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曲柄连杆机构的应用【6张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 曲柄连杆机构应用 cad图纸毕业论文曲柄连杆机构曲柄连杆机构的应用

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曲柄连杆机构的应用

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摘要

按连杆机构中的各构件的相对运动是平面运动还是空间运动，可将连杆机构分成平面连杆机构及空间连杆机构两大类。而在平面连杆机构中又以四连杆机构组成的平面四杆机构应用最广。本文主要介绍平面四杆机构的类型、应用、以及有关平面四杆机构的一些基本知识；并阐述了平面四杆机构的一些常用的设计方法。着重介绍了铰链四杆机构的类型及应用。

关键词：铰链四杆机构、曲柄、四连杆

Abstract

The linkage of the various components of the relative movement is still room for movement plane motion can be divided into plane linkage and linkage space linkage two categories. The plane linkage again in the four-bar linkage of the plane four agencies most widely. This paper describes the four plane types, applications, and the plane four bodies of some basic knowledge on the plane and four bodies of some commonly used methods of design. Focus on the hinge of the four types of agencies and applications.

Key words: hinge four bodies, crank, four-link.

第一章论述.............................................. .1

第二章平面连杆机构....................................... 2

2.1 铰链四杆机构 .....................................2

2.2 铰链四杆机构的其它形式............................7

2.3 平面四杆机构的工作特性........................... 9

2.4 平面四杆机构运动设计简介........................ 14

第三章平面连杆机构及其设计............................... 17

3．1 平面连杆机构的特点及其设计的基本问题 ............17

3.1.1平面连杆机构.................................. 17

3.1.2平面连杆机构的特点............................ 17

3.1.3平面连杆机构设计的基本问题 ....................18

3.1.4设计方法 ......................................18

3．2 平面四杆机构的基本型式及其演化.................. 18

3.2.1铰链四杆机构：所有运动副均为 ..................18

3.2.2铰链四杆机构的演化.............................19

3．3 平面四杆机构有曲柄的条件和几个基本概念.......... 20

3.3.1平面四杆机构有曲柄的条件（也可作曲柄和连杆线图.20

3.3.2行程速度变化系数.............................. 21

3.3.3压力角和传动角................................ 22

3．4 平面四杆机构的设计.............................. 23

3.4.1平面四杆机构的图解法设计 ......................23

第四章技术参数及维修 ....................................25

4.1结构............................................. 25

4.2维护保养......................................... 25

4.3注意事项 .........................................26

第五章结论 ..............................................27

参考文献 ..................................................28

致谢.................................................... 29

第一章论述

连杆机构是一种常用的传动机构，广泛地用于各种机器、仪表及操纵装置中。

连杆机构中的各构件间的相对运动是平面运动还是空间运动，可将连杆机构分成平面连杆机构及空间连杆机构两大类。一般机械中多采用平面连杆机构。而在平面连杆机构中又以由四个构件组成的平面四杆机构应用最广。而且平面四杆机构又往往是组成多杆机构的基础。在连杆机构中的运动副都是低副。由于低副两元素为面接触，所以在同样的载荷条件下，其两元素间的压强比高副接触的压强为低，故连杆机构可以传递教大的动力。而且低副元素的几何形状比较简单（常为圆柱或平面等），故也便于加工。另外，在其原动件运动规律不变的条件下，只要改变各构件间的相对长度，就可以使其从动件实现不同的运动规律要求。又由于连杆不与机架相连，故其上各点的轨迹是形状各异的曲线（我门称这些曲线为连杆曲线），人们可利用这些曲线来近似满足不同轨迹的需要。连杆机构的缺点是其必须经过中间构件作运动传递，而由于不可避免的制造误差和运动副中的间隙，致使运动传递中的误差环节教多；另外，由于连杆是平面运动构件，其所产生的惯性力难以平衡，故连杆机构一般不宜用于精密及高速运动。

第五章结论

曲柄连杆机构是目前机构研究的前沿方面，他既涉及到传统机构学理论和机构创新设计理论，有涵盖机器人特别是并联机器人中的有关理论。本文以曲柄——连杆混合驱动可控制机构作为研究对象，对该机构的结构学，运动学等问题进行深入的分析研究，得到如下的结论：

5.1对于两曲柄分别为连架杆和连杆的混合输入五杆机构，其分析方法不同于两曲柄都是连杆的混合输入五杆机构。尤其是奇异分析时不能利用输入杆的速度雅可比矩阵因为它的输出杆是定轴转动的，其速度雅可比矩阵，计算它的行列式的值进行分析，并通过作机构运动简图和运动连续性原理验证了其正确性。

5.2用了矢量投影和复合三角函数的求异法进行了该类机构的角位移，角速度和角加速度的分析。并用Mathcad进行运动仿真得出各曲线都是连续的，同时用几何作图法进一步验证了机构的存在性和公式推导的正确性。

