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畢業(yè)設計課題名稱:連桿機構教學用具設計與制造 系 別 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導教師 原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763目 錄摘 要.2ABSTRACT2第一章 緒論.31.1 教學模型用具的發(fā)展背景及意義 31.2 四桿機構教學模型設計的內容 31.3 機械設計基礎畢業(yè)設計的要求 3第二章 總體方案設計.42.1 四桿機構概述 42.1.1 連桿機構類型52.1.2 鉸鏈四桿機構的演化52.2 連桿教具設計要求分析 82.2.1 設計要求82.2.2 設計思路82.3 連桿教具方案設計 8第三章 機構設計.93.1 機構分析 93.1.1 曲柄搖桿機構93.1.2 雙曲柄機構93.1.3 雙搖桿機構103.1.4 其他機構的演化方法103.2 運動分析 113.2.1 運動特性參數113.2.2 運動特性方程143.3 連桿教具尺寸的確定 173.3.1 總體尺寸的確定173.3.2 各構件尺寸的確定173.4 連桿教具材料的選擇 18原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第四章 零件制造和裝配工藝.204.1 零件結構工藝性分析 204.2 零件裝配和維修結構工藝性 22第五章 連桿機構教學用具使用說明.235.1 連桿機構教學用具構成 245.2 連桿機構教學用具使用說明 245.2.1 鉸鏈連桿機構類使用說明255.2.1 含移動副的四桿機構使用說明26總 結.27參考文獻.28致 謝.29原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763摘 要平面連桿機構在重型機械、紡織機械、食品機械、包裝機械、農業(yè)機械中都有廣泛的應用。在三種基本機構基礎上通過改變幾家構件和改善桿件長度就可以達到改變運動形式的目的，為了能在教學中直觀顯現這一特性，本設計的連桿教學用具，可以通過調整教學模型各部件之間的位置關系，可以實現曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構、平行四邊形機構、曲柄滑塊、轉動導桿機構、擺動導桿機構、曲柄搖塊機構、移動導桿機構的功能，方便直觀的實現連桿機構轉換的各種功能的演示。關鍵詞：連桿機構 教學模型 制圖 制造工藝AbstractPlane 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原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第一章 緒論1.1 教學模型用具的發(fā)展背景及意義隨著知識面的提升，傳統(tǒng)的“我教你學” 、 “我講你聽”、 “我念你寫”的教學方法已經很難適應現在的教學模式了。隨著專業(yè)領域的拓展，在教學中的各種抽象的，微觀的事物越來越不能讓學生們直觀的去理解了，例如，生物學，分子學，解剖學，以及在我們機械行業(yè)中不常見的機械內部結構，所以在課堂上引進了實體教學，現場教學等各類教學手段，而用的最多的就是掛圖和模型類了。它可以讓學生跟直觀的去理解抽象的事物，例如分子形式，生物內部構成，機械的內部構造以及運動形式。所以教學模型在基礎教學上有事半功倍、舉一反三的教學意義。1.2 四桿機構教學模型設計的內容（1）擬定和分析連桿教具的設計方案。（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）編寫設計計算說明書，準備答辯。1.3 機械設計基礎畢業(yè)設計的要求（1）檢索連桿機構教學用具相關資料，制定詳細設計方案，完成設計原理設計。（2）進行結構設計，形成成套產品圖紙（裝配圖，零件圖） ，圖紙要符合機械制圖標準。（3）編制相關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 篇以上的參考文獻原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第二章 總體方案設計2.1 四桿機構概述平面連桿機構是將各構件用轉動副或移動副聯接而成的平面機構。最簡單的平面連桿機構是由四個構件組成的，簡稱平面四桿機構。它的應用非常廣泛，而且是組成多桿機構的基礎。平面四桿機構可分為鉸鏈四桿機構和含有移動副的四桿機構，全部用回轉副組成的平面四桿機構稱為鉸鏈四桿機構，如圖 3-1 所示。機構的固定件 4 稱為機架；與機架用回轉副相聯接的桿 1 和桿 3 稱為連架桿；不與機架直接聯接的桿 2 稱為連桿。能作整周轉動的連架桿，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，將鉸鏈四桿機構分為三種基本型式：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構和雙搖桿機構。圖 2-1 鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構的曲柄存在條件：（1）在曲柄搖桿機構中，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。（a）取最短桿相鄰的構件（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 所示的機構為曲柄搖桿機構。