們機械行業(yè)中不常見的機械內(nèi)部結(jié)構(gòu) 所以在課堂上引進了實體教學(xué) 現(xiàn)場教學(xué)等各 類教學(xué)手段 而用的最多的就是掛圖和模型類了 它可以讓學(xué)生跟直觀的去理解抽象 的事物 例如分子形式 生物內(nèi)部構(gòu)成 機械的內(nèi)部構(gòu)造以及運動形式 所以教學(xué)模型在基礎(chǔ)教學(xué)上有事半功倍 舉一反三的教學(xué)意義 1 2 四桿機構(gòu)教學(xué)模型設(shè)計的內(nèi)容 1 擬定和分析連桿教具的設(shè)計方案 2 選擇合適尺寸與材料加工 3 繪制零件與裝配圖 4 編制零件的制造與裝配工藝 5 制造教具 6 編寫設(shè)計計算說明書 準(zhǔn)備答辯 1 3 機械設(shè)計基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計的要求 1 檢索連桿機構(gòu)教學(xué)用具相關(guān)資料 制定詳細(xì)設(shè)計方案 完成設(shè)計原理設(shè)計 2 進行結(jié)構(gòu)設(shè)計 形成成套產(chǎn)品圖紙 裝配圖 零件圖 圖紙要符合機械制 圖標(biāo)準(zhǔn) 3 編制相關(guān)零件的制造和裝配工藝 計算論文 大致 30 業(yè)以上 1 萬字左右 5 按照裝配工藝制造教具 要求有成品 6 要翻譯 5000 字左右的外文文獻資料 7 閱讀 15 篇以上的參考文獻 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 5 頁 共 31 頁 第二章 總體方案設(shè)計 2 1 四桿機構(gòu)概述 平面連桿機構(gòu)是將各構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副或移動副聯(lián)接而成的平面機構(gòu) 最簡單的平面 連桿機構(gòu)是由四個構(gòu)件組成的 簡稱平面四桿機構(gòu) 它的應(yīng)用非常廣泛 而且是組成 多桿機構(gòu)的基礎(chǔ) 平面四桿機構(gòu)可分為鉸鏈四桿機構(gòu)和含有移動副的四桿機構(gòu) 全部用回轉(zhuǎn)副組成 的平面四桿機構(gòu)稱為鉸鏈四桿機構(gòu) 如圖 3 1 所示 機構(gòu)的固定件 4 稱為機架 與機 架用回轉(zhuǎn)副相聯(lián)接的桿 1 和桿 3 稱為連架桿 不與機架直接聯(lián)接的桿 2 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 鏈四桿機構(gòu)來說 機架和連桿總是存在的 因此可按照連架桿是曲柄還是搖桿 將鉸 鏈四桿機構(gòu)分為三種基本型式 曲柄搖桿機構(gòu) 雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu) 圖 2 1 鉸鏈四桿機構(gòu) 鉸鏈四桿機構(gòu)的曲柄存在條件 1 在曲柄搖桿機構(gòu)中 曲柄是最短桿 2 最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和 以上兩條件是曲柄 存在的必要條件 因此 當(dāng)各桿長度不變而取不同桿為機架時 可以得到不同類型的鉸鏈四桿機構(gòu) a 取最短桿相鄰的構(gòu)件 如桿 2 為機架時 最短桿 1 為曲柄 而另一連架桿 3 為搖桿 故圖 2 1 所示的機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu) b 取最短桿為機架 其連架桿 2 和 4 均為曲柄 c 取最短桿的對邊 桿 3 為機架 則兩連架桿 2 和 4 都不能作整周轉(zhuǎn)動 如果鉸鏈四桿機構(gòu)中的最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和 則該機 構(gòu)中不可能存在曲柄 無論取哪個構(gòu)件作為機架 都只能得到雙搖桿機構(gòu) 由上述分析可知 最短桿和最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和是鉸鏈 四桿機構(gòu)存在曲柄的必要條件 滿足這個條件的機構(gòu)究竟有一個曲柄 兩個曲柄或沒 有曲柄 還需根據(jù)取何桿為機架來判斷 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 6 頁 共 31 頁 2 1 1 連桿機構(gòu)類型 1 曲柄搖桿機構(gòu) 在鉸鏈四桿機構(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 桿機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu) 2 雙曲柄機構(gòu) 兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu) 在雙曲柄機構(gòu)中 通常主動 曲柄作等速轉(zhuǎn)動 從動曲柄作變速轉(zhuǎn)動 雙曲柄機構(gòu)中 用得最多的是平行雙曲柄機構(gòu) 或稱平行四邊形機構(gòu) 它的連桿 與機架的長度相等 且兩曲柄的轉(zhuǎn)向相同 長度也相等 由于這種機構(gòu)兩曲柄的角速 度始終保持相等 且連桿始終作平動 故應(yīng)用較廣 例如在圖 2 2a 中 當(dāng)曲柄 1 由 AB2 轉(zhuǎn)到 AB3 時 從動曲柄 3 可能轉(zhuǎn)到 DC3 也可能轉(zhuǎn)到 DC3 為了消除這種運 動不確定現(xiàn)象 除可利用從動件本身或其上的飛輪慣性導(dǎo)向外 還可利用錯列機構(gòu) 圖 3 3 或輔助曲柄等措施來解決 如圖 2 2 不所示機車驅(qū)動輪聯(lián)動機構(gòu) 就是利用 第三個平行曲柄 輔助曲柄 來消除平行四邊形機構(gòu)在這個位置運動時的不確定狀態(tài) a b 圖 2 2 平行四邊形機構(gòu) 3 雙搖桿機構(gòu) 兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu) 兩搖桿長度相等的雙搖桿機 構(gòu) 稱為等腰梯形機構(gòu) 2 1 2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化 在實際機械中 平面連桿機構(gòu)的型式是多種多樣的 但其中絕大多數(shù)是在鉸鏈四 桿機構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展和演化而成 1 曲柄滑塊機構(gòu) 如圖 2 3a 所示的曲柄搖桿機構(gòu)中 搖桿 3 上 C 點的軌跡是以 D 為圓心 桿 3 的長 度 L3 為半徑的圓弧 mm 如將轉(zhuǎn)動副 D 擴大 使其半徑等于 L 3 并在機架上按 C 點 的近似軌跡 mm 做成一弧形槽 搖桿 3 做成與弧形槽相配的弧形塊 如圖 2 3b 所示 此時雖然轉(zhuǎn)動副 D 的外形改變 但機構(gòu)的運動特性并沒有改變 若將弧形槽的半徑增 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 7 頁 共 31 頁 至無窮大 則轉(zhuǎn)動副 D 的中心移至無窮遠處 弧形槽變?yōu)橹辈?