5.3分别采用正运动学和逆运动学方法对该机构进行优化综合，建立教学模型，包括确定该机构的目标函数，设计变量和约束条件等。并通过对算例的优化。

参考文献

[1]熊滨生. 现代连杆机构设[M] 化学工业出版社 2006-02-01

[2]牛鸣岐机械原理课程设计手册[M] 重庆大学出版社 2006-9-7

[3]申永胜机械原理教程[M] 清华大学出版社 2005年12月

[4]孙桓李继庆机械原理教程[M] 西北工业大学出版社 2005-1

[5]于骏一邹青机械制造技术基础[M] 机械工业出版社 2007-1

[6]纪名刚机械设计[M] 高等教育出版社 2006-4

[7]戴枝荣张远明工程材料[M] 高等教育出版社 2006-12

[8]吕广庶张远明工程材料及成形技术基础[M] 高等教育出版社 2001-1

内容简介：: 摘摘要要按连杆机构中的各构件的相对运动是平面运动还是空间运动，可将连杆机构分成平面连杆机构及空间连杆机构两大类。而在平面连杆机构中又以四连杆机构组成的平面四杆机构应用最广。本文主要介绍平面四杆机构的类型、应用、以及有关平面四杆机构的一些基本知识；并阐述了平面四杆机构的一些常用的设计方法。着重介绍了铰链四杆机构的类型及应用。关键词关键词：铰链四杆机构、曲柄、四连杆铰链四杆机构、曲柄、四连杆IAbstract The linkage of the various components of the relative movement is still room for movement plane motion can be divided into plane linkage and linkage space linkage two categories. The plane linkage again in the four-bar linkage of the plane four agencies most widely. This paper describes the four plane types, applications, and the plane four bodies of some basic knowledge on the plane and four bodies of some commonly used methods of design. Focus on the hinge of the four types of agencies and applications.Key words: hinge four bodies, crank, four-link.II目录第一章论述. .1第二章平面连杆机构. 22.1 铰链四杆机构 .22.2 铰链四杆机构的其它形式.72.3 平面四杆机构的工作特性. 92.4 平面四杆机构运动设计简介. 14第三章平面连杆机构及其设计. 1731 平面连杆机构的特点及其设计的基本问题 .173.1.1 平面连杆机构. 173.1.2 平面连杆机构的特点. 173.1.3 平面连杆机构设计的基本问题 .183.1.4 设计方法 .1832 平面四杆机构的基本型式及其演化. 183.2.1 铰链四杆机构：所有运动副均为 .183.2.2 铰链四杆机构的演化.1933 平面四杆机构有曲柄的条件和几个基本概念. 203.3.1 平面四杆机构有曲柄的条件（也可作曲柄和连杆线图.203.3.2 行程速度变化系数. 213.3.3 压力角和传动角. 2234 平面四杆机构的设计. 233.4.1 平面四杆机构的图解法设计 .23第四章技术参数及维修 .25III4.1 结构. 254.2 维护保养. 254.3 注意事项 .26第五章结论 .27参考文献 .28致谢. 290第一章第一章论述论述连杆机构是一种常用的传动机构，广泛地用于各种机器、仪表及操纵装置中。连杆机构中的各构件间的相对运动是平面运动还是空间运动，可将连杆机构分成平面连杆机构及空间连杆机构两大类。一般机械中多采用平面连杆机构。而在平面连杆机构中又以由四个构件组成的平面四杆机构应用最广。而且平面四杆机构又往往是组成多杆机构的基础。在连杆机构中的运动副都是低副。由于低副两元素为面接触，所以在同样的载荷条件下，其两元素间的压强比高副接触的压强为低，故连杆机构可以传递教大的动力。而且低副元素的几何形状比较简单（常为圆柱或平面等），故也便于加工。另外，在其原动件运动规律不变的条件下，只要改变各构件间的相对长度，就可以使其从动件实现不同的运动规律要求。又由于连杆不与机架相连，故其上各点的轨迹是形状各异的曲线（我门称这些曲线为连杆曲线），人们可利用这些曲线来近似满足不同轨迹的需要。连杆机构的缺点是其必须经过中间构件作运动传递，而由于不可避免的制造误差和运动副中的间隙，致使运动传递中的误差环节教多；另外，由于连杆是平面运动构件，其所产生的惯性力难以平衡，故连杆机构一般不宜用于精密及高速运动。1第二章第二章平面连杆机构平面连杆机构2.12.1 铰链四杆机构铰链四杆机构一、铰链四杆机构的组成和基本形式1.铰链四杆机构的组成如图 1-14 所示，铰链四杆机构是由转动副将各构件的头尾联接起的封闭四杆系统，并使其中一个构件固定而组成。被固定件 4 称为机架，与机架直接铰接的两个构件 1 和 3 称为连架杆，不直接与机架铰接的构件 2 称为连杆。连架杆如果能作整圈运动就称为曲柄，否则就称为摇杆。2.铰链四杆机构的类型铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式的不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。(1)曲柄摇杆机构。在铰链四杆机构中，如果有一个连架杆做循环的整周运动而另一连架杆作摇动，则该机构称为曲柄摇杆机构。如图 2-1 所示曲柄摇杆机构，是雷达天线调整机构的原理图，机构由构件 AB、BC、固连有天线的 CD 及机架 DA 组成，构件 AB 可作整圈的转动，成曲柄；天线 3 作为机构的另一连架杆可作一定范围的摆动，成摇杆；随着曲柄的缓缓转动，天线仰角得到改变。如图 2-2 所示汽车刮雨器，随着电动机带着曲柄 AB 转动，刮雨胶与摇杆 CD 一起摆动，完成刮雨功能。如图 2-3 所示搅拌器，图 2-1 雷达天线调整机构图 2-2 汽车雨刮器图 2-3 搅拌机2随电动机带曲柄 AB 转动，搅拌爪与连杆一起作往复的摆动，爪端点E 作轨迹为椭圆的运动，实现搅拌功能。(2)双曲柄机构。在铰链四杆机构中，两个连架杆均能做整周的运动，则该机构称为双曲柄机构。如图 2-4 所示惯性筛的工作机构原理，是双曲柄机构的应用实例。由于从动曲柄 3 与主动曲柄 1 的长度不同，故当主动曲柄 1 匀速回转一周时，从动曲柄 3 作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子 6 作加速往复运动，提高了工作性能。当两曲柄的长度相等且平行布置时，成了平行双曲柄机构，如图 2-5a）所示为正平行双曲柄机构，其特点是两曲柄转向相同和转速相等及连杆作平动，因而应用广泛。火车驱动轮联动机构利用了同向等速的特点；路灯检修车的载人升斗利用了平动的特点，如图 2-6a、b)所示。如图 2-5b)为逆平行双曲柄机构，具有两曲柄反向不等速的特点，车门的启闭机构利用了两曲柄反向转动的特点，如图 2-6c)所示。(3)双摇杆机构。两根连架杆均只能在不足一周的范围内运动的铰链四杆机构称为双摇杆机构。如图 2-7 所示为港口用起重机吊臂结构原理。其中，ABCD 构成图 2-7 起重机吊臂结构原理图 2-5 平面双曲柄机构图 2-6 平面双曲柄机构的应用3双摇杆机构，AD 为机架，在主动摇杆 AB 的驱动下，随着机构的运动连杆 BC 的外伸端点 M 获得近似直线的水平运动，使吊重 Q 能作水平移动而大大节省了移动吊重所需要的功率。图 2-8 所示为电风扇摇头机构原理，电动机外壳作为其中的一根摇杆 AB，蜗轮作为连杆 BC，构成双摇杆机构 ABCD。蜗杆随扇叶同轴转动，带动 BC 作为主动件绕 C 点摆动，使摇杆 AB 带电动机及扇叶一起摆动，实现一台电动机同时驱动扇叶和摇头机构。图 2-9 所示的汽车偏转车轮转向机构采用了等腰梯形双摇杆机构。该机构的两根摇杆 AB、CD 是等长的，适当选择两摇杆的长度，可以使汽车在转弯时两转向轮轴线近似相交于其它两轮轴线延长线某点 P，汽车整车绕瞬时中心 P 点转动，获得各轮子相对于地面作近似的纯滚动，以减少转弯时轮胎的磨损。二、铰链四杆机构中曲柄存在的条件1.铰链四杆机构中曲柄存在的条件铰链四杆机构的三种基本类型的区别在于机构中是否存在曲柄，存在几个曲柄。机构中是否存在曲柄与各构件相对尺寸的大小以及哪个构件作机架有关。可以证明，铰链四杆机构中存在曲柄的条件为：条件一：最短杆与最长杆长度之和不大于其余两杆长度之和。条件二：连架杆或机架中最少有一根是最短杆。2.铰链四杆机构基本类型的判别准则(1)满足条件一但不满足条件二的是双摇杆机构；(2)满足条件一而且以最短杆作机架的是双曲柄机构；(3)满足条件一而且最短杆为连架杆的是曲柄摇杆机构;(4)不满足条件一是双摇杆机构。