（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 都不能作整周轉動。如果鉸鏈四桿機構中的最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則該機構中不可能存在曲柄，無論取哪個構件作為機架，都只能得到雙搖桿機構。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存在曲柄的必要條件。滿足這個條件的機構究竟有一個曲柄、兩個曲柄或沒有曲柄，還需根據取何桿為機架來判斷。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397632.1.1 連桿機構類型（1）曲柄搖桿機構在鉸鏈四桿機構中，若兩個連架桿中，一個為曲柄，另一個為搖桿，則此鉸鏈四桿機構稱為曲柄搖桿機構。（2）雙曲柄機構兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構稱為雙曲柄機構。在雙曲柄機構中，通常主動曲柄作等速轉動，從動曲柄作變速轉動。雙曲柄機構中，用得最多的是平行雙曲柄機構，或稱平行四邊形機構，它的連桿與機架的長度相等，且兩曲柄的轉向相同、長度也相等。由于這種機構兩曲柄的角速度始終保持相等。且連桿始終作平動，故應用較廣。例如在圖 2-2a 中，當曲柄 1 由AB2 轉到 AB3 時，從動曲柄 3 可能轉到 DC3’，也可能轉到 DC3’’。為了消除這種運動不確定現象，除可利用從動件本身或其上的飛輪慣性導向外，還可利用錯列機構（圖 3-3）或輔助曲柄等措施來解決。如圖 2-2 不所示機車驅動輪聯動機構，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（3）雙搖桿機構兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構稱為雙搖桿機構，兩搖桿長度相等的雙搖桿機構，稱為等腰梯形機構。2.1.2 鉸鏈四桿機構的演化在實際機械中，平面連桿機構的型式是多種多樣的，但其中絕大多數是在鉸鏈四桿機構的基礎上發(fā)展和演化而成。（1）曲柄滑塊機構如圖 2-3a 所示的曲柄搖桿機構中，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。此時雖然轉動副 D 的外形改變，但機構的運動特性并沒有改變。若將弧形槽的半徑增原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763至無窮大，則轉動副 D 的中心移至無窮遠處，弧形槽變?yōu)橹辈郏D動副 D 則轉化為移動副，構件 3 由搖桿變成了滑塊，于是曲柄搖桿機構就演化為曲柄滑塊機構，如圖 2-2c 所示。此時移動方位線 mm 不通過曲柄回轉中心，故稱為偏置曲柄滑塊機構。曲柄轉動中心至其移動方位線 mm 的垂直距離稱為偏距 e，當移動方位線 mm 通過曲柄轉動中心 A 時（即 e=0） ，則稱為對心曲柄滑塊機構。圖 2-3 曲柄滑塊機構的演化（2）導桿機構導桿機構可以看作是在曲柄滑塊機構中選取不同構件為機架演化而成。圖 2-3a 所示為曲柄滑塊機構，如將其中的曲柄 1 作為機架，連桿 2 作為主動件，則連桿 2 和構件 4 將分別繞鉸鏈 B 和 A 作轉動。如圖 2-4b 所示。若 ABBC，則桿 4 只能作往復擺動，故稱為擺動導桿機構。圖 2-4 曲柄滑塊機構相導桿機構的演化a．搖塊機構在圖 2-4a 所示的曲柄滑塊機構中，若取桿 2 為固定件，即可得圖 2-4c 所示的擺動滑塊機構，或稱搖塊機構。這種機構廣泛應用于擺動式內燃機和液壓驅動裝置內。如原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 2-5 所示自卸卡車翻斗機構及其運動簡圖。在該機構中，因為液壓油缸 3 繞鉸鏈 C擺動，故稱為搖塊。圖 2-5 自卸卡車翻斗機構及其運動簡圖b．定塊機構在圖 2-4a 所示曲柄滑塊機構中，若取桿 3 為固定件，即可得圖 2-4d 所示的固定滑塊機構或稱定塊機構。這種機構常用于抽水唧筒等機構中。（3）偏心輪機構圖 2-6a 所示為偏心輪機構。桿 1 為圓盤，其幾何中心為 B。因運動時該圓盤繞偏心 A 轉動，故稱偏心輪。A、B 之間的距離 e 稱為偏心距。按照相對運動關系，可畫出該機構的圖 2-6 偏心輪機構運動簡圖。如圖 2-6b 所示。由圖可知，偏心輪是回轉副 B 擴大到包括回轉副 A 而形成的，偏心距 e 即是曲柄的長度。當曲柄長度很小時，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，而且當軸頸位于中部時，還可以安裝整體式連桿，使結構簡化。因此，偏心輪廣泛應用于傳力較大的剪床、沖床、顎式破碎機、內燃機等機械中。2.2 連桿教具設計要求分析教學模型作為教學手段的重要組成部分，在教學活動中發(fā)揮著積極的輔助作用。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763模型的探究式應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)了學生對課程的興趣，培養(yǎng)了學生空間現象能力，幫助學生更深層次理解教學內容。連桿機構是機械產品中應用比較廣泛的一種機構。在三種基本機構基礎上通過改變幾家構件和改善桿件長度就可以達到改變運動形式的目的。平面連桿機構中最常用的是四桿機構，它的構件數目最少，且能轉換運動。多于四桿的平面連桿機構稱多桿機構，它能實現一些復雜的運動，但桿多且穩(wěn)定性差。