轉(zhuǎn)動副 D 則轉(zhuǎn)化為移 動副 構(gòu)件 3 由搖桿變成了滑塊 于是曲柄搖桿機構(gòu)就演化為曲柄滑塊機構(gòu) 如圖 2 2c 所示 此時移動方位線 mm 不通過曲柄回轉(zhuǎn)中心 故稱為偏置曲柄滑塊機構(gòu) 曲柄 轉(zhuǎn)動中心至其移動方位線 mm 的垂直距離稱為偏距 e 當(dāng)移動方位線 mm 通過曲柄轉(zhuǎn) 動中心 A 時 即 e 0 則稱為對心曲柄滑塊機構(gòu) 圖 2 3 曲柄滑塊機構(gòu)的演化 2 導(dǎo)桿機構(gòu) 導(dǎo)桿機構(gòu)可以看作是在曲柄滑塊機構(gòu)中選取不同構(gòu)件為機架演化而成 圖 2 3a 所示為曲柄滑塊機構(gòu) 如將其中的曲柄 1 作為機架 連桿 2 作為主動件 則連桿 2 和構(gòu)件 4 將分別繞鉸鏈 B 和 A 作轉(zhuǎn)動 如圖 2 4b 所示 若 ABBC 則桿 4 只能作往復(fù)擺動 故稱為擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 圖 2 4 曲柄滑塊機構(gòu)相導(dǎo)桿機構(gòu)的演化 a 搖塊機構(gòu) 在圖 2 4a 所示的曲柄滑塊機構(gòu)中 若取桿 2 為固定件 即可得圖 2 4c 所示的擺動 滑塊機構(gòu) 或稱搖塊機構(gòu) 這種機構(gòu)廣泛應(yīng)用于擺動式內(nèi)燃機和液壓驅(qū)動裝置內(nèi) 如 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 8 頁 共 31 頁 圖 2 5 所示自卸卡車翻斗機構(gòu)及其運動簡圖 在該機構(gòu)中 因為液壓油缸 3 繞鉸鏈 C 擺動 故稱為搖塊 圖 2 5 自卸卡車翻斗機構(gòu)及其運動簡圖 b 定塊機構(gòu) 在圖 2 4a 所示曲柄滑塊機構(gòu)中 若取桿 3 為固定件 即可得圖 2 4d 所示的固定滑 塊機構(gòu)或稱定塊機構(gòu) 這種機構(gòu)常用于抽水唧筒等機構(gòu)中 3 偏心輪機構(gòu) 圖 2 6a 所示為偏心輪機構(gòu) 桿 1 為圓盤 其幾何中心為 B 因運動時該圓盤繞偏 心 A 轉(zhuǎn)動 故稱偏心輪 A B 之間的距離 e 稱為偏心距 按照相對運動關(guān)系 可畫 出該機構(gòu)的 圖 2 6 偏心輪機構(gòu) 運動簡圖 如圖 2 6b 所示 由圖可知 偏心輪是回轉(zhuǎn)副 B 擴大到包括回轉(zhuǎn)副 A 而 形成的 偏心距 e 即是曲柄的長度 當(dāng)曲柄長度很小時 通常都把曲柄做成偏心輪 這樣不僅增大了軸頸的尺寸 提 高偏心軸的強度和剛度 而且當(dāng)軸頸位于中部時 還可以安裝整體式連桿 使結(jié)構(gòu)簡 化 因此 偏心輪廣泛應(yīng)用于傳力較大的剪床 沖床 顎式破碎機 內(nèi)燃機等機械中 2 2 連桿教具設(shè)計要求分析 教學(xué)模型作為教學(xué)手段的重要組成部分 在教學(xué)活動中發(fā)揮著積極的輔助作用 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 9 頁 共 31 頁 模型的探究式應(yīng)用進一步拓展了模型的使用空間 在使用方式上更具備靈活性 多元 性 更加有效地激發(fā)了學(xué)生對課程的興趣 培養(yǎng)了學(xué)生空間現(xiàn)象能力 幫助學(xué)生更深 層次理解教學(xué)內(nèi)容 連桿機構(gòu)是機械產(chǎn)品中應(yīng)用比較廣泛的一種機構(gòu) 在三種基本機構(gòu)基礎(chǔ)上通過改 變幾家構(gòu)件和改善桿件長度就可以達到改變運動形式的目的 平面連桿機構(gòu)中最常用 的是四桿機構(gòu) 它的構(gòu)件數(shù)目最少 且能轉(zhuǎn)換運動 多于四桿的平面連桿機構(gòu)稱多桿 機構(gòu) 它能實現(xiàn)一些復(fù)雜的運動 但桿多且穩(wěn)定性差 所以針對四桿平面機構(gòu)為此我 們要設(shè)計一種教學(xué)用具 通過改變構(gòu)件或者連桿長度就可以改變其運動形式的教學(xué)模 型 2 2 1 設(shè)計要求 1 直觀 學(xué)生通過教具可以直觀的看到各連桿之間的運動關(guān)系 2 快捷 老師在課堂上可以快捷的調(diào)整連桿的長度 實現(xiàn)運動關(guān)系的轉(zhuǎn)變 縮 短占用時間 3 方便 拆裝簡單 便于攜帶以及日常護理 3 實用 結(jié)構(gòu)合理性 經(jīng)濟可行性 2 2 2 設(shè)計思路 在三種基本機構(gòu)基礎(chǔ)上通過改變機架位置和改善桿件長度達到改變運動形式的目 的 2 3 連桿教具方案設(shè)計 為了能在教學(xué)中直觀顯現(xiàn)四桿結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 結(jié)合上述對四桿機構(gòu)類型及 演化規(guī)律的分析本次設(shè)計選用如下九種機構(gòu)作為本次設(shè)計方案 曲柄搖桿機構(gòu) 雙曲柄機構(gòu) 雙搖桿機構(gòu) 平行四邊形機構(gòu) 曲柄滑塊 轉(zhuǎn)動導(dǎo) 桿機構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 曲柄搖塊機構(gòu) 移動導(dǎo)桿機構(gòu) 根據(jù)上述對四桿機構(gòu)演化規(guī)律的分析可知 如果想集曲柄搖桿機構(gòu) 雙曲柄機構(gòu) 雙搖桿機構(gòu) 平行四邊形機構(gòu)于一個模型 必須使三個連桿長度可調(diào) 如果想集曲柄 滑塊 