例 2-1 铰链四杆机构 ABCD 的各杆长度如图 2-9 汽车转向机构图 2-8 电风扇摇头机构图 2-104图 2-10 所示。请根据基本类型判别准则，说明机构分别以AB、BC、CD、AD 各杆为机架时属于何种机构。解：分析题目给出铰链四杆机构知，最短杆为 AD = 20，最长杆为CD = 55，其余两杆 AB = 30、BC = 50。因为ADCD = 2055 = 75ABBC = 3050 = 80 LminLmax故满足曲柄存在的第一个条件。1)以 AB 或 CD 为机架时，即最短杆 AD 成连架杆，故为曲柄摇杆机构；2)以 BC 为机架时，即最短杆成连杆，故机构为双摇杆机构；3)以 AD 为机架时，即以最短杆为机架，机构为双曲柄机构。图 2-11 曲柄滑块机构52.22.2 铰链四杆机构的其它形式铰链四杆机构的其它形式一、曲柄滑块机构在图 2-11a）所示的铰链四杆机构 ABCD 中，如果要求 C 点运动轨迹的曲率半径较大甚至是 C 点作直线运动，则摇杆 CD 的长度就特别长，甚至是无穷大，这显然给布置和制造带来困难或不可能。为此，在实际应用中只是根据需要制作一个导路，C 点做成一个与连杆铰接的滑块并使之沿导路运动即可，不再专门做出 CD 杆。这种含有移动副的四杆机构称为滑块四杆机构，当滑块运动的轨迹为曲线时称为曲线滑块机构，当滑块运动的轨迹为直线时称为直线滑块机构。直线滑块机构可分为两种情况：如图 2-11b）所示为偏置曲柄滑块机构，导路与曲柄转动中心有一个偏距 e；当 e = 0 即导路通过曲柄转动中心时，称为对心曲柄滑块机构，如图 2-11c）所示。由于对心曲柄滑块机构结构简单，受力情况好，故在实际生产中得到广泛应用。因此，今后如果没有特别说明，所提的曲柄滑块机构即意指对心曲柄滑块机构。应该指出，滑块的运动轨迹不仅局限于圆弧和直线，还可以是任意曲线，甚至可以是多种曲线的组合，这就远远超出了铰链四杆机构简单演化的范畴，也使曲柄滑块机构的应用更加灵活、广泛。图 2-12 所示为曲柄滑块机构的应用。图 2-12a）所示为应用于内燃机、空压机、蒸汽机的活塞连杆曲柄机构，其中活塞相当于滑块。图 2-12b）所示为用于自动送料装置的曲柄滑块机构，曲柄每转一圈活塞送出一个工件。当需要将曲柄做得较短时结构上就难以实现，通常采用图 2-12c)所示的偏心轮机构，其偏心圆盘的偏心距 e 就是曲柄的长度。这种结构减少了曲柄的驱动力，增大了转动副的尺寸，提高了曲柄的强度和刚度，广泛应用于冲压机床、破碎机等承受较大冲击载荷的机械中。二、导杆机构在对心曲柄滑块机构中，导路是固定不动的，如果将导路做成导杆 4 铰接于 A 点，使之能够绕 A 点转动，并使 AB 杆固定，就变成了图 2-13 导杆机构图 2-14 导杆机构的应用6导杆机构，如图 2-13 所示。当 ABBC 时，导杆能够作整周的回转，称旋转导杆机构，如图 2-13a所示。当 ABBC 时导杆 4 只能作不足一周的回转，称摆动导杆机构，如图 2-13b)所示。导杆机构具有很好的传力性，在插床、刨床等要求传递重载的场合得到应用。如图 2-14a)所示为插床的工作机构，如图 2-14b)所示为牛头刨床的工作机构。三、摇块机构和定块机构在对心曲柄滑块机构中，将与滑块铰接的构件固定成机架，使滑块只能摇摆不能移动，就成为摇块机构，如图 2-15a)所示。摇块机构在液压与气压传动系统中得到广泛应用，如图 2-15b)所示为摇块机构在自卸货车上的应用，以车架为机架 AC，液压缸筒 3 与车架铰接于 C 点成摇块，主动件活塞及活塞杆 2 可沿缸筒中心线往复移动成导路，带动车箱 1 绕 A 点摆动实现卸料或复位。将对心曲柄滑块机构中的滑块固定为机架，就成了定块机构，如图 2-16a)所示。图 2-16b)为定块机构在手动唧筒上的应用，用手上下扳动主动件 1，使作为导路的活塞及活塞杆 4 沿唧筒中心线往复移动，实现唧水或唧油。表 2-1 给出了铰链四杆机构及其演化的主要型式对比。2.32.3 平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性一、运动特性在图 2-17 所示的曲柄摇杆机构中，设曲柄 AB 为主动件。曲柄在图 2-15 摇块机构及其应用图 2-12 曲柄滑块机构的应用图 2-16 定块机构及其应用图 2-17 曲柄摇杆机构的运动特性7旋转过程中每周有两次与连杆重叠，如图 2-17 中的 B1AC1和 AB2C2两位置。这时的摇杆位置 C1D 和 C2D 称为极限位置，简称极位。C1D 与C2D 的夹角称为最大摆角。曲柄处于两极位 AB1和 AB2的夹角锐角称为极位夹角。设曲柄以等角速度 1顺时针转动，从 AB1转到AB2和从 AB2到 AB1所经过的角度为（）和（），所需的时间为 t1和 t2 ，相应的摇杆上 C 点经过的路线为 C1C2弧和 C2C1弧，C 点的线速度为 v1和 v2 ，显然有 t1t2 ，v1v2 。这种返回速度大于推进速度的现象称为急回特性，通常用 v1与 v2的比值 K 来描述急回特性，K 称为行程速比系数，即 K= (2-1)002111222112180180/tttCCtCCvv或有 (2-2)111800KK可见，越大 K 值就越大，急回特性就越明显。在机械设计时可根据需要先设定 K 值，然后算出值，再由此计算得各构件的长度尺寸。急回特性在实际应用中广泛用于单向工作的场合，使空回程所花的非生产时间缩短以提高生产率。例如牛头刨床滑枕的运动。二、传力特性1.压力角和传动角在工程应用中连杆机构除了要满足运动要求外，还应具有良好的传力性能，以减小结构尺寸和提高机械效率。下面在不计重力、惯性力和摩擦作用的前提下，分析曲柄摇杆机构的传力特性。如图 2-18 所示，主动曲柄的动力通过连杆作用于摇杆上的 C 点，驱动力 F 必然沿 BC 方向，将 F 分解为切线方向和径向方向两个分力 Ft和 Fr ，切向分力 Ft与 C 点的运动方向 vc同向。由图知Ft = F或 Ft = FcossinFr = F或 Fr = Fsincos 角是 Ft与 F 的夹角，称为机构的压力角，即驱动力 F 与 C 点的运动方向的夹角。随机构的不同位置有不同的值。它表明了在驱动图 2-18 曲柄摇杆机构的压力角和传动角8力 F 不变时，推动摇杆摆动的有效分力 Ft的变化规律，越小 Ft就越大。压力角的余角是连杆与摇杆所夹锐角，称为传动角。由于更便于观察，所以通常用来检验机构的传力性能。传动角随机构的不断运动而相应变化，为保证机构有较好的传力性能，应控制机构的最小传动角 min。一般可取 min40，重载高速场合取 min50。曲柄摇杆机构的最小传动角出现在曲柄与机架共线的两个位置之一，如图 2-18 所示的 B1点或 B2点位置。偏置曲柄滑块机构，以曲柄为主动件，滑块为工作件，传动角为连杆与导路垂线所夹锐角，如图 2-19 所示。最小传动角 min出现在曲柄垂直于导路时的位置，并且位于与偏距方向相反一侧。对于对心曲柄滑块机构，即偏距 e = 0 的情况，显然其最小传动角 min出现在曲柄垂直于导路时的位置。对以曲柄为主动件的摆动导杆机构，因为滑块对导杆的作用力始终垂直于导杆，其传动角恒为 90，即 = min = max =90,表明导杆机构具有最好的传力性能。2.止点从 Ft = F cos 知，当压力角 = 90时，对从动件的作用力或力矩为零，此时连杆不能驱动从动件工作。机构处在这种位置称为止点，又称死点。如图 2-20a)所示的曲柄摇杆机构，当从动曲柄 AB 与连杆BC 共线时，出现压力角 = 90，传动角 = 0。如图 2-20b)所示的曲柄滑块机构，如果以滑块作主动，则当从动曲柄 AB 与连杆 BC 共线图 2-19 曲柄滑块机构的传角图 2-20 平面四杆机构的止点位置9时，外力 F 无法推动从动曲柄转动。机构处于止点位置，一方面驱动力作用降为零，从动件要依靠惯性越过止点；另一方面是方向不定，可能因偶然外力的影响造成反转。四杆机构是否存在止点，取决于从动件是否与连杆共线。例如上述图 2-20a)所示的曲柄摇杆机构，如果改摇杆主动为曲柄主动，则摇杆为从动件，因连杆 BC 与摇杆 CD 不存在共线的位置，故不存在止点。又例如前述图 2-20b)所示的曲柄滑块机构，如果改曲柄为主动，就不存在止点。止点的存在对机构运动是不利的，应尽量避免出现止点。当无法避免出现止点时，一般可以采用加大从动件惯性的方法，靠惯性帮助通过止点。例如内燃机曲轴上的飞轮。也可以采用机构错位排列的方法，靠两组机构止点位置差的作用通过各自的止点。在实际工程应用中，有许多场合是利用止点位置来实现一定工作要求的。如图 2-21a）所示为一种快速夹具，要求夹紧工件后夹紧反力不能自动松开夹具，所以将夹头构件 1 看成主动件，当连杆 2 和从动件 3 共线时，机构处于止点，夹紧反力 N 对摇杆 3 的作用力矩为零。这样，无论 N 有多大，也无法推动摇杆 3 而松开夹具。当我们用手搬动连杆 2 的延长部分时，因主动件的转换破坏了止点位置而轻易地松开工件。如图 2-21b)所示为飞机起落架处于放下机轮的位置，地面反力作用于机轮上使 AB 件为主动件，从动件 CD 与连杆 BC 成一直线，机构处于止点，只要用很小的锁紧力作用于 CD 杆即可有效地保持着支撑状态。