所以針對四桿平面機構為此我們要設計一種教學用具，通過改變構件或者連桿長度就可以改變其運動形式的教學模型。2.2.1 設計要求（1）直觀：學生通過教具可以直觀的看到各連桿之間的運動關系。（2）快捷：老師在課堂上可以快捷的調整連桿的長度，實現運動關系的轉變，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：結構合理性，經濟可行性。 2.2.2 設計思路在三種基本機構基礎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 連桿教具方案設計為了能在教學中直觀顯現四桿結構之間的轉換關系，結合上述對四桿機構類型及演化規(guī)律的分析本次設計選用如下九種機構作為本次設計方案：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構、平行四邊形機構、曲柄滑塊、轉動導桿機構、擺動導桿機構、曲柄搖塊機構、移動導桿機構。根據上述對四桿機構演化規(guī)律的分析可知，如果想集曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構、平行四邊形機構于一個模型，必須使三個連桿長度可調；如果想集曲柄滑塊、轉動導桿機構、擺動導桿機構、曲柄搖塊機構、移動導桿機構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曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構、平行四邊形機構、曲柄滑塊、轉動導桿機構、擺動導桿機構、曲柄搖塊機構、移動導桿機構的功能必須同時滿足如下兩個條件：（1）三個連桿長度可調；（2）四個連桿都可以固定。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第三章 機構設計3.1 機構分析3.1.1 曲柄搖桿機構平面四桿機構最基本的型式為圖 1-1 所示的曲柄搖桿機構。圖 1-1 中，AD 為機架，AB 和 DC 為連架桿。其中構件 AB 能繞其固定鉸鏈中心 A 作整周轉動而稱為曲柄。構件 DC 只能繞其固定鉸鏈中心 D 在一定范圍內往復擺動而稱為搖桿。構件 BC 不與機架直接相聯而僅僅連接兩連架桿 AB 和 DC，因而稱為連桿。連桿機構正是因為連桿的存在而得名。圖 3-1 曲柄搖桿機構通過分析，我們可以得到曲柄搖桿共有四個旋轉副，四個節(jié)點，并且 ABDCBC3.1.2 雙曲柄機構兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構稱為雙曲柄機構。圖 3-2 中，AD 為機架，AB和 DC 為曲柄。其中構件 AB、DC 能繞其固定鉸鏈中心 A、D 作整周轉動而稱為曲柄。若兩對邊構件長度相等且平行，則稱為正平行四邊形機構。圖 3-2 雙曲柄機構通過分析，我們可以得到雙曲柄搖桿共有四個旋轉副，四個節(jié)點，且可以整周旋轉，平行四邊形連桿機構 AB=DC原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397633.1.3 雙搖桿機構兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構稱為雙搖桿機構。如圖 3-3 中，AD 為機架，構件 AB、 DC 只能繞其固定鉸鏈中心 A、D 在一定范圍內往復擺動而稱為搖桿。 圖 3-3 雙搖桿機構通過分析，我們可以得到雙搖桿共有四個旋轉副，四個節(jié)點，不能做整周旋轉3.1.4 其他機構的演化方法方案中提到平行四邊形機構、曲柄滑塊、轉動導桿機構、擺動導桿機構、曲柄搖塊機構、移動導桿機構均可通過上述 3 種機構演化得到，演化方法如下：（1）取不同的構件為機架鉸鏈四桿機構的三種基本型式，可看作是由曲柄搖桿機構改變機架而得到的，如圖 1-5 所示。圖 3-4 曲柄搖桿機構的演化過程對于曲柄滑塊機構，若選取不同構件為機架，同樣也可以得到不同型式的機構，如圖 3-5 所示。曲柄滑塊機構 導桿機構 搖塊機構 直動滑桿機構圖 3-5 改變曲柄滑塊機構的機架得到的不同型式原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763（1）變換四個連桿之間長度分析鉸鏈四桿機構的三種形式，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（1）行程速度變化系數當原動件（曲柄）做勻速定軸轉動時，從動件相對于機架作往復運動（擺動或移動）的連桿機構，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。這種現象稱為機構的急回特性。在工程實際中，為了提高生產率，保證產品質量，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的急回特性，在機構分析和設計中具有很重要意義。為反應急回特性的相對程度，引入從動件行程速度變化系數，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中，曲柄與連桿重疊共線的 AB1 和拉直共線的 AB2分別對應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 α1（≥180°）表示，小者用 α2（≤180°）表示，由α1=180°＋θ，α2=180°－θ可得θ=（α1－α2）／2若曲柄以勻速轉過 α1 和 α2 對應的時間為 t1（對應于從動件慢行程）和 t2（對應于從動件快行程） ，則根據行程速度變化系數的定義，有： 180k?????