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 曲柄搖塊機構(gòu) 移動導(dǎo)桿機構(gòu)于一個模型必須 使四個連桿都可以固定 也就是說要使該模型實現(xiàn)曲柄搖桿機構(gòu) 雙曲柄機構(gòu) 雙搖 桿機構(gòu) 平行四邊形機構(gòu) 曲柄滑塊 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 曲柄搖塊機構(gòu) 移動導(dǎo)桿機構(gòu)的功能必須同時滿足如下兩個條件 1 三個連桿長度可調(diào) 2 四個連桿都可以固定 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 10 頁 共 31 頁 第三章 機構(gòu)設(shè)計 3 1 機構(gòu)分析 3 1 1 曲柄搖桿機構(gòu) 平面四桿機構(gòu)最基本的型式為圖 1 1 所示的曲柄搖桿機構(gòu) 圖 1 1 中 AD 為機架 AB 和 DC 為連架桿 其中構(gòu)件 AB 能繞其固定鉸鏈中心 A 作整周轉(zhuǎn)動而稱為曲柄 構(gòu) 件 DC 只能繞其固定鉸鏈中心 D 在一定范圍內(nèi)往復(fù)擺動而稱為搖桿 構(gòu)件 BC 不與機 架直接相聯(lián)而僅僅連接兩連架桿 AB 和 DC 因而稱為連桿 連桿機構(gòu)正是因為連桿的 存在而得名 圖 3 1 曲柄搖桿機構(gòu) 通過分析 我們可以得到曲柄搖桿共有四個旋轉(zhuǎn)副 四個節(jié)點 并且 AB DC BC 3 1 2 雙曲柄機構(gòu) 兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu) 圖 3 2 中 AD 為機架 AB 和 DC 為曲柄 其中構(gòu)件 AB DC 能繞其固定鉸鏈中心 A D 作整周轉(zhuǎn)動而稱為曲柄 若兩對邊構(gòu)件長度相等且平行 則稱為正平行四邊形機構(gòu) 圖 3 2 雙曲柄機構(gòu) 通過分析 我們可以得到雙曲柄搖桿共有四個旋轉(zhuǎn)副 四個節(jié)點 且可以整周旋 轉(zhuǎn) 平行四邊形連桿機構(gòu) AB DC 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 11 頁 共 31 頁 3 1 3 雙搖桿機構(gòu) 兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu) 如圖 3 3 中 AD 為機架 構(gòu) 件 AB DC 只能繞其固定鉸鏈中心 A D 在一定范圍內(nèi)往復(fù)擺動而稱為搖桿 圖 3 3 雙搖桿機構(gòu) 通過分析 我們可以得到雙搖桿共有四個旋轉(zhuǎn)副 四個節(jié)點 不能做整周旋轉(zhuǎn) 3 1 4 其他機構(gòu)的演化方法 方案中提到平行四邊形機構(gòu) 曲柄滑塊 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 曲柄搖 塊機構(gòu) 移動導(dǎo)桿機構(gòu)均可通過上述 3 種機構(gòu)演化得到 演化方法如下 1 取不同的構(gòu)件為機架 鉸鏈四桿機構(gòu)的三種基本型式 可看作是由曲柄搖桿機構(gòu)改變機架而得到的 如 圖 1 5 所示 圖 3 4 曲柄搖桿機構(gòu)的演化過程 對于曲柄滑塊機構(gòu) 若選取不同構(gòu)件為機架 同樣也可以得到不同型式的機構(gòu) 如圖 3 5 所示 曲柄滑塊機構(gòu) 導(dǎo)桿機構(gòu) 搖塊機構(gòu) 直動滑桿機構(gòu) 圖 3 5 改變曲柄滑塊機構(gòu)的機架得到的不同型式 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 12 頁 共 31 頁 1 變換四個連桿之間長度 分析鉸鏈四桿機構(gòu)的三種形式 也可以理解成四個連桿長度之間的變換 分析曲柄滑塊機構(gòu)的三種形式 也可以理解成四個連桿長度之間的變換 3 2 運動分析 3 2 1 運動特性參數(shù) 1 行程速度變化系數(shù) 當(dāng)原動件 曲柄 做勻速定軸轉(zhuǎn)動時 從動件相對于機架作往復(fù)運動 擺動或移 動 的連桿機構(gòu) 從動件正行程和反行程的位移量相同 而所需的時間一般并不相等 正反兩個行程的平均速度也就不相等 這種現(xiàn)象稱為機構(gòu)的急回特性 在工程實際中 為了提高生產(chǎn)率 保證產(chǎn)品質(zhì)量 常常使從動件的慢速運動行程為工作行程 而從動 件的快速運動行程為空回行程 因此 正確分析平面連桿機構(gòu)的急回特性 在機構(gòu)分 析和設(shè)計中具有很重要意義 為反應(yīng)急回特性的相對程度 引入從動件行程速度變化 系數(shù) 用 K 表示 其值為從動件快行程平均速度與從動件慢行程平均速度的比值 K 1 在圖 3 6 所示的曲柄搖桿機構(gòu)中 曲柄與連桿重疊共線的 AB1 和拉直共線的 AB2 分別對應(yīng)于從動件的兩個極限位置 C1D 和 C2D 矢徑 AB1 和 AB2 將以 A 為圓心 曲 柄長為半徑的圓分割為圓心角不等的兩部分 其中圓心角較大的用 1 180 表示 小者用 2 180 表示 由 1 180 2 180 可得 1 2 2 若曲柄以勻速轉(zhuǎn)過 1 和 2 對應(yīng)的時間為 t1 對應(yīng)于從動件慢行程 和 t2 對應(yīng) 于從動件快行程 則根據(jù)行程速度變化系數(shù)的定義 有 180k 因此 機構(gòu)的急回特性也可以用 角來表示 由于 與從動件極限位置對應(yīng)的曲 柄位置有關(guān) 故稱其為極位夾角 對于曲柄搖桿機構(gòu) 極位夾角即為 C1AC2 其值 與機構(gòu)尺寸有關(guān) 可能小于 90 也可能大于 90 一般范圍為 0 到 180 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 13 頁 共 31 頁 圖 3 6 曲柄搖桿機構(gòu)的行程速比系數(shù)分析 除曲柄搖桿機構(gòu)外 偏置曲柄滑塊機構(gòu)和導(dǎo)桿機構(gòu)也有急回特性 如圖 3 7 所示 的偏置曲柄滑塊機構(gòu) 極位夾角為 C1AC2 90 滑塊慢行程的方向與曲柄的轉(zhuǎn)向和 偏置方向有關(guān) 當(dāng)偏距 e 0 時 0 即對心曲柄滑塊機構(gòu)無急回特性 圖 3 7 偏置曲柄滑塊機構(gòu) 圖 3 8 表示了擺動導(dǎo)桿機構(gòu)的極位夾角 