当飞机升空离地要收起机轮时，只要用较小力量推动 CD，因主动件改为 CD 破坏了止点位置而轻易地收起机轮。此外，还有汽车发动机盖、折叠椅等。图 2-21 机构止点位置的应用102.42.4 平面四杆机构运动设计简介平面四杆机构运动设计简介四杆机构的设计方法有图解法、试验法、解析法三种。本节仅介绍前两种方法。一、用图解法设计四杆机构1.按连杆的预定位置设计四杆机构例例 2-1 已知连杆 BC 的长度和依次占据的三个位置B1C1、B2C2、B3C3 ，如图 2-22 所示。求确定满足上述条件的铰链四杆机构的其它各杆件的长度和位置。解：显然 B 点的运动轨迹是由B1、B2、B3三点所确定的圆弧，C 点的运动轨迹是由 C1、C2、C3三点所确定的圆弧，分别找出这两段圆弧的圆心 A 和 D，也就完成了本四杆机构的设计。因为此时机架 AD 已定，连架杆 CD 和 AB 也已定。具体作法如下：(1)确定比例尺，画出给定连杆的三个位置。实际机构往往要通过缩小或放大比例后才便于作图设计，应根据实际情况选择适当的比例尺，见式（1-1）。l(2)连结 B1B2、B2B3 ，分别作直线段 B1B2和 B2B3的垂直平分线b12和 b23（图中细实线），此两垂直平分线的交点 A 即为所求B1、B2、B3三点所确定圆弧的圆心。(3)连结 C1C2、C2C3，分别作直线段 C1C2和 C2C3的垂直平分线c12、c23（图中细实线）交于点 D，即为所求 C1、C2、C3三点所确定圆弧的圆心。(4)以 A 点和 D 点作为连架铰链中心，分别连结AB3、B3C3、C3D（图中粗实线）即得所求四杆机构。从图中量得各杆的长度再乘以比例尺，就得到实际结构长度尺寸。在实际工程中，有时只对连杆的两个极限位置提出要求。这样一图 2-211来，要设计满足条件的四杆机构就会有很多种结果，这时应该根据实际情况提出附加条件。例 2-2 如图 2-23 所示的加热炉门启闭机构，图中为炉门关闭位置，使用要求在完全开启后门背朝上水平放置并略低于炉口下沿，见图中位置。解：把炉门当作连杆 BC，已知的两个位置 B1C1和 B2C2 ，B 和 C 已成为两个铰点，分别作直线段 B1B2、C1C2的平分线得 b12和c12 ，另外两铰点 A 和 D 就在这两根平分线上。为确定 A、D 的位置，根据实际安装需要，希望 A、D 两铰链均安装在炉的正壁面上即图中 yy 位置，yy 直线分别与 b12、c12相交点 A 和 D 即为所求。二、按给定的行程速比系数设计四杆机构设计具有急回特性的四杆机构，一般是根据运动要求选定行程速比系数，然后根据机构极位的几何特点，结合其他辅助条件进行设计。例例 2-3 已知行程速比系数 K，摇杆长度lCD，最大摆角，请用图解法设计此曲柄摇杆机构。解：设计过程如图 2-24 所示，具体步骤：(1)由速比系数 K 计算极位角。由式（2-2）知11180KK(2)选择合适的比例尺，作图求摇杆的极限位置。取摇杆长度 CD乘以比例尺得图中摇杆长 CD，以 CD 为半径、任定点 D 为圆心、l任定点 C1为起点做弧 C，使弧 C 所对应的圆心角等于或大于最大摆角，连接 D 点和 C1点的线段 C1D 为摇杆的一个极限位置，过 D 点作与 C1D 夹角等于最大摆角的射线交圆弧于 C2点得摇杆的另一个极限位置 C2D。(3)求曲柄铰链中心。过 C1点在 D 点同侧作 C1C2的垂线 H，过 C2点作与 D 点同侧与直线段 C1C2夹角为（900）的直线 J 交直线 H 于点 P，连接 C2P，在直线段C2P 上截取 C2P/2 得点 O，以 O 点为圆点、图 2-24 按行程速比系数设计四杆机构图 2-23 12OP 为半径，画圆 K ，在 C1C2弧段以外在 K 上任取一点 A 为铰链中心。(4)求曲柄和连杆的铰链中心。连接 A、C2点得直线段 AC2为曲柄与连杆长度之和，以 A 点为圆心、AC1为半径作弧交 AC2于点 E，可以证明曲柄长度 AB = C2E/2，于是以 A 点为圆心、C2E/2 为半径画弧交 AC2于点 B2为曲柄与连杆的铰接中心。(5)计算各杆的实际长度。分别量取图中 AB2、AD、B2C2的长度，计算得：曲柄长lAB =AB2，连杆长lBC =B2C2 ，机架长 lAD =AD。lll1613第三章第三章平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计（一）要求1、了解四杆机构的演化，掌握如何判断机构的类型2、掌握四杆机构的设计：按机构位置要求；按行程速比系数K 值（二）重点与难点1、四杆机构的演化，整转副的条件2、灵活应用机构的相对运动原理设计机构（三）内容具体内容参照以下章节说明。具体内容参照以下章节说明。3 31 1 平面连杆机构的特点及其设计的基本问题平面连杆机构的特点及其设计的基本问题3.1.13.1.1 平面连杆机构平面连杆机构用低副连接而成的平面机构。3.1.23.1.2 平面连杆机构的特点平面连杆机构的特点1、能实现多种运动形式。如：转动，摆动，移动，平面运动2、运动副为低副：面接触：承载能力大；便于润滑。寿命长几何形状简单便于加工，成本低。1，2 为优点3、缺点：只能近似实现给定的运动规律；设计复杂；只用于速度较低的场合。3.1.33.1.3 平面连杆机构设计的基本问题平面连杆机构设计的基本问题选型：确定连杆机构的结构组成：构件数目，运动副类型、数目。运动尺寸设计：确定机构运动简图的参数：转动副中心之间的距离；移动副位置尺寸1、实现构件给定位置142、实现已知运动规律3、实现已知运动轨迹3.1.43.1.4 设计方法设计方法1、图解法，2、解析法，3、图谱法，4 实验法3 32 2 平面四杆机构的基本型式及其演化平面四杆机构的基本型式及其演化平面连杆机构：机构中所有构件均由低副连接而成3.2.13.2.1 铰链四杆机构：所有运动副均为铰链四杆机构：所有运动副均为转动副的平面四杆机构1、4机架1，3连架杆定轴转动2连杆平面运动整转副：二构件相对运动为整周转动。摆动副：二构件相对运动不整周转动。（模型：铰链四杆机构曲柄滑块机构，偏心轮机构）2、铰链四杆机构的基本形式曲柄；作整周转动的连架杆摇杆：非整周转动的连架杆1）曲柄摇杆机构2）双曲柄机构3）双摇杆机构3.2.23.2.2 铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化1、扩大转动副偏心轮，偏心距，偏心轮机构2、转动副转化成移动副：曲柄滑块机械偏距ee0，偏置15e=0，对心A，B 整转副。曲柄移动导杆机构，正弦机构， sin AB S = l3、变换机架铰链四杆机构：构件4 为机架，曲柄摇杆构件1 为机架，双曲柄构件2 为机架，曲柄摇杆构件3 为机架，双摇杆曲柄滑块机构：构件4 为机架曲柄滑块构件1 为机架转动导杆构件2 为机架曲柄摇块构件3 为机架移动导杆163 33 3 平面四杆机构有曲柄的条件和几个基本概念平面四杆机构有曲柄的条件和几个基本概念3.3.1 平面四杆机构有曲柄的条件（也可作曲柄和连杆线图）平面四杆机构有曲柄的条件（也可作曲柄和连杆线图）（若1 和4 能绕A 整周相对转动，则存在两个特殊位置）a+bb+c (1)bc+d-a 即a+bc+d (2)cb+d-a 即a+cb+d (3)(1)+(2)得2a+b+de 即 ba+e 有曲柄的条件17 AGE：a+bee=0, ba3.3.23.3.2 行程速度变化系数行程速度变化系数1、机构的急回运动特性：原动件作匀速转动，从动件作往复运动的机构，从动件正行程和反行程的平均速度不相等。2、行程速度变化系数K= ( 1)从动件慢行程平均速度从动件快行程平均速度180 2180 1 221 = = = +1 1 2 2 t , t（从动件慢行程）（快行程）+= = = = 180180212112tttK t或1180 1+=K K极位夹角（G2AC1）（其值与构件尺寸有关，可能90）曲柄滑块机构：（慢行程方向不讲）B2Ce11 慢行程C2B1A2 119滑块慢行程的运动方向不仅与曲柄转向有关，还与导路偏置方向有关。当导路在A 下方时，见P84，图3-13（b）摆动导杆机构： = 无论曲柄转向如何，导杆慢行程运动方向总是与曲柄转向相同。3.3.33.3.3 压力角和传动角压力角和传动角1、压力角18F F cos t = F F sin n = ，从动件上某点的受力方向与从动件上该点速度方向的夹角2、传动角，F 与Fn 夹角，（经常用衡量机构的传动质量） + = 903、许用压力角一般： 404、压力角的计算 90 ,V = 90 ,V = 180 四、死点位置： = 0, = 90 的位置1、机构停在死点位置，不能起动。运转时，靠惯性冲过死点。2、利用死点实例193 34 4 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计一、设计原理：一、设计原理：相对运动原理（转换机架法）以4 为机架，B1B2B3，C1C2C3改2 为机架，C AB121 B2C2C1DPB2AB120以原始位置B1C1 为机架A A D D 1 1 ,2 A ， 2 D 刚化AB2C2D，使B2C2 与B1C2 重合，找到2 A ， 2 D3 A ， 3 D 刚化AB3C3D，使B3C3 与B1C1 重合，找到3 A ， 3 D3.4.13.4.1 平面四杆机构的图解法设计平面四杆机构的图解法设计1、已知B，C 及连杆的三个位置，设计该铰链四杆机构。