因此，機構的急回特性也可以用 θ 角來表示，由于 θ 與從動件極限位置對應的曲柄位置有關，故稱其為極位夾角。對于曲柄搖桿機構，極位夾角即為∠C1AC2。其值與機構尺寸有關，可能小于 90°，也可能大于 90°，一般范圍為 0°到 180°。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-6 曲柄搖桿機構的行程速比系數分析除曲柄搖桿機構外，偏置曲柄滑塊機構和導桿機構也有急回特性。如圖 3-7 所示的偏置曲柄滑塊機構，極位夾角為 θ=∠C1AC2＜90° 滑塊慢行程的方向與曲柄的轉向和偏置方向有關。當偏距 e=0 時，θ=0，即對心曲柄滑塊機構無急回特性。圖 3-7 偏置曲柄滑塊機構圖 3-8 表示了擺動導桿機構的極位夾角，其取值范圍為（0°，180° ） ，并有 ψ=θ。導桿慢行程擺動方向總是與曲柄轉向相同[8]。圖 3-8 轉動導桿機構（2）壓力角和傳動角在圖 3-9 所示的曲柄搖桿 ABCD 中，若不考慮構件的慣性力和運動副中的摩擦力的影響，當曲柄 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 υc 之間所夾的銳角 α 稱為壓力角。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-9 曲柄搖桿機構的壓力角分析由圖可見，力 P 可分解為沿點 C 絕對速度 υc 方向的分力 Pt 及沿構件 CD 方向的分力 Pn，Pn 只能使鉸鏈 C 及 D 產生徑向壓力，而分力 Pt 才是推動從動件 CD 運動的有效分力，其值 Pt =Pcosα=Psinγ.顯然，壓力角 α 越小，其有效分力 Pt 則越大，亦即機構的傳動效益越高。為了便于度量，引入壓力角 α 的余角 γ=90°－α，該角 γ 稱為傳動角。顯然，角 γ 越大，則有效分力 Pt 則越大而 Pn 就越小，因此在機構中常用其傳動角 γ 的大小及其變化情況來表示機構的傳力性能。傳動角 γ 的大小是隨機構位置的不同而變化的。為了保證機構具有良好的傳動性能，綜合機構時，通常應使 γmax≥40°。尤其對于一些具有短暫高峰載荷的機構，可利用其傳動角接近 γmax 時進行工作，從而節(jié)省動力。（3）死點在曲柄搖桿機構中，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 將經過鉸鏈 A 的中心，此時傳動角 γ=0，即 α=90°，故Pt=0，它不能推動曲柄轉動，而使整個機構處于靜止狀態(tài)。這種位置稱為死點。對傳動而言，機構有死點是一個缺陷，需設法加以克服，例如可利用構件的慣性通過死點?？p紉機在運動中就是依靠皮帶輪的慣性來通過死點的。也可以采用機構錯位排列的辦法，即將兩組以上的機構組合起來，使各組機構的死點錯開。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-10 曲柄搖桿機構死點位置構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一定的工作要求。例如圖 3-11 所示工件夾緊機構，當在 P 力作用下夾緊工件時，鉸鏈中心B﹑C﹑D 共線，機構處于死點位置，此時工件加在構件 1 上的反作用力 Q 無論多大，也不能使構件 3 轉動，這就保證在去掉外力 P 之后，仍能可靠夾緊工件。當需要取出工件時，只要在手柄上施加向上的外力，就可以使機構離開死點位置，從而松脫工件]。圖 3-11 工件夾緊機構3.2.2 運動特性方程假設已知：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：內運動副 C 的位置（xc ,yc ） ，速度ByxDByx??,,（ ） ，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??,原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763（1）位置方程① C 位置方程： jDiBclrlr??得：xC=xB+licos?i=xD+ljcos?jyC=yB+lisin?i=yD+ljsin?j② 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020arctn2CAi ?????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）③ 求 ：將 代入（3-16）可求得 ， 代入下式j?i Cxy（Rt 中）Dj ??arctn?O??（2）速度方程.將式（3-16）求導： ???????????1GSxCyiBDijj BDjjii ?? ???原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763式中： ijjiSCG??1iil?cosiil?sn?jjj jjj??????????jjDiiBCyx lylvx??coscosin???3）加速度方程. ??????132GSaiijj jjii??式中： jiBDCx22??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 為連桿教具的結構示意圖，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。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-12 連桿教具結構示意圖教學用具一般都采用易攜帶，拆卸方便，且教學直觀的模型。