机械设计基础第四章连杆机构

目录第1章机械设计概述 (1)第2章摩擦、磨损及润滑概述 (3)第3章平面机构的结构分析 (12)第4章平面连杆机构 (16)第5章凸轮机构 (36)第6章间歇运动机构 (46)第7章螺纹连接与螺旋传动 (48)第8章带传动 (60)第9章链传动 (73)第10章齿轮传动 (80)第11章蜗杆传动 (112)第12章齿轮系 (124)第13章机械传动设计 (131)第14章轴和轴毂连接 (133)第15章轴承 (138)第16章其他常用零、部件 (152)第17章机械的平衡与调速 (156)第18章机械设计CAD简介 (163)第1章机械设计概述1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？答：机械设计过程通常可分为以下几个阶段：1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。

2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。

3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。

4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。

1.2常见的失效形式有哪几种？答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。

1.3什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。

对于载荷而言称为承载能力。

根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。

1.4标准化的重要意义是什么？答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。

第2章摩擦、磨损及润滑概述2.1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪几类？各有何特点？答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。

干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。

机械设计基础平面连杆机构1. 介绍平面连杆机构是机械设计中常见的一种机械结构，由若干杆件组成并通过铰链连接。

这种机构广泛应用于各种机械装置和系统中，如发动机、机械手等。

平面连杆机构的设计目标是通过合理配置连杆的长度和铰链位置来实现特定的运动，使它能够完成所需的工作。

在设计过程中，需要考虑机构的稳定性、刚度、运动路径等因素，以确保机构能够正常运行并满足设计要求。

本文将介绍平面连杆机构的基本原理、设计要点和常见应用实例。

2. 基本原理平面连杆机构的基本原理是利用杆件的长度和铰链的位置，通过特定的连杆结构来实现机构的运动。

2.1 连杆连杆是平面连杆机构中的主要组成部分，通常由刚性材料制成。

连杆通过铰链连接在一起，形成一个闭合的结构。

连杆的长度和形状对机构的运动特性有重要影响。

常见的连杆形状有直杆、曲杆和弧杆等。

在设计时，需要根据具体的运动要求和空间限制选择适当的连杆形状和长度。

2.2 铰链铰链是连杆机构中的连接件，用于连接连杆并允许相对运动。

铰链通常由轴和轴承组成，能够实现转动或滑动运动。

铰链的位置对机构的运动轨迹和运动范围有决定性影响。

在设计时，需要合理选择铰链的位置和类型，以满足设计要求。

3. 设计要点3.1 运动要求在设计平面连杆机构时，首先需要明确机构的运动要求。

例如，需要确定机构的运动类型（旋转、直线、滑动等）、运动范围、速度和加速度等。

这些要求将指导后续的连杆和铰链的设计。

3.2 连杆长度连杆的长度直接决定机构的运动幅度和工作空间。

在设计时，需要根据运动要求和空间限制选择合适的连杆长度。

较短的连杆长度可提高机构的刚度和稳定性，但限制了运动范围；较长的连杆长度可以实现更大的运动幅度，但可能会导致机构不稳定。

3.3 铰链位置铰链的位置是机构设计中的关键因素之一，它直接影响机构的运动轨迹和运动范围。

在选择铰链位置时，需要考虑到机构的运动要求、连杆长度以及其他约束条件，以实现所需的运动轨迹。

3.4 负载和刚度在设计平面连杆机构时，需要考虑机构受到的负载和所需的刚度。

不同类型的连杆机构
四杆机构
由四个杆件和四个关节组成， 常用于平移和旋转运动的转 换。
曲柄滑块机构
由曲柄、连杆和滑块组成， 用于将旋转运动转化为直线 运动。
双曲柄机构
由两个曲柄、连杆和滑块组 成，常用于往复运动的转换。
连杆机构的运动分析
连杆机构的运动分析包括确定杆件的位置、速度和加速度，以及分析关联元 件在不同条件下的运动特性。
连杆机构的设计要点
1 强度和刚度
连杆材料的选择和尺寸设 计要满足强度和刚度的需 求。
2 运动关节的设计
3 减少运动噪音
关节的设计要考虑到磨损、 摩擦和润滑等因素。
采用合适的材料和润滑方 式可以有效减少连杆机构 的运动噪音。
常见的连杆机构应用举例
内燃机
连杆机构将活塞运动转化为曲轴的旋转运动，实现 发动机的工作。
起重机
连上下运动。
机器人臂
连杆机构用于机器人臂的关节，实现灵活的运动和 抓取功能。
自行车
脚踏板和齿轮系统通过连杆机构将人的脚力转化为 车轮的旋转运动。
总结
连杆机构是机械设计中不可或缺的一部分。通过了解其定义、原理、分析和设计要点，我们能够更好地应用它 们于实践中。
机械设计基础.连杆机构
在机械设计中，连杆机构是一种关键的元件。了解连杆机构的定义、原理以 及运动分析，让我们能够更好地设计和应用机械系统。
机械设计基础
机械设计是将工程原理和技术应用于机械系统的过程。它涉及材料选择、构 建模型、工程计算以及系统优化。
连杆机构的定义与原理
连杆机构是由连接杆件和关节组成的机械系统。它基于欧拉运动方程和级数法等原理，用于转换和传递运动。

工业设计机械基础 平面连杆机构 17
压力角α：C 点受力方向与运动方向所夹锐角 传动角γ：压力角的余角（连杆与摇杆间所夹的锐角）
α＋γ ＝ 90°
压力角α 的大小可作为判断连杆机构传力性能好坏的标志。
α 愈小，γ 愈大， 机构的传力性能愈好。
当α 过大即γ 过小时，机构就不能运动。
通常设计时应保证：αmax ≤ 40°~ 50° (γmin ≥ 40°） 思考：机构最大压力角αmax 在哪个位置呢？ 四、死点位置 如取图示摇杆CD为主动件，曲柄AB为 从动件，当摇杆CD摆到极限位置C1D 和C2D 时，连杆BC和曲柄AB公线，摇杆通过连杆加 于曲柄上的力F 必通过曲柄回转中心A点。
1、组成：
机架： 固定不动的杆
曲柄： 能整周转动的连架杆
连架杆： 与机架相铰链的杆 摇杆：仅能在 ＜ 360°的某一角度内
连杆： 不与机架直接连接的杆
作摆动的连架杆
2、分类：
按两连架杆的运动形式（曲柄或摇杆）可分为三种基本形式：
曲柄摇杆机构 双曲柄机构械基础 平面连杆机构 6
反平行四边形机构：
工业设计机械基础 平面连杆机构 8
3）双摇杆机构 双摇杆机构：两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构。 若把曲柄摇杆机构中最短杆的对面的摇杆固定 —→ 双摇杆机构。 若双摇杆机构中，两摇杆长度相等 —→ 等腰梯形机构。 特点：两摇杆的摆角不相等。
工业设计机械基础 平面连杆机构 9
当车辆转弯时，由于β 和δ 不相等，就有可能实现在任意位置都能使 两前轮轴线的交点O 落在后轮轴线的延长线上，从而使车辆绕O点转动时， 四个车论都在地面上作纯滚动，避免轮胎因滑动而引起磨损。
但：在工程上有时也利用死点位置的性质来实现某些要求。 如图示夹紧机构： 当需要取出工件时，必须向上扳动手柄。