其取值范圍為 0 180 并有 導(dǎo)桿慢行程擺動方向總是與曲柄轉(zhuǎn)向相同 8 圖 3 8 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu) 2 壓力角和傳動角 在圖 3 9 所示的曲柄搖桿 ABCD 中 若不考慮構(gòu)件的慣性力和運動副中的摩擦力 的影響 當(dāng)曲柄 AB 為主動件時 則通過連桿 BC 作用于從動件搖桿 CD 上的力 P 即沿 BC 方向 該力 P 的作用線與其作用點 C 的絕對速度 c 之間所夾的銳角 稱為壓力角 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 14 頁 共 31 頁 圖 3 9 曲柄搖桿機構(gòu)的壓力角分析 由圖可見 力 P 可分解為沿點 C 絕對速度 c 方向的分力 Pt 及沿構(gòu)件 CD 方向的 分力 Pn Pn 只能使鉸鏈 C 及 D 產(chǎn)生徑向壓力 而分力 Pt 才是推動從動件 CD 運動的 有效分力 其值 Pt Pcos Psin 顯然 壓力角 越小 其有效分力 Pt 則越大 亦即機 構(gòu)的傳動效益越高 為了便于度量 引入壓力角 的余角 90 該角 稱為傳動 角 顯然 角 越大 則有效分力 Pt 則越大而 Pn 就越小 因此在機構(gòu)中常用其傳動 角 的大小及其變化情況來表示機構(gòu)的傳力性能 傳動角 的大小是隨機構(gòu)位置的不同而變化的 為了保證機構(gòu)具有良好的傳動性 能 綜合機構(gòu)時 通常應(yīng)使 max 40 尤其對于一些具有短暫高峰載荷的機構(gòu) 可利 用其傳動角接近 max 時進行工作 從而節(jié)省動力 3 死點 在曲柄搖桿機構(gòu)中 如圖 3 10 所示 若取搖桿作為原動件 則搖桿在兩極限位置 時 通過連桿加于曲柄的力 P 將經(jīng)過鉸鏈 A 的中心 此時傳動角 0 即 90 故 Pt 0 它不能推動曲柄轉(zhuǎn)動 而使整個機構(gòu)處于靜止?fàn)顟B(tài) 這種位置稱為死點 對傳 動而言 機構(gòu)有死點是一個缺陷 需設(shè)法加以克服 例如可利用構(gòu)件的慣性通過死點 縫紉機在運動中就是依靠皮帶輪的慣性來通過死點的 也可以采用機構(gòu)錯位排列的辦 法 即將兩組以上的機構(gòu)組合起來 使各組機構(gòu)的死點錯開 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 15 頁 共 31 頁 圖 3 10 曲柄搖桿機構(gòu)死點位置 構(gòu)件的死點位置并非總是起消極作用 在工程中 也常利用死點位置來實現(xiàn)一定 的工作要求 例如圖 3 11 所示工件夾緊機構(gòu) 當(dāng)在 P 力作用下夾緊工件時 鉸鏈中心 B C D 共線 機構(gòu)處于死點位置 此時工件加在構(gòu)件 1 上的反作用力 Q 無論多大 也不能使構(gòu)件 3 轉(zhuǎn)動 這就保證在去掉外力 P 之后 仍能可靠夾緊工件 當(dāng)需要取出 工件時 只要在手柄上施加向上的外力 就可以使機構(gòu)離開死點位置 從而松脫工件 圖 3 11 工件夾緊機構(gòu) 3 2 2 運動特性方程 假設(shè)已知 兩桿長 li lj 和兩外運動副 B D 的位置 xB yB xD yD 速度 和加速度 求 內(nèi)運動副 C 的位置 xc yc 速度 Byx DByx 加速度 c cyx 以及兩桿的角位置 i j 和角速度 和角加速度 ji ji 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 16 頁 共 31 頁 1 位置方程 C 位置方程 jDiBclrlr 得 xC xB licos i xD ljcos j yC yB lisin i yD ljsin j 求 i 上兩式移項后平方相加 消去 j 得 0sinco00 CBAi 163 其中 BDixlA20iy 220jBDillC DByxl 由 得 163 有兩種位置 兩解0 20arctn2CAi 其中 表示 B C D 三運動副順時針排列 實線 表示 B C D 三運動副逆時針排列 虛線 求 將 代入 3 16 可求得 代入下式j(luò) i Cxy Rt 中 D j arctn O 2 速度方程 將式 3 16 求導(dǎo) 1GSxCyiBDijj BDjjii 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 17 頁 共 31 頁 式中 ijjiSCG 1 iil cosiil sn jjj jjj jjDiiBCyx lylvx coscosin 3 加速度方程 132GSaiijj jjii 式中 jiBDCx 22 jiSy23 iiiiBCy iiiix lla sncosco2 3 3 連桿教具尺寸的確定 3 3 1 總體尺寸的確定 圖 3 1 為連桿教具的結(jié)構(gòu)示意圖 1 為動滑塊 連桿 2 可以繞著 1 動滑塊做圓周運 動 動滑塊 1 可以沿著橫梁 6 滑動 搖桿 3 可以通過面板后的手輪最搖桿施加一個驅(qū) 動 可以做圓周運動 4 長連桿 可以繞著連桿 2 做圓周運動 也可以燃著搖桿 3 做圓 周運動 定滑塊 5 可以沿著橫梁 6 滑動 連桿 4 可以沿著定滑塊做豎直方向的滑動 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 18 頁 共 31 頁 圖 3 12 連桿教具結(jié)構(gòu)示意圖 教學(xué)用具一般都采用易攜帶 拆卸方便 且教學(xué)直觀的模型 所以我們把尺寸定 為了高 775mm 長 900mm 的尺寸 這樣連桿在做運動的時候行程超不過面板的邊界 便于老師在面板上做標(biāo)記直觀教學(xué) 3 3 2 各構(gòu)件尺寸的確定 由于該四桿機構(gòu)是用于教學(xué)演示的模型 構(gòu)件運動過程中受力非常小幾乎可以忽 略不計 因此構(gòu)件尺寸的選取不需要考慮構(gòu)件強度因素帶來的影響 只需要從運動角 度來確定構(gòu)件尺寸大小 下面從運動學(xué)角度結(jié)合三維設(shè)計模擬確定個構(gòu)件尺寸 研究如圖所示的機構(gòu) 當(dāng)角度 1 和 2 給定時 3 和 4 由下式給出 L2cos 2 L3cos 3 L4cos 4 L1cos 1 0 L2sin 2 L3sin 3 L4sin 4 L1sin 1 0 為方便起見 令 1 0 如果連桿 2 的角速度給定 則連桿 3 和連桿 4 的角速度 分別是 sin 4323 L sin 34224 L 