若知2 个位置，无穷解。2、已知A，D，连杆的三个位置，设计铰链四杆机构。以M1N1 为机架，M1N1 为原位刚化AM2N2D，使得M2N2 与M1N1 重合，求得2 A ， 2 D刚化AM3N3D，使得M3N3 与M1N1 重合，求得3 A ， 3 D作1 2 2 3 AA , A A 的公垂线交于B1作1 2 2 3 DD ,DD 的公垂线交于C1A，B，C，D 便是所求。3、按两连架杆的两组对应角位移分别为12 ， 12 和13 ， 13 知B1，B2，B3 设计铰链四杆机构。（确定C）以DF1 为机架，（机构运动时，B 点绕C 点转动）刚化AB2F2D，使DF2 与DF1 重合，得2 B刚化AB3F3D，使DF3 与DF1 重合，得3 B4、按K 设计四杆机构20已知：曲柄摇杆机构，摇杆CD 长度，摆角，K设计此机构（确定曲柄和连杆长）1） += 180K 1802）任选D 的位置，按CD 长和作摇杆两极限位置，DC1 和DC23）当 90 时，作= = 90 2 1 1 2C C O C C O 得C1O 与C2O 交点O，A 点在圆弧上任选，有无穷个解。4） a bl b al b aACAC ,21 = += 例：已知曲柄和滑块两组对应位移分别12 12 13 13 , S , , S 设计一21曲柄滑块机构。取C 以AE1 为机架，刚化AE2C2，使得AE2 与AE1 重合，求得2 C取C 以AE1 为机架，刚化AE3C3，使得AE3 与AE1 重合，求得3 C作1 2 2 3 CC ,CC 公垂线交于B1。例：已知固定铰链中心A、D 位置，两连架杆的一组对应角位移12 ， 12 ，以及连杆的两个位置M1N1，M2N2，分别对应于两连架杆的两位置，设计满足上述要求的四杆机构。解：1、以M1N1 为机架，刚化AM2N2D，使得M2N2 与M1N1 重合，找到2 2 A ,D（B 在2 AA 中垂线上，C 在2 DD 的中垂线上，取C1 点）2、以AE1 为机架，刚化AE2C2D，使AE2 与AE1 重合，求得2 C3、作1 2 C C 中垂线（B 在其上），与2 AA 中垂线交于B1第四章第四章技术参数及维修技术参数及维修4.14.1 结构结构(1)驱动机驱动机21 型号：ZD2631 永磁式直流电动机供电电压：24VDC 额定电流：4.5A 输出功率：80W 空载转速：2350r/min(2)减速器减速器安装方式：直联结构形式：普通蜗轮蜗杆模数：1.5 齿数：59/1 生产厂：杭州环球汽车配件厂 (3)执行机构执行机构结构形式：曲柄摇杆机构摆动幅度：0-604.24.2 维护保养维护保养定期维护保养时首先检查机构是否有因外力推动或撞击造成的松动现象，若有松动或间隙过大，可能是蜗轮与减速器输出轴之间的连接拨叉被扭坏需进行银焊。若银焊后再次被外力制动或反推动则可能造成更大的损坏，必须更换整体机构。正常保养内容为曲柄连杆机构的铰销处（此处为SF1 型无润滑轴承）喷淋 20 机油及全面拧紧纹紧固件。4.34.3 注意事项注意事项动蛇驱动装置位于离地很高的地方游客不可能直接触及，因此机械损伤事故很难发生，但珍妃墓的守神站在轨道两侧游客伸手可及，必须强调严禁游人阻碍守神的挥剑动作。22第五章第五章结论结论曲柄连杆机构是目前机构研究的前沿方面，他既涉及到传统机构学理论和机构创新设计理论，有涵盖机器人特别是并联机器人中的有关理论。本文以曲柄连杆混合驱动可控制机构作为研究对象，对该机构的结构学，运动学等问题进行深入的分析研究，得到如下的结论：5.1 对于两曲柄分别为连架杆和连杆的混合输入五杆机构，其分析方法不同于两曲柄都是连杆的混合输入五杆机构。尤其是奇异分析时不能利用输入杆的速度雅可比矩阵因为它的输出杆是定轴转动的，其速度雅可比矩阵，计算它的行列式的值进行分析，并通过作机构运动简图和运动连续性原理验证了其正确性。5.2 用了矢量投影和复合三角函数的求异法进行了该类机构的角位移，角速度和角加速度的分析。并用 Mathcad 进行运动仿真得出各曲线都是连续的，同时用几何作图法进一步验证了机构的存在性和公式推导的正确性。5.3 分别采用正运动学和逆运动学方法对该机构进行优化综合，建立教学模型，包括确定该机构的目标函数，设计变量和约束条件等。并通过对算例的优化。23参考文献参考文献1熊滨生. 现代连杆机构设M 化学工业出版社 2006-02-012牛鸣岐机械原理课程设计手册M 重庆大学出版社 2006-9-73申永胜机械原理教程M 清华大学出版社 2005 年 12 月4孙桓李继庆机械原理教程M 西北工业大学出版社 2005-15于骏一邹青机械制造技术基础M 机械工业出版社 2007-16纪名刚机械设计M 高等教育出版社 2006-47戴枝荣张远明工程材料M 高等教育出版社 2006-128吕广庶张远明工程材料及成形技术基础M 高等教育出版社 2001-124致致谢谢本论文是在导师张广杰老师的精心指导下完成的，老师高深的学术造诣、严谨的治学作风、求实的研究态度以及严以律己、宽以待人的崇高品质都使作者深感钦佩，并真诚感谢老师在论文写作过程中给与的大力支持和悉心指导。通过这次毕业设计使我深深的体会到机械设计千变万化，接触知识面广，要学的知识多，我知道了走向工作岗位应该在哪些方面努力。在此，我要感谢支持和帮助过我的所有的老师和同学们，感谢学校四年来对我的培养，我在此表示深深的谢意。机械工业近期行业技术发展重点第一章行业技术发展现状机械工业是为国民经济提供技术装备和为人民生活提供耐用消费品的装备产业。国民经济各部门生产技术的进步和经济效益的高低，在很大程度上取决于它所采用机械装备的性能和质量，机械工业的技术水平是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志之一。经过近50年的发展，机械工业已经成为我国工业中具有相当规模和一定技术基础的最大产业之一。1997年实现销售收入13651亿元，占全国工业的21%；利润257亿元，税621亿元，分别占全国工业的15%；出口创汇363亿美元，占全国外贸出口额的20%。其发展速度高于同期工业的平均增长速度。近年来，机械工业企业自主开发创新能力有所增强，1997年科技人员总数达48万人，技术开发经费支出达85亿元，占全行业销售收入的0.62%，有57家大型企业建立了国家级技术中心，有9%的企业建立了专门技术开发机构，行业整体技术水平有了明显进步，主要表现在：为国民经济提供成套技术装备和汽车的能力有较大提高；产品结构正向合理化方向发展。尽管机械工业的综合技术水平近几年有了大幅度提高，但与工业发达国家相比，仍存在着阶段性的差距。主要问题在于：1科技进步对机械工业增长的贡献率目前仅为34%，先进国家高达70%以上。2产品设计技术、制造工艺及装备、制造过程自动化技术、管理技术落后，是制约机械产品水平的主要因素。3机械产品技术水平不高，达到80年代末、90年代初国际先进水平的仅占18%，达到80年代中期国际水平的占27%，其余产品均在80年代以前的水平线上。从总体上看，机械工业技术开发能力和技术基础薄弱，发展后劲不足；技术来源主要依靠引进国外技术，对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化吸收仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。第二章技术发展的总体目标以数控机床、电力电子应用及自动化技术、大型农业机械和施工机械、轿车关键技术、环保装备五个方面作为重点，以发展和应用先进制造技术为手段，以高新技术和产品的产业化为突破口，以提高企业技术创新能力和竞争力为目标，提高企业技术创新水平。到2001年，提供1000种具有自主知识产权和较大市场需求潜力的产品。主要产品品种的40%达到90年代初国际水平，5%达到国际先进水平，90%的重点骨干企业产品标准接近或达到国际先进企业标准。第三章技术发展的方向和重点3.1以数控机床为代表的基础机械数控机床是先进制造业的基础机械，是最典型的多品种、小批量、高技术含量的机电一体化产品。目前世界数控机床年产量超过15万台，品种超过1500种。1997年我国数控机床产量已达9051台（占机床总产值20%以上），但由于国产数控机床不能满足市场需求，在国内市场上的占有率逐年下降，每年仍需大量进口数控机床，进口额度大幅度增加。1996年进口达13924台（价值12.46亿美元）。目前我国数控机床技术发展中存在的主要问题是：（1）产品成熟度差，可靠性不高国外数控系统平均无故障时间（MTBF）在10000小时以上，国内自主开发的数控系统仅30005000小时；整机平均无故障工作时间国外达800小时以上，国内最好只有300小时。（2）产品品种少，不能满足市场需求国外数控机床品种已达到1500种，国内只有500多种,且性能水平低，高速、高效、高精度产品几乎没有。（3）创新能力低，市场竞争力不强生产数控机床的企业虽达百余家，但大多数都未能形成规模生产，企业效益差，创新能力低，制造成本高，产品市场竞争能力不强。