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記直觀教學。3.3.2 各構件尺寸的確定由于該四桿機構是用于教學演示的模型，構件運動過程中受力非常小幾乎可以忽略不計，因此構件尺寸的選取不需要考慮構件強度因素帶來的影響，只需要從運動角度來確定構件尺寸大小，下面從運動學角度結合三維設計模擬確定個構件尺寸：研究如圖所示的機構。當角度 θ1 和 θ2 給定時，θ3 和 θ4 由下式給出：L2cosθ2+L3cosθ3-L4cos θ4-L1cosθ1=0L2sinθ2+L3sinθ3-L4sinθ4-L1sinθ1=0為方便起見，令 θ1=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 θ3，θ4 由公式（1）得到。連桿 2 端部的線速度是Ｖ2=Ｌ2ω2，連桿端部原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763的線速度是： )sin(4342????Lv每一速度在角速度 ωj 的方向上分別垂直于桿Ｌj。連桿 3 和連桿 4 的角加速度是： )sin()cos(co)sin( 43 24342322242 ??????????LLaL)i()()i( 434 23432222324 ??用代數求解法求解，結合 Pro/E 的三維設計確定個構件尺寸如下：（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其他構件主要是寫輔助滑動或轉動用的滑塊和銷軸，詳細尺寸見圖紙標注。3.4 連桿教具材料的選擇由于教學用具的載荷低，環(huán)境干凈，所以我們要采用材質輕且經濟的材料，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)質鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導電性、導熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用，使用量僅次于鋼。鋁合金是工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè)中已大量應用。隨著科學技術以及工業(yè)經濟的飛速發(fā)展，對鋁合金焊接結構件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應用促進了鋁合金焊接技術的發(fā)展，同時焊接技術的發(fā)展又拓展了鋁合金的應用領域，因此鋁合金的焊接技術正成為研究的熱點之一。純鋁的密度?。é?2.7g/cm3） ，大約是鐵的 1/3，熔點 低（660℃） ，鋁是面心立方結構，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ: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) σb 值約為 8kgf/mm2，故不宜作結構材料。通過長期的生產實踐和科學實驗，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輕等優(yōu)點的同時還能具有較高的強度，σb 原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763值分別可達 24～60kgf/mm2。這樣使得其“比強度”（強度與比重的比值 σb/ρ）勝過很多合金鋼，成為理想的結構材料，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，結構重量可減輕 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)部門中得到應用，這些部門要求高的強度、塑性、韌性、耐磨性、耐嚴重的熱和機械沖擊、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。如國際標準化組織 ISO1083 所規(guī)定的大多數球墨鑄鐵鑄件，主要是以非合金態(tài)生產的。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計者選擇材料的唯一根據，而其它決定性的重要性能還包括屈服強度、彈性模數、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計者也許是關鍵的。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，并且列入國際標準。常用中碳調質結構鋼。該鋼冷塑性一般，退火、正火比調質時要稍好，具有較高的強度和較好的切削加工性，經適當的熱處理以后可獲得一定的韌性、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。焊前需預熱，焊后應進行去應力退火。正火可改善硬度小于 160HBS 毛坯的切削性能。該鋼經調質處理后，其綜合力學性能要優(yōu)化于其他中碳結構鋼，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。當直徑大于 80mm 時，經調質或正火后，其力學性能相近，對中、小型模具零件進行調質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，此鋼通常在調質或正火狀態(tài)下使用。綜上所述導軌我們可以選擇 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。