机械设计基础课程设计一：平面连杆机构设计

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。

机械原理课程教案一平面连杆机构及其分析与设计一、教学目标及基本要求1掌握平面连杆机构的基本类型，掌握其演化方法。

2,掌握平面连杆机构的运动特性，包括具有整转副和存在曲柄的条件、急回运动、机构的行程、极限位置、运动的连续性等；3.掌握平面连杆机构运动分析的方法，学会将复杂的平面连杆机构的运动分析问题转换为可用计算机解决的问题。

4.掌握连杆机构的传力特性，包括压力角和传动角、死点位置、机械增益等；正确理解自锁的概念，掌握确定自锁条件的方法。

5,了解平面连杆机构设计的基本问题，掌握根据具体设计条件及实际需要，选择合适的机构型式；学会按2~3个刚体位置设计刚体导引机构、按2~3个连架杆对应位置设计函数生成机构及按K值设计四杆机构；对机构分析与设计的现代解析法有清楚的了解。

二、教学内容及学时分配第一节概述（2学时）第二节平面连杆机构的基本特性及运动分析（4.5学时）第三节平面连杆机构的运动学尺寸设计（3.5学时）三、教学内容的重点和难点重点：1.平面四杆机构的基本型式及其演化方法。

2.平面连杆机构的运动特性，包括存在整转副的条件、从动件的急回运动及运动的连续性；平面连杆机构的传力特性，包括压力角、传动角、死点位置、机械增益。

3.平面连杆机构运动分析的瞬心法、相对运动图解法和杆组法。

4.按给定2~3个位置设计刚体导引机构，按给定的2~3个对应位置设计函数生成机构，按K值设计四杆机构。

难点：1.平面连杆机构运动分析的相对运动图解法求机构的加速度。

2.按给定连架杆的2~3个对应位置设计函数生成机构。

四、教学内容的深化与拓宽平面连杆机构的优化设计。

五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。

在教学中应注意要求学生对基本概念的掌握，如整转副、摆转副、连杆、连架杆、曲柄、摇杆、滑块、低副运动的可逆性、压力角、传动角、极位夹角、行程速度变化系数、死点、自锁、速度影像、加速度影像、装配模式等；基本理论和方法的应用，如影像法在机构的速度分析和加速度分析中的应用、连杆机构设计的刚化一反转法等。

机械设计基础平面连杆机构教案教案标题：机械设计基础平面连杆机构教案教案目标：1. 了解平面连杆机构的基本概念和组成要素。

2. 掌握平面连杆机构的运动分析方法。

3. 能够设计简单的平面连杆机构并进行运动仿真。

教学资源：1. 教材：机械设计基础教程2. 计算机软件：SolidWorks、AutoCAD等教学内容和步骤：第一课：平面连杆机构的基本概念和组成要素1. 引入平面连杆机构的概念和应用领域。

2. 介绍平面连杆机构的基本组成要素：连杆、铰链、滑块等。

3. 分析平面连杆机构的运动特点和限制条件。

第二课：平面连杆机构的运动分析方法1. 介绍平面连杆机构的运动分析方法：图解法、代数法和向量法。

2. 通过示例演示如何利用图解法进行平面连杆机构的运动分析。

3. 引导学生进行代数法和向量法的运动分析实践。

第三课：平面连杆机构的设计与仿真1. 介绍平面连杆机构的设计原则和注意事项。

2. 利用计算机软件（如SolidWorks）进行平面连杆机构的三维建模。

3. 运用仿真功能进行平面连杆机构的运动仿真和分析。

4. 学生根据给定的设计要求，设计并仿真一个简单的平面连杆机构。

教学评估方法：1. 课堂小测验：通过选择题、填空题等形式测试学生对平面连杆机构基本概念和运动分析方法的掌握程度。

2. 设计报告：要求学生撰写一个关于设计和仿真平面连杆机构的报告，包括设计过程、仿真结果和分析等内容。

教学扩展：1. 探究课题：引导学生选择一个具体的平面连杆机构应用案例，深入研究其设计和优化方法，并进行相关实验验证。

2. 实践项目：组织学生参与机械设计竞赛或工程项目，应用所学知识设计和制作平面连杆机构相关部件。

教学辅助措施：1. 提供教材和参考书籍，供学生深入学习和查阅。

2. 提供计算机实验室或计算机软件使用指导，帮助学生进行平面连杆机构的建模和仿真实践。

以上教案仅供参考，具体教学内容和步骤可根据教学实际情况进行调整和拓展。

工程技术学院课程设计题目：图解法设计平面连杆机构摘要设计内容：设计曲柄摇杆机构。

已知摇杆长度l，摆角ψ，摇杆3的行程速比系数K，要求摇杆CD靠近曲柄回转中心A一侧的极限位置与机架间的夹角为∠CDA，试用图解法设计其余三杆的长度，并计算机构的最小传动角γ。

设计方法：在设计时首先需计算极位夹角θ，再绘制机架位置线及摇杆的两个极限位置，然后确定曲柄回转中心和各杆长度最后验算最小传动角 。

最后根据已知数据和所计算的数据进行图解，画出平面四杆机构图。

平面连杆机构是由若干构件用平面低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。

平面连杆机构的使用很广泛，它被广泛地使用在各种机器、仪表及操纵装置中。

例如内燃机、牛头刨、钢窗启闭机构、碎石机等等，这些机构都有一个共同的特点：其机构都是通过低副连接而成，故此这些机构又称低副机构低副机构低副机构低副机构。

关键词：机械设计基础机械设计基础课程设计平面四杆机构图解法极位夹角云南农业大学工程技术学院目录1题目 (3)1.1原始数据及要求 (3)1.2 工作量 (3)1.3 制图说明 (3)1.4 设计计算说明书包括的内容 (3)2 设计方案的讨论 (4)3 设计过程 (5)3.1 各杆长度的确定 (5)3.2 盐酸最小传动角 (6)4 小结 (7)5 参考文献 (8)1、题目1.1原始数据及要求：设计曲柄摇杆机构。