（4）数控机床行业的专业化零配件及部件的协作生产配套体系不健全，大多数企业都是“大而全、小而全”的结构模式。近期我国在数控机床的发展方面，要采取跟踪高级型、发展普及型、扩大经济型，以普及型为主的策略，重点发展：（1）经济适用、量大面广的产品经济适用的普及型数控车床、加工中心、数控铣床。（2）高速、高效和专用、成套数控机床高速、高效数控车床及加工中心；高效数控锻压成套装备，其中包括，可自动换头冲压机床、复合式柔性冲压中心、四边折弯机等；大型精密模具数控成套装备，其中包括数控仿型铣床及龙门式数控铣床、智能化电加工机床等。（3）数控机床专业化配套系统新一代数控及伺服系统系列产品；数控机床高速主轴、电主轴电机系列产品；数控机床机械手、刀库及动力刀架系列产品；数控机床高速配套零部件及辅件系列产品；其中包括，高速滚珠丝杆、高速陶瓷轴承、高速防护装置等系列产品。发展目标：（1）扶植重点企业开发经济适用、量大面广的数控机床并形成批量生产，使这些企业产品的市场占有率有明显提高，成为名牌产品；（2）发展数十种高速、高效、专用、成套数控机床系列新品种，以满足汽车、农机、航空、模具等行业的需求；（3）数控机床关键配套产品：数控系统，满足国内数控机床50%的配套需求；高速主轴及电主轴年产达千套；机械手、刀库、动力刀架及数控机床高速配套零部件、辅件系列产品满足国内50%的配套需求。3.2电力电子应用及自动化技术电力电子技术是集微电子、计算机和自动化技术于一体的综合技术，是节能节材的最佳技术之一。目前，国外电力电子技术已经发展到以IGBT为代表的第三代，并向智能电力电子时代发展，我国现在仍处于以晶闸管为代表的第二代。国内电力电子市场品种满足率仅35%，新产品市场基本上被国外产品占领。现场总线智能仪表和总线式自动测试系统是集自动化技术、计算机技术和通信技术于一体的新一代自动化仪表系统，已成为世界范围自动化技术发展的热点，是当代工业自动化的主要标志。我国仍处于由模拟式仪表系统向数字式仪表系统过渡的模数混合式仪表系统阶段，水平落后1015年，因此在低技术产品市场上还占有80%左右份额，但在高技术产品市场的占有率不到60%，新产品市场几乎全为国外产品占领。因此，抓住当前时机在23年内以IGBT，现场总线智能仪表和自动测试系统为突破，攻克重点技术和产品，并实现产业化。这一领域重点发展：（1）IGBT器件及其装置，大功率晶闸管及其装置研制新一代双极晶体管IGBT、高品质大电流IGBT等大功率晶闸管制造技术，并开发变频调速装置、逆变开关电源、大容量整滤源等的工程应用。（2）现场总线智能仪表研制开发变送、执行、配套等类现场总线仪表。产品产业化技术开发、并开展示范工程的应用研究。（3）自动测仪系统和设备开发总线式自动测试系统的基础产品，形成适度规模，同时建立用于机电产品和社会公益事业的典型自动测试系统，做好示范和推广应用。3.3大型农业机械和施工机械3.31农业机械工业发达国家农机产品在不断采用新技术的基础上，正业环境方向发展。目前我国已能生产14大类、3000多个品种的农机产品，但是产品的综合技术水平仅相当于国外70年代水平。主要问题在于：1）产品水平不高，品种不全综合技术经济指标落后，可靠性差，寿命短。以拖拉机为例，MTBF值国外可以达到330小时以上，而我国仅100余小时。品种上：大型缺，小型杂，不成系列。2）产品生产达到经济规模的少，重复生产、小规模生产，难以保证质量。农机领域重点发展：1）促进农业生产产业化的大中型拖拉机及配套农具拖拉机平均无故障时间从110小时提高到300小时以上；2）联合收割机联合收割机可靠性系数从0.50.7提高到0.9以上；3）主要农产品加工机械（含烘干仓储机械）农村产业化和中西部地区脱贫致富需要的农产品深加工机械；4）节水灌溉设备喷、滴灌设备将灌溉水的有效利用率由大水漫灌的40%提高到80%以上。农机产品的使用可靠性及寿命指标普遍提高一倍以上，主要产品的技术标准与国际标准接轨。3.32施工机械施工机械是国民经济大型工程项目建设必须的关键设备。我国已初步具备16个大类，3100多个品种规格产品的生产能力，部分产品已开始进入国际市场。但与国民经济发展要求和国际先进水平相比较，差距还是很大。一是产品的综合技术水平不高，尤其是产品的质量、寿命、可靠性、安全舒适性等指标以及机电一体化等高新技术的应用与国外先进水平还有很大的差距；二是产品结构性短缺，成套服务能力差，远不能满足需要，如路面施工机械基本上还要靠进口；三是大部分企业生产规模小，制约着行业经济效益的进一步提高。施工机械重点发展：1）推土机、液压挖掘机、轮式装载机；2）汽车起重机、大型叉车；3）摊铺机、压路机；4）无开挖式管道铺设机；5）江河湖库清淤设备。发展目标：大型工程机械可靠性指标达到400小时，寿命指标达到10000小时。3.4轿车关键技术我国汽车工业长期以卡车为主要产品，改革开放以后，轿车产品得到了快速发展。1998年轿车产量达到52万辆。我国汽车工业存在的主要问题：（1）重复建设严重，造成无序竞争，难以集中形成实力，发挥规模效益。（2）自主开发能力薄弱，大多数企业“九五”期间仍偏重于对生产环节进行改造，包括多数中外合资的零部件企业对产品开发能力建设几乎没有投入。目前，国内对轿车产品尚不具备自主开发能力，机电一体化的高新技术零部件产品还必须引进技术。近期轿车重点发展：（1）经济型轿车以轿车车身为突破口，利用技贸结合、与国外公司合作等方式，先抓车身联合研制，并建立经济型轿车的公用设计数据库，与CAS、CAD、CAE、CAM等技术结合，形成我国汽车工业在经济型轿车方面的自主开发能力。（2）轿车动力总成消化吸收引进技术，与国外有实力的企业进行合资、合作、联合开发，在国产汽油机上普及电控燃油喷射技术（EMS），并研究开发缸内直喷（GDI）技术，开发应用电控机械变速器（AMT）技术。（3）轿车关键零部件以机电一体化汽车电子部件为突破口，从引进技术、合资入手，在保证高起点、大批量、专业化生产的同时，要集中力量抓紧下一代新产品的研制开发和应用，重点是电控防抱死制动系统（ABS）、安全气囊（Air Bag）、高效稳定的汽车尾气三元催化转换器，并达到与整车同步或超前发展。（4）高附加值专用汽车和客车重点开发各类高性能专用底盘。对专用汽车以低底盘车辆和沙漠越野车辆为主；客车以低地板城市客车为主，要求具有良好的动力性、操纵性、舒适性和低污染。3.5环保装备环保产业是防治环境污染、改善生态环境、促进资源优化配置、支持资源综合利用的支柱产业。全世界环保机械的年销售额约2000亿美元，集中于美国、欧州、日本等经济发达国家。我国环保机械行业基础弱、起步晚，年产值仅100多亿人民币。随着各方面对环境保护的日益重视，可持续发展战略的实施，市场需求不断增长，环保机械将成为机械工业新的经济增长点。环保机械行业主要差距在于：（1）产品结构不合理，品种少初级产品所占比重较大，具有当代水平的机电一体化产品少，急需的大型成套设备不能满足现实市场需求。在目前3000多种环保机械产品中，约有五分之一的产品由于性能、可靠性、适用性、结构设计等原因，应该限制生产或限期淘汰。大型烟气脱硫、脱氮成套设备、大型城市污水处理厂成套设备、大型城市垃圾处理厂成套设备目前主要依赖进口，高浓度有机废水、难降解工业废水处理技术及设备发展缓慢。（2）产品质量、技术水平比国际先进水平落后20年相当多的产品没有行业或国家标准，产品规格型号、基本性能参数不统一，质量检测无依据。（3）生产企业规模小、开发能力薄弱规模小、装备条件差、检测手段不全的中小企业占全行业企业总数的78%。年产值在3000万元以上的企业仅占全行业的3.2%，并且主要集中在电除尘器、袋式除尘器等少数几种产品生产领域。近期环保机械重点发展：（1）烟气脱硫设备循环流化床锅炉及炉内脱硫脱硝技术（CFPBC、PFBC技术）、大型整体煤气化燃气蒸汽联合循环技术及装备（IGCC技术）。（2）城市污水处理成套设备活性污泥法、氧化沟法、移动曝气法为主体的城市污水处理成套设备，以日处理1025万吨污水处理厂为目标，提供污水处理成套设备、污泥利用和处置成套设备、控制和监测系统。（3）城市固体垃圾处理和综合利用装备城市生活垃圾分类、焚烧、堆肥技术及装备，以日处理100吨、300吨处理厂为目标，提供垃圾处理成套装备。（4）环境监测仪器便携式多功能多参数水质监测仪、12种总量控制的污染物监测仪、大气环境污染监测仪器和系统以及水处理过程自动控制系统等。提高产品档次、水平、可靠性和精度。主要目标：（1）大型成套设备的国产化率达到70%以上；一般工程项目的设备国产化率达到90%以上；高浓度有机废水和难降解工业废水处理技术及成套设备国产化率达到80%以上。（2）一般环保机械60%以上的产品达到90年代初水平，5%10%的产品达到当代国际水平。（3）发展新产品品种，开发新产品200种以上。