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第四章 零件制造和裝配工藝4.1 零件結構工藝性分析在機械設計中，不僅要保證所設計的機械設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。這種在機械設計中綜合考慮制造、裝配工藝、維修及成本等方面的技術，稱為機械設計工藝性。機器及其零部件的工藝性主要體現于結構設計當中，所以又稱為結構設計工藝性。零件結構設計工藝性，簡稱零件結構工藝性，是指所設計的零件在滿足使用要求的條件下制造的可行性和經濟性。零件結構工藝性存在于零部件生產和使用的全過程，包括：材料選擇、毛坯生產、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）影響結構工藝性的因素影響結構設計工藝性的因素主要有：生產類型、制造條件和工藝技術的發(fā)展三個方面。生產類型是影響結構設計工藝性的首要因素。當單件、小批生產零件時，大都采原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763用生產效率較低、通用性較強的設備和工藝裝備，采用普通的制造方法，因此，機器和零部件的結構應與這類工藝裝備和工藝方法相適應。在大批大量生產時，往往采用高效、自動化的生產設備和工藝裝備，以及先進的工藝方法，產品結構必須適應高速、自動化生產的要求。常常同一種結構，在單件小批生產中工藝性良好，在大批大量生產中未必也好，反之亦然。機械零部件的結構必須與制造廠的生產條件相適應。具體生產條件應包括：毛坯的生產能力及技術水平、機械加工設備和工藝裝備的規(guī)格及性能、熱處理設備條件與能力、技術人員和工人的技術水平以及輔助部門的制造能力和技術力量等。隨著生產不斷發(fā)展，新的加工設備和工藝方法的不斷出現，以往認為工藝性不好的結構設計，在采用了先進的制造工藝后，可能變得簡便、經濟。例如電火花、電解、激光、電子束、超聲波加工等特種加工技術的發(fā)展，使諸如陶瓷等難加工材料、復雜形面、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、離子氮化、鍍滲技術使零件表面質量有了很大的改善。（2）零件結構工藝性的基本要求a）機器零部件是為整機工作性能服務的，零部件結構工藝性應服從整機的工藝性。b）在滿足工作性能的前提下，零件造型應盡量簡單，同時應盡量減少零件的加工表面數量和加工面積；盡量采用標準件、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、齒輪模數等）的數量。c）零件設計時在保證零件使用功能和充分考慮加工可能性、方便性、精確性的前提下應符合經濟性要求，即應盡量降低零件的技術要求（加工精度和表面質量） ，以使零件便于制造。d）盡量減少零件的機械加工余量，力求實現少或無切屑加工，以降低零件的生產成本。e）合理選擇零件材料，使其機械性能適應零件的工作條件，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 零件裝配和維修結構工藝性零件裝配和維修結構工藝性對于產品的整個生產過程有很大影響。它是評定機器設計好壞的標志之一。裝配過程的難易、成本的高低、以及機器使用質量是否良好，在很大程度上取決于它本身的結構。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763機器的裝配工藝性要求機器結構在裝配過程中，使相互聯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。裝配對零部件結構工藝性的要求，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，應考慮以下幾個方面（1）將結構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。同時，各裝配單元能預先調整試驗。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量。以機床生產實踐為例，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、系列化和標準化，并可減少勞動量，提高裝配生產率和降低成本。2）有利于機器質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。隨著科學技術進步和要求的不斷提高，經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）便于協作生產?？捎筛鲗I(yè)工廠分別生產獨立單元，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)基礎上安排流水作業(yè)生產。6）各獨立裝配單元可預先進行調整實驗，各部分以比較完善狀態(tài)進入總裝，有利于保證產品質量和總裝順利進行。（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，在結構設計中就應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計機器結構時，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該是同時地裝入基準零件（如箱體零件）的配合孔中，而應該按先后次序，依次裝入。