已知摇杆长度l，摆角ψ，3摇杆的行程速比系数K，要求摇杆CD靠近曲柄回转中心A一侧的极限位置与机架间的夹角为∠CDA，试用图解法设计其余三杆的长度，并计算机构的最小传动角γ。

1.2工作量：1.平面连杆机构图解法设计图纸一张。

2.计算说明书一份。

1.3制图说明：1.用3号图纸作图。

2.标注尺寸。

3.辅助线用细实线。

4.杆的一个极限位置用粗实线，另一个极限位置用虚线。

1.4设计计算说明书包括的内容：1.设计任务书2.目录3.设计过程3.1.计算极位夹角θ3.2.绘制机架位置线及摇杆的两个极限位置3.3.确定曲柄回转中心3.4.确定各杆长度3.5.验算最小传动角γ参考文献2、设计方案的讨论平面连杆机构是将各构件用转动副或移动副联接而成的平面机构。

机械设计基础平面连杆机构设计课件平面连杆机构的特点及应用铰链四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的设计铰链四杆机构的设计铰链四杆机构的设计铰链四杆机构的设计铰链四杆机构的设计铰链四杆机构的设计铰链四杆机构的设计本章重点缝纫机踏板机构思考题思考题思考题 * 2.1 平面连杆机构的特点及应用 2.2 平面四杆机构的基本类型 2.3 平面四杆机构的演化 2.4 平面四杆机构的设计思考题 1. 应用契贝谢夫四足步行机构 2. 连杆机构 3. 平面连杆机构的特点运动副一般均为低副；构件多呈杆状；多种运动变换和规律；连杆曲线形状丰富；但运动链长、误差大、效率低；惯性力难易平衡，不适合于高速。

连杆机构是一种应用十分广泛的机构，它不仅在众多工农业机械和工程机械中得到广泛应用，而且在人造卫星、机器人以及人体假肢等，也都用到连杆机构。

即具有连杆将原动件运动传递给从动件的构件的机构。

铰链四杆机构：运动副均为转动副的四杆机构。

组成：机架、连架杆（曲柄、摇杆）、连杆连架杆：与机架相联的构件；曲柄：相对机架作整周定轴回转的构件；摇杆：相对机架作定轴摆动的构件；连杆：作平面运动的构件；在平面连杆机构中，结构最简单且应用最广的是由4个构件所组成的平面四杆机构，其他多杆机构均可看成是在此基础上依次增加杆组而组成。

一、曲柄存在条件四杆机构有曲柄的条件 1 （杆长条件） 2 连架杆或机架为最短杆二、铰链四杆机构的基本型式及其特性 1 急回特性及行程速比系数急回运动：极位及极位夹角θ∠C1AC2 急回运动为曲柄等速转动时，摇杆的V2＞V1的性质。

行程速比系数：机构θ≠0，存在急回运动，θ愈大，急回运动愈显著。

2 机构的压力角和传动角压力角α：指机构主动件对从动件的作用力与其作用点速度间的锐夹角。

传动角γ：指连杆与从动件间所夹的锐角。

3 死点位置机构的传动角γ 0的位置。

返回目录第 3章平面连杆机构设计3.1 教课基本要求1.认识构成铰链四杆机构的各构件的名称 ;熟习铰链四杆机构的基本形式、应用和演化 ;掌握行程速比系数、传动角、压力角、死点等的基本观点。

2.能依据四杆机构中存在曲柄的条件 ,娴熟判断出平面四杆机构的基本类型。

3.认识平面四杆机构设计往常采纳的作图法、分析法、实验法和图谱法。

掌握按行程速比系数、给定连杆地点和给定两连架杆对应地点设计四杆机构的作图法。

3.2 要点与难点剖析本章的重点是平面四杆机构的基本特征以及平面四杆机构的设计 ; 难点是用作图法设计四杆机构。

1.极位夹角θ:机构从动件摇杆处于两极限地点时 , 原动件曲柄在相应两位置所夹的锐角。

假如θ≠表0,示机构有急回特征 , 且θ角愈大 ,机构的急回运动就愈明显。

所以要判断一个机构能否有急回特征就要找出极位夹角。

比如 , 一个对心曲柄滑块机构 , 因其极位夹角θ=0,机构就没有急回特征 ,但一个偏置曲柄滑块机构 , 因其极位夹角θ≠机0,构就有急回特征 ; 摆动导杆机构的摆角与其极位夹角相等,它有急回特征 ,但转动导杆机构就没有急回特征。

2.压力角α与传动角γ:在四杆机构中 , 当不计摩擦时 , 主动件通过连杆作用在从动件上的力的作用线与其作用点的速度方向之间所夹的锐角, 称为机构在此地点的压力角。

而把压力角的余角γ即, 连杆与从动摇杆所夹的锐角,称为传动角。

它们常用来权衡机构的传动性能 ,传动角γ愈大 , 即压力角愈小 , 机构的传动性能愈好 ,效率愈高。

多半机构运动中的传动角是变化的, 为了使机构传动质量优秀 , 一般规定机构的最小传动角γmin ≥ 40。

°为了检查机构的最小传动角,需要确立最小传动角的地点。

经过剖析可知:曲柄摇杆机构的最小传动角出此刻曲柄与机架共线的两地点之一;曲柄滑块机构的最小传动角出此刻曲柄与导路垂直的地点 ,导杆机构在任何地点的最小传动角都等于 90 °。