晋中工业信息网向高效、节能、保护农Chapter 1 Industry and Technology Development Status Machinery industry is the provision of technical equipment for the national economy and peoples lives for the provision of consumer durable goods, equipment industry. National economic departments production and technological progress and economic benefits of high and low, to a large extent it depends on the use of the machinery and equipment and the performance and quality, machine-building industry is the skill level of a countrys technological level and economic strength of one of the important symbols. After nearly 50 years of development, Chinas machinery industry has become a considerable size in the industry and certain technical basis of one of the largest industries. 1997 sales income 1.3651 trillion yuan, accounting for 21 percent of the national industry; profits 25.7 billion yuan, 62.1 billion yuan tax, which accounted for 15 percent of the national industry; export 36.3 billion U.S. dollars, accounting for 20 per cent of foreign trade exports. Its growth rate higher than the same period the average industrial growth rate. In recent years, the machinery industrial enterprises in the development of independent innovation capability has increased, scientific and technical personnel in 1997 amounted to 480,000 the total number of people, technology development expenditures amounted to 8.5 billion yuan, the industry-wide sales revenue of 0.62 percent, with 57 large enterprises to establish a national - Class technology center, nine percent of the enterprises set up special technology development institutions, the overall technological level of industries with significant progress, the main problems: the national economy to provide complete sets of equipment and vehicles have greater ability to improve the product structure being rationalized Direction. Although the machinery industrys integrated technical level in recent years has significantly increased, compared with the industrialized countries, there is a stage in the gap. The main question is: 1. Scientific and technological progress of the machinery industrys contribution to the growth rate at present is only 34 percent in advanced countries are as high as 70 percent. 2. Product design technology, manufacturing technology and equipment, manufacturing process automation technology, management, backward technology, mechanical products is restricting the level of the main factors. 3. Mechanical products of high technological level, to the late 1980s and early 1990s, the international advanced level of only 18 percent to the mid-1980s the international level of 27 per cent and the remaining products in the 1980s before the level of online. Overall, machinery industrial technological development capability and technical foundation is weak, the development potential shortage of technology sources rely mainly on the introduction of foreign technology, the higher the degree of dependence on foreign technology, the introduction of technology digestion and absorption are still in control technology and has been Guochanhuashuai increase, the products did not rise to the formation of independent development capability and a high degree of technological innovation capabilityChapter II of the overall objectives of technological development To CNC machine tools, power electronics applications and automation technology, large-scale agricultural machinery and construction machinery, car key technology, environmental protection equipment in five aspects as a key to the development and application of advanced manufacturing technology as a means to high-tech industries and products into The breakthrough point, to enhance their technological innovation capacity and competitiveness as the goal, enhance their level of technological innovation. By 2001, to provide 1,000 kinds of independent intellectual property rights and greater potential for market demand of products. The main products reached 40 percent of species of the early 1990s, the international standard, five percent up to international advanced level, 90 percent of key enterprise product standards close to or reached advanced international business standards.Chapter III of technological development in the direction and focus 3.1 to CNC machine tools as the representative of the basic machinery NC machine tools is the foundation of advanced manufacturing machinery, is the most typical variety, low-volume, high-tech electromechanical integration of the products. The world annual production of CNC machine tools more than 150,000 Taiwan, more than 1,500 kinds of species. 