其中 3 4 由公式 1 得到 連桿 2 端部的線速度是 2 2 2 連桿端部 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 19 頁 共 31 頁 的線速度是 sin 4342 Lv 每一速度在角速度 j 的方向上分別垂直于桿 j 連桿 3 和連桿 4 的角加速度是 sin cos co sin 43 24342322242 LLaL i i 434 23432222324 用代數(shù)求解法求解 結(jié)合 Pro E 的三維設(shè)計確定個構(gòu)件尺寸如下 1 長連桿 長 寬 高 300mm 17mm 4mm 2 短連桿 長 寬 高 80mm 17mm 4mm 3 主動桿 長 寬 高 125mm 50mm 12mm 4 滑桿 橫梁 長 寬 高 900mm 25mm 10mm 其他構(gòu)件主要是寫輔助滑動或轉(zhuǎn)動用的滑塊和銷軸 詳細(xì)尺寸見圖紙標(biāo)注 3 4 連桿教具材料的選擇 由于教學(xué)用具的載荷低 環(huán)境干凈 所以我們要采用材質(zhì)輕且經(jīng)濟的材料 滑動 連桿之間的耐磨性要好 鋁合金密度低 但強度比較高 接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼 塑性好 可加工成各種型材 具有優(yōu)良的導(dǎo)電性 導(dǎo)熱性和抗蝕性 工業(yè)上廣泛使用 使用量僅次于鋼 鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料 在航空 航天 汽車 機 械制造 船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用 隨著科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟的飛速發(fā)展 對 鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多 使鋁合金的焊接性研究也隨之深入 鋁合金的廣 泛應(yīng)用促進了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展 同時焊接技術(shù)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng) 域 因此鋁合金的焊接技術(shù)正成為研究的熱點之一 純鋁的密度小 2 7g cm3 大約是鐵的 1 3 熔點 低 660 鋁是面心立方 結(jié)構(gòu) 故具有很高的塑性 32 40 70 90 易于加工 可制成各種型材 板 材 抗腐蝕性能好 但是純鋁的強度很低 退火狀態(tài) b 值約為 8kgf mm2 故不宜作 結(jié)構(gòu)材料 通過長期的生產(chǎn)實踐和科學(xué)實驗 人們逐漸以加入合金元素及運用熱處理 等方法來強化鋁 這就得到了一系列的鋁合金 添加一定元素形成的合金在保持純鋁質(zhì)輕等優(yōu)點的同時還能具有較高的強度 b 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 20 頁 共 31 頁 值分別可達 24 60kgf mm2 這樣使得其 比強度 強度與比重的比值 b 勝過很 多合金鋼 成為理想的結(jié)構(gòu)材料 廣泛用于機械制造 運輸機械 動力機械及航空工 業(yè)等方面 飛機的機身 蒙皮 壓氣機等常以鋁合金制造 以減輕自重 采用鋁合金 代替鋼板材料的焊接 結(jié)構(gòu)重量可減輕 50 以上 球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨 有效地提高了鑄鐵的機械性能 特別是提高了塑性和韌性 從而得到比碳鋼還高的強度 球墨鑄鐵是 20 世紀(jì)五十年代 發(fā)展起來的一種高強度鑄鐵材料 其綜合性能接近于鋼 正是基于其優(yōu)異的性能 已 成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜 強度 韌性 耐磨性要求較高的零件 球墨鑄鐵已迅 速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的 應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料 所謂 以鐵代鋼 主要指球墨 鑄鐵 球鐵鑄件差不多已在所有主要工業(yè)部門中得到應(yīng)用 這些部門要求高的強度 塑 性 韌性 耐磨性 耐嚴(yán)重的熱和機械沖擊 耐高溫或低溫 耐腐蝕以及尺寸穩(wěn)定性 等 為了滿足使用條件的這些變化 球墨鑄鐵現(xiàn)有許多牌號 提供了機械性能和物理 性能的一個很寬的范圍 如國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO1083 所規(guī)定的大多數(shù)球墨鑄鐵鑄件 主要是以非合金態(tài)生 產(chǎn)的 顯然 這個范圍包括抗拉強度大于 800 牛頓 平方毫米 延伸率為 2 的高強度 牌號 另一個極端是高塑性牌號 其延伸率大于 17 而相應(yīng)的強度較低 最低為 370 牛頓 平方毫米 強度和延伸率并不是設(shè)計者選擇材料的唯一根據(jù) 而其它決定性的重 要性能還包括屈服強度 彈性模數(shù) 耐磨性和疲勞強度 硬度和沖擊性能等 另外 耐蝕性和抗氧化以及電磁性能對于設(shè)計者也許是關(guān)鍵的 為了滿足這些特殊使用 研 制了一組奧氏體球鐵 通常叫 Ni 一 Resis 球鐵 這些奧氏體球鐵 主要用鎳 鉻和錳 合金化 并且列入國際標(biāo)準(zhǔn) 常用中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼 該鋼冷塑性一般 退火 正火比調(diào)質(zhì)時要稍好 具有較高 的強度和較好的切削加工性 經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性 塑性和耐磨性 材料來源方便 適合于氫焊和氬弧焊 不太適合于氣焊 焊前需預(yù)熱 焊后應(yīng)進行去 應(yīng)力退火 正火可改善硬度小于 160HBS 毛坯的切削性能 該鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后 其綜 合力學(xué)性能要優(yōu)化于其他中碳結(jié)構(gòu)鋼 但該鋼淬透性較低 水中臨界淬透直徑為 12 17mm 水淬時有開裂傾向 當(dāng)直徑大于 80mm 時 