《机械设计课程设计》
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目录
第一章绪论 (1)
第二章四杆机构 (3)
2.1.1 运动特性曲线图分析 (3)
2.1.2 急回特性分析 (4)
2.1.3 死点分析 (6)
2.2 双曲柄机构 (6)
2.2.1 运动特性曲线图分析 (7)
2.2.2 急回特性分析 (7)
第三章四杆滑块机构 (8)
3.1 运动特性曲线图分析 (8)
3.2 急回特性分析 (9)
第四章惯性筛机构 (11)
4.1 运动特性曲线图分析 (11)
4.2 急回特性分析 (12)
第五章牛头刨床机构 (14)
5.1 运动特性曲线图分析 (14)
5.2 急回特性分析 (15)
第六章四杆机构运动的设计、加工与验证 (17)
后记 (20)
第一章绪论
本次设计是基于CAD 中的辅助程序中的机构演示，目的是对平面连杆机构
进行运动特性分析，根据给定的原动件运动规律，结合运动特性曲线图，分析
出机构中其它构件的运动规律。进而推出在工业中的一些用途，从而了解现有
机械或优化综合新机械。
1、平面连杆机构具有很多优点：能够实现多种运动形式的转换，如它可以将原动件的转动转变为从动件的转动、往复移动或摆动。反之也可将往复移动或摆动转变为连续地转动；平面连杆机构的连杆作平面运动，其上各点的运动轨迹曲线有多种多样，利用这些轨迹曲线可实现生产中多种工作要求平面连杆机构中，各运动副均为面接触，传动时受到单位面积上的压力较小，且有利于润滑，所以磨损较轻，寿命较长。另外由于接触面多为圆柱面或平面，制造比较简单，易获得较高的精度。但也有很多缺点，例如：难以实现任意的运动规律；惯性力难平衡(构件作往复运动和平面运动),易产生动载荷；设计复杂；积累误差(低副间存在间隙),效率低。
2、平面四杆机构的运用也比较广泛：广泛应用于各种机械装置和仪器仪
表中，如牛头刨床的横向进给机构、家用缝纫机踏板机构、雷达天线的调整机
构等。
3、平面连杆机构运动设计的方法主要是几何法和解析法，几何法是利用机构运动过程中各运动副位置之间的几何关系，通过作图获得有关运动尺寸，所以几何法直观形象，几何关系清晰，对于一些简单设计问题的处理是有效而快捷的，但由于作图误差的存在，所以设计精度较低。解析法是将运动设计问题用数学方程加以描述，通过方程的求解获得有关运动尺寸，故其直观性差，但设计精度高。随着数值计算方法的发展和计算机的普及应用，解析法已成为各类平面连杆机构运动设计的一种有效方法。通过CAD 进行处理后可在其上可以选择所要的机构，然后进行直观的运动演示。其界面如下图。
图1-1 选择界面
4、机构运动分析的方法：图解法、解析法、计算机模拟。当需要简捷直观地了解机构的某几个位置的运动特性时，采用图解法比较方便，而且精度也能满足实际问题的要求。而当需要精确地知道或要了解机构在整个运动循环过程中的运动特性时，采用解析法并借助计算机，不仅可获得很高的计算精度及一系列位置的分析结果，并能绘出机构相应的运动线图，同时还可把机构分析和机构综合问题联系起来，以便于机构的优化设计。在计算机模拟中，在界面1-1上点击四杆机构图标后单击“OK”按钮，这时会在CAD界面的命令区出现提示，要求使用者在绘图区域随意画出一个四杆机构简图，然后软件对图形中的点、线要素进行分析，自动判断所设计的机构是否符合四杆机构的设计准则，即是否能够运动，若不符合设计准则，则会在CAD命令区给出错误信息，要求设计者重新设计四杆机构简图；若符合设计准则，则根据给定的约束条件驱动CAD依次顺序绘制所设计机构在不同瞬时的图形，当绘制的各个瞬间机构简图时间间隔小于一定值之后，在CAD绘图区中就呈现出所设计机构连续运动的动画效果。软件在计算和绘制各个瞬间机构简图的同时，分别记录各个瞬间机构上设定点的位移情况，结合机构中主动件的转动约束条件就可得到该点的位移-时间曲线，对位移-时间曲线进行积分即可得到该点的速度-时间曲线，进一步对速度-时间曲线进行积分就可得到该点的加速度-时间曲线，从而获得反映所设计机构运动特性的运动线图。
第二章四杆机构
有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式，其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。选定其中一个构件作为机架之后，直接与机架链接的构件称为连架杆，不直接与机架连接的构件称为连杆，能够做整周回转的构件被称作曲柄，只能在某一角度范围内往复摆动的构件称为摇杆。如果以转动副连接的两个构件可以做整周相对转动，则称之为整转副，反之称之为摆转副。铰链四杆机构中，按照连架杆是否可以做整周转动，可以将其分为三种基本形式，即曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。
2.1 曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构的两个连架杆中，若其中一个为曲柄，另一个为摇杆，则称其为曲柄摇杆机构。
图2-1 摇杆CD 位于一般位置图，其中曲柄AB 为原动件，它以一定的角速
度ω
逆时针匀速转动，为整转副；摇杆CD 在一定的角度内来回摆动，不是整转1
副。
2.1.1 运动特性曲线图分析
图2-2 表示曲柄摇杆机构的运动特性曲线图，其中纵坐标表示摇杆CD 摆动的角度φ、摆动的角加速度α和摆动的角速度ω的相对值，单位为1，横坐标表示曲柄AB 转动的时间ｔ，单位为s，横坐标所占比例越大代表运动所需时间越长。曲柄AB 每转动一圈，机构完成一次循环运动，摆杆CD 左右摆动一个来回，且曲柄AB 在转动一周的过程中有两次与连杆BC 共线。
图中的曲线φ表示摇杆CD 在机构运动过程中摆动角度随曲柄AB 转动时间的