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763綜上所述，一般裝配和維修對零件結構工藝性的要求主要包括：能夠組成單獨的部件或裝配單元、應具有合適的裝配基面、考慮裝配和拆卸的方便性、考慮設備維護的方便性、選擇合理的調整或補償環(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，這樣教學演示起來也比較直觀方便。第五章 連桿機構教學用具使用說明5.1 連桿機構教學用具構成該連桿機構教學用具主要由動滑塊、短連桿、搖桿、長連桿、定滑塊和面板及支架組成，如下圖示：原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 5-1 連桿教具結構示意圖1-動滑塊 2-短連桿 3-搖桿 4-長連桿 5-定滑塊5.2 連桿機構教學用具使用說明該連桿機構教學用具可實現曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構、平行四邊形機構、曲柄滑塊、轉動導桿機構、擺動導桿機構、曲柄搖塊機構、移動導桿機構的功能，現一一說明如下：原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397635.2.1 鉸鏈連桿機構類使用說明鉸鏈連桿機構（曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構、平行四邊形機構）主要由圖 5-1 中 ①②③④⑥構件構成。演示各機構時按照下述說明進行：（1）連桿之間采用燕尾槽與燕尾塊結構，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 燕尾槽與燕尾塊結構（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，我們可以通過調整滑塊的方向或者位置來實現搖桿的長度與短連桿相等，大于或者小于，短連桿兩旋轉軸的中心距為 50.原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 5-3（3）圖 5-4 中①②③④為連桿節(jié)點旋轉副，1、2、3、4 為連桿。其中 4 為假設的連桿，2 為一個固定長的連桿，靠調整 1、3、4 連桿的長度，實現曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構、平行四邊形機構。圖 5-4 連桿位置5.2.1 含移動副的四桿機構使用說明含移動副的四桿機構（轉動導桿機構、擺動導桿機構、曲柄搖塊機構、移動導桿機構）主要由圖 5-1 中①②③④⑤構件構成。在圖 5-1 中豎直長連桿④可以沿著定滑塊⑤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的演變運動，即實現轉動導桿機構、擺動導桿機構、曲柄搖塊機構、移動導桿機構的功能，如圖 5-5 所示。而導桿機構、擺動導桿機構、曲柄搖塊機構、移動導桿機構之間的變化是通過改變圖5-1 中動定滑塊⑤和轉位滑塊和轉動滑塊之間的位置關系也就是改變個桿件長度來實現。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 5-5 含移動副的四桿機構示意圖總 結隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，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)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質 在此要感謝我的指導老師對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設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，相信會對今后的學習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。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。推薦閱讀：大學三年就會在這最后的畢業(yè)設計總結劃上一個圓滿的句號.我曾經以為時間是一個不快不慢的東西，但現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束了我的大學生涯.畢業(yè)，最重要的一個過程，最能把理論知識運用到實踐當中的過程就數畢業(yè)設計了.這也是我們從一個學生走向社會的一個轉折.另一個生命歷程的開始.原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763參考文獻[1] 《機械設計 》 ，濮良貴，高等教育出版社[2] 《機械設計手冊 》[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.機械設計基礎[M].西安：西安交通大學出版社，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，機械設計基礎[M].北京：清華大學出版社，1997.[8] 張啟先. 空間機構的分析與綜合[D]. 廣州： 華南工學院，1981.[9] 方鍵. 機械機構設計 [M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2005. 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