經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火后 其力學(xué)性能 相近 對中 小型模具零件進行調(diào)質(zhì)處理后可獲得較高的強度和韌性 而大型零件 則以正火處理為宜 所以 此鋼通常在調(diào)質(zhì)或正火狀態(tài)下使用 綜上所述導(dǎo)軌我們可以選擇 45 鋼不易變形 滑塊我們可以選擇球墨鑄鐵耐磨性好 降低成本 增加使用壽命 其余的用鋁合金減輕重量 提高實用性 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 21 頁 共 31 頁 第四章 零件制造和裝配工藝 4 1 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 在機械設(shè)計中 不僅要保證所設(shè)計的機械設(shè)備具有良好的工作性能 而且還要考 慮能否制造 便于制造和盡可能降低制造成本 這種在機械設(shè)計中綜合考慮制造 裝 配工藝 維修及成本等方面的技術(shù) 稱為機械設(shè)計工藝性 機器及其零部件的工藝性 主要體現(xiàn)于結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中 所以又稱為結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝性 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝性 簡稱 零件結(jié)構(gòu)工藝性 是指所設(shè)計的零件在滿足使用要求的條件下制造的可行性和經(jīng)濟性 零件結(jié)構(gòu)工藝性存在于零部件生產(chǎn)和使用的全過程 包括 材料選擇 毛坯生產(chǎn) 機械加工 熱處理 機器裝配 機器使用 維護 直至報廢 回收和再利用等 1 影響結(jié)構(gòu)工藝性的因素 影響結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝性的因素主要有 生產(chǎn)類型 制造條件和工藝技術(shù)的發(fā)展三個 方面 生產(chǎn)類型是影響結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝性的首要因素 當(dāng)單件 小批生產(chǎn)零件時 大都采 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 22 頁 共 31 頁 用生產(chǎn)效率較低 通用性較強的設(shè)備和工藝裝備 采用普通的制造方法 因此 機器 和零部件的結(jié)構(gòu)應(yīng)與這類工藝裝備和工藝方法相適應(yīng) 在大批大量生產(chǎn)時 往往采用 高效 自動化的生產(chǎn)設(shè)備和工藝裝備 以及先進的工藝方法 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)必須適應(yīng)高速 自動化生產(chǎn)的要求 常常同一種結(jié)構(gòu) 在單件小批生產(chǎn)中工藝性良好 在大批大量生 產(chǎn)中未必也好 反之亦然 機械零部件的結(jié)構(gòu)必須與制造廠的生產(chǎn)條件相適應(yīng) 具體生產(chǎn)條件應(yīng)包括 毛坯 的生產(chǎn)能力及技術(shù)水平 機械加工設(shè)備和工藝裝備的規(guī)格及性能 熱處理設(shè)備條件與 能力 技術(shù)人員和工人的技術(shù)水平以及輔助部門的制造能力和技術(shù)力量等 隨著生產(chǎn)不斷發(fā)展 新的加工設(shè)備和工藝方法的不斷出現(xiàn) 以往認(rèn)為工藝性不好 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在采用了先進的制造工藝后 可能變得簡便 經(jīng)濟 例如電火花 電解 激光 電子束 超聲波加工等特種加工技術(shù)的發(fā)展 使諸如陶瓷等難加工材料 復(fù)雜 形面 精密微孔等加工變得容易 精密鑄造 軋制成形 粉末冶金等先進工藝的不斷 采用 使毛坯制造精度大大提高 真空技術(shù) 離子氮化 鍍滲技術(shù)使零件表面質(zhì)量有 了很大的改善 2 零件結(jié)構(gòu)工藝性的基本要求 a 機器零部件是為整機工作性能服務(wù)的 零部件結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)服從整機的工 藝性 b 在滿足工作性能的前提下 零件造型應(yīng)盡量簡單 同時應(yīng)盡量減少零件的 加工表面數(shù)量和加工面積 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件 通用件和外購件 增加相同形狀和相同 元素 如直徑 圓角半徑 配合 螺紋 鍵 齒輪模數(shù)等 的數(shù)量 c 零件設(shè)計時在保證零件使用功能和充分考慮加工可能性 方便性 精確性的 前提下應(yīng)符合經(jīng)濟性要求 即應(yīng)盡量降低零件的技術(shù)要求 加工精度和表面質(zhì)量 以 使零件便于制造 d 盡量減少零件的機械加工余量 力求實現(xiàn)少或無切屑加工 以降低零件的生 產(chǎn)成本 e 合理選擇零件材料 使其機械性能適應(yīng)零件的工作條件 且成本較低 f 符合環(huán)境保護要求 使零件制造和使用過程中無污染 省能源 便于報廢 回收和再利用 4 2 零件裝配和維修結(jié)構(gòu)工藝性 零件裝配和維修結(jié)構(gòu)工藝性對于產(chǎn)品的整個生產(chǎn)過程有很大影響 它是評定機器 設(shè)計好壞的標(biāo)志之一 裝配過程的難易 成本的高低 以及機器使用質(zhì)量是否良好 在很大程度上取決于它本身的結(jié)構(gòu) 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 23 頁 共 31 頁 機器的裝配工藝性要求機器結(jié)構(gòu)在裝配過程中 使相互聯(lián)接的零部件不用或少用 修配和機械加工 就能按要求順利地 花比較少的勞動量裝配起來并達到規(guī)定的裝配 精度 裝配對零部件結(jié)構(gòu)工藝性的要求 主要是使裝配周期最短 勞動量最少 而且操 作方便容易達到裝配精度要求 為此 應(yīng)考慮以下幾個方面 1 將結(jié)構(gòu)分拆成若干個獨立的裝配單元 為了多快好省地裝配機器 必須最大限度縮短裝配周期 而把機器分成若干個裝 配單元是縮短裝配周期的基本措施 因為機器分拆成若干個裝配單元后 可以在裝配 工作上組織平行裝配作業(yè) 擴大裝配工作面 而且能使裝配按流水線組織生產(chǎn) 同時 各裝配單元能預(yù)先調(diào)整試驗 各部分能以較完善的狀態(tài)送去總裝 有利于保證機器的 最終質(zhì)量 以機床生產(chǎn)實踐為例 一般機床都是由若干個部件組成 如普通車床由床頭箱 進給箱 溜板箱 刀架 尾架和床身等部件組成 在裝配時可以對各部件 裝配單元 平行進行裝配 而互不干擾 這些獨立的部件 裝配好之后 便可到專門的試驗臺上 試車和試驗 合格后送去進行總裝配 將機器分拆成若干獨立裝配單元 除上述優(yōu)點外 還有 1 便于部件規(guī)格化 系列化和標(biāo)準(zhǔn)化 并可減少勞動量 提高裝配生產(chǎn)率和降低 成本 2 有利于機器質(zhì)量不斷的改進和提高 這對重型機器尤為重要 因為它們壽命周 期較長 不會輕易報廢 隨著科學(xué)技術(shù)進步和要求的不斷提高 經(jīng)常在使用過程中需 加以改進 若機器具有獨立裝配單元 則改進起來很方便 3 便于協(xié)作生產(chǎn) 可由各專業(yè)工廠分別生產(chǎn)獨立單元 然后再集中進行裝配 4 給重型機械包裝運輸帶來很大方便 5 裝配工作中 可在組織平行裝配作業(yè)基礎(chǔ)上安排流水作業(yè)生產(chǎn) 6 各獨立裝配單元可預(yù)先進行調(diào)整實驗 各部分以比較完善狀態(tài)進入總裝 有利 于保證產(chǎn)品質(zhì)量和總裝順利進行 2 盡量減少裝配時的修配和機械加工裝配時的修配工作 不僅要求技術(shù)高 而 且多半是手工操作 既費工又難以確定工作量 因此 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中就應(yīng)考慮到如何 將裝配時的修配工作減少到最低限度 3 盡量使裝配和拆卸方便 設(shè)計機器結(jié)構(gòu)時 必須考慮裝配工作簡單方便 很重要的一點是套件的幾個表面 不應(yīng)該是同時地裝入基準(zhǔn)零件 如箱體零件 的配合孔中 而應(yīng)該按先后次序 依次 裝入 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 24 頁 共 31 頁 綜上所述 一般裝配和維修對零件結(jié)構(gòu)工藝性的要求主要包括 能夠組成單獨的 部件或裝配單元 應(yīng)具有合適的裝配基面 考慮裝配和拆卸的方便性 考慮設(shè)備維護 的方便性 選擇合理的調(diào)整或補償環(huán)以及盡量減少修配工作量等 所以在安裝的時候 我們可以把面板搖桿軸 搖桿部分先裝配 再把滑塊裝在橫 梁上 最后固定橫梁 由于各連桿是活動的 所以我們可以在用的時候再裝 這樣教 學(xué)演示起來也比較直觀方便 第五章 連桿機構(gòu)教學(xué)用具使用說明 5 1 連桿機構(gòu)教學(xué)用具構(gòu)成 該連桿機構(gòu)教學(xué)用具主要由動滑塊 短連桿 搖桿 長連桿 定滑塊和面板及支 架組成 如下圖示 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 25 頁 共 31 頁 圖 5 1 連桿教具結(jié)構(gòu)示意圖 1 動滑塊 2 短連桿 3 搖桿 4 長連桿 5 定滑塊 5 2 連桿機構(gòu)教學(xué)用具使用說明 該連桿機構(gòu)教學(xué)用具可實現(xiàn)曲柄搖桿機構(gòu) 雙曲柄機構(gòu) 雙搖桿機構(gòu) 平行四邊 形機構(gòu) 曲柄滑塊 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 曲柄搖塊機構(gòu) 移動導(dǎo)桿機構(gòu)的 功能 現(xiàn)一一說明如下 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 26 頁 共 31 頁 5 2 1 鉸鏈連桿機構(gòu)類使用說明 鉸鏈連桿機構(gòu) 曲柄搖桿機構(gòu) 雙曲柄機構(gòu) 雙搖桿機構(gòu) 平行四邊形機構(gòu) 主 要由圖 5 1 中 構(gòu)件構(gòu)成 演示各機構(gòu)時按照下述說明進行 1 連桿之間采用燕尾槽與燕尾塊結(jié)構(gòu) 方便各部件間的運動與銜接 通過頂 絲來固定連桿的相互位置 圖 5 2 示 圖 5 2 燕尾槽與燕尾塊結(jié)構(gòu) 2 在圖 3 1 中 3 為搖桿 在 3 中又有一個小滑塊圖 5 3 中的 1 我們可以通過 調(diào)整滑塊的方向或者位置來實現(xiàn)搖桿的長度與短連桿相等 大于或者小于 短連桿兩 旋轉(zhuǎn)軸的中心距為 50 圖 5 3 3 圖 5 4 中 為連桿節(jié)點旋轉(zhuǎn)副 1 2 3 4 為連桿 其中 4 為假設(shè)的 連桿 2 為一個固定長的連桿 靠調(diào)整 1 3 4 連桿的長度 實現(xiàn)曲柄搖桿機構(gòu) 雙曲 柄機構(gòu) 雙搖桿機構(gòu) 平行四邊形機構(gòu) 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 27 頁 共 31 頁 圖 5 4 連桿位置 5 2 1 含移動副的四桿機構(gòu)使用說明 含移動副的四桿機構(gòu) 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 曲柄搖塊機構(gòu) 移動導(dǎo)桿 機構(gòu) 主要由圖 5 1 中 構(gòu)件構(gòu)成 在圖 5 1 中豎直長連桿 可以沿著定滑塊 滑動做運動 定滑塊可以沿著橫梁做 滑動運動 所以通過長連桿的固定可以讓模型做鉸接四桿機構(gòu)的演變運動 即實現(xiàn)轉(zhuǎn) 動導(dǎo)桿機構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 曲柄搖塊機構(gòu) 移動導(dǎo)桿機構(gòu)的功能 如圖 5 5 所示 而導(dǎo)桿機構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 曲柄搖塊機構(gòu) 移動導(dǎo)桿機構(gòu)之間的變化是通過改變圖 5 1 中動定滑塊 和轉(zhuǎn)位滑塊和轉(zhuǎn)動滑塊之間的位置關(guān)系也就是改變個桿件長度來實現(xiàn) 圖 5 5 含移動副的四桿機構(gòu)示意圖 總 結(jié) 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 28 頁 共 31 頁 隨著畢業(yè)日子的到來 畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲 經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計終 于完成了 在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié) 但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面 畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知 識的一種檢驗 而且也是對自己能力的一種提高 通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己 原來知識還比較欠缺 自己要學(xué)習(xí)的東西還太多 以前老是覺得自己什么東西都會 什么東西都懂 有點眼高手低 通過這次畢業(yè)設(shè)計 我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的 過程 在以后的工作 生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí) 努力提高自己知識和綜合素質(zhì) 在此要感謝我的指導(dǎo)老師對我悉心的指導(dǎo) 感謝老師給我的幫助 在設(shè)計過程中 我通過查閱大量有關(guān)資料 與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué) 并向老師請教等方式 使自己學(xué) 到了不少知識 也經(jīng)歷了不少艱辛 但收獲同樣巨大 在整個設(shè)計中我懂得了許多東 西 也培養(yǎng)了我獨立工作的能力 樹立了對自己工作能力的信心 相信會對今后的學(xué) 習(xí)工作生活有非常重要的影響 而且大大提高了動手的能力 使我充分體會到了在創(chuàng) 造過程中探索的艱難和成功時的喜悅 雖然這個設(shè)計做的也不太好 但是在設(shè)計過程 中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富 使我終身受益 推薦閱讀 大學(xué) 三年就會在這最后的畢業(yè)設(shè)計總結(jié)劃上一個圓滿的句號 我曾經(jīng)以為時間是一個不快不 慢的東西 但現(xiàn)在我感到時間過的是多么的飛快 三年了 感覺就在一眨眼之間結(jié)束 了我的大學(xué)生涯 畢業(yè) 最重要的一個過程 最能把理論知識運用到實踐當(dāng)中的過程就 數(shù)畢業(yè)設(shè)計了 這也是我們從一個學(xué)生走向社會的一個轉(zhuǎn)折 另一個生命歷程的開始 參考文獻 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 29 頁 共 31 頁 1 機械設(shè)計 濮良貴 高等教育出版社 2 機械設(shè)計手冊 3 孫恒 陳作模 機械原理 M 北京 高等教育出版社 1999 4 諸文俊 機械設(shè)計基礎(chǔ) M 西安 西安交通大學(xué)出版社 1998 5 孫恒 傅則紹 機械原理 M 北京 高等教育出版社 1989 6 孫桓 等 機械原理 M 北京 高等教育出版社 第 5 版 1996 7 沈萬年 劉向鋒 機械設(shè)計基礎(chǔ) M 北京 清華大學(xué)出版社 1997 8 張啟先 空間機構(gòu)的分析與綜合 D 廣州 華南工學(xué)院 1981 9 方鍵 機械機構(gòu)設(shè)計 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 10 王華坤 范云勛 機械設(shè)計基礎(chǔ) 上 M 北京 兵器工業(yè)出版社 2001 11 曹惟慶 平面連桿機構(gòu)分析與綜合 M 北京 科學(xué)出版社 1989 12 鄭建榮 ADAMS 虛擬樣機技術(shù)入門與提高 M 北京 機械工業(yè)出版社 2010 13 王國強 等 虛擬樣機技術(shù)及其在 ADAMS 上的實踐 M 西安 西北工業(yè) 大學(xué)出版社 2003 14 羊有道 錢瑞明 型曲柄搖桿機構(gòu)的運動性能研究 J 機械制造與自動 化 2005 340 1 21 24 15 藍兆輝 鄒惠君 基于軌跡局部特性的機構(gòu)并行優(yōu)化綜合 J 機械工程學(xué)報 1999 35 5 16 19 16 張啟先 機構(gòu)組成學(xué)的新探討 J 機械工程學(xué)報 1996 9 l 1 3 連桿機構(gòu)教學(xué)用具設(shè)計與制造 第 30 頁 共 31 頁 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計涉及的全部內(nèi)容是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的 還要感老師 兩位老師在畢業(yè)設(shè)計中給予了我很大的知道和幫助 畢業(yè)設(shè)計涉及到的知識面和具體 零件的成形都在此實習(xí)中得到了認(rèn)識和鞏固 讓我從畢業(yè)實習(xí)中得到了很好的鍛煉 老師為我講解了不少難題 在此特別感謝 老師的學(xué)識 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 平易近人 的作風(fēng)和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度讓我們受益非淺 從老師處我們學(xué)到了許多的專業(yè)知識 和相關(guān)的設(shè)計方法 在此 謹(jǐn)向老師表示最真誠的感謝 感謝他在百忙中給予我的指 導(dǎo)和幫助 在這次的設(shè)計過程中也得到了同組同學(xué)的幫助和指導(dǎo) 當(dāng)然還有本院其他 老師的指導(dǎo) 在此我向各位給予我指導(dǎo)和幫助的領(lǐng)導(dǎo) 老師 同學(xué)表示忠心的感謝和 致敬 最后還要感謝的 也是最應(yīng)該感謝的是學(xué)院以及機電工程學(xué)院 學(xué)院讓我們有這 么好的學(xué)習(xí)條件 通過四年的學(xué)習(xí) 讓我們成為有用之才 也是學(xué)院給我們了這次畢 業(yè)設(shè)計機會 讓我們在走上工作崗位之前好好的鍛煉一下自己 謹(jǐn)此表示最真誠的敬意和感謝