1997 Chinas output of CNC machine tools has reached 9051 Taiwan (accounting for over 20 percent of total output value of machine tools), but because China-made CNC machine tools can not meet the market demand in the domestic market share decline year by year, a year still importing large quantities of CNC machine tools, A substantial increase in the amount of imports. 1996 imports amounted to 13,924 Taiwan (worth 1.246 billion U.S. dollars). At present, Chinas CNC machine tool technology in the development of the main problems are: (1) maturity poor, reliability is not high CNC average foreign trouble-free time (MTBF) in more than 10,000 hours, the domestic independent development of numerical control system only 3,000 to 5,000 hours;整机trouble-free an average working hours of 800 hours over foreign and domestic best only 300 hours. (2) less product variety, can not meet the market demand Foreign NC machine tools has reached 1,500 kinds of species, only 500 domestic and low levels of performance, high-speed, highly efficient, almost no high-precision products. (3) low innovation capacity, are on the market CNC machine tool production of the enterprises must raise about 8 per though, but most have failed to scale production, poor corporate efficiency, low innovation capacity, high manufacturing costs, product market competitiveness is not strong. (4) the professionalization of CNC machine tools industry spare parts and components produced in collaboration supporting system is not perfect, most businesses are Dear Quean, the small but complete model of the structure. CNC machine tools in Chinas recent development, to take the High-tracking the development of universal, and expand economic, universal-oriented strategy, focusing on development: (1) application of economic, Damian-volume products The universal application of economic CNC lathes, machining centers, CNC milling machine. (2) high-speed, efficient and dedicated, complete sets of CNC machine tools High-speed, efficient CNC lathes and machining centers; efficient NC forging equipment, including that automatically for the first punching machine, the composite flexible stamping center, four sides bending machines; large precision molds NC equipment, including several - Profile milling machines and gantry milling machine, intelligent processing, machine tools, etc. (3) of CNC machine tools specialized support system NC Servo System and a new generation of products, high-speed spindle CNC machine tools, electric spindle motor products; manipulator NC machine tools, knives and the driving force Turret products; high-speed CNC machine tool parts and accessories supporting products which Including, high-speed ball screw, high-speed ceramic bearings, protective devices, such as high-speed products. Development Goals: (1) to foster the economic development of key enterprises apply, Damian wide of the NC machine tools and of mass production, so that the products of these enterprises have significantly increased market share, abrand-name products; (2) the development of dozens of high-speed, highly efficient, dedicated, complete sets of CNC machine tools series of new varieties to meet the automotive, agricultural machinery, aviation, mold, and other industry needs; (3) of CNC machine tools supporting key products: NC system, meet the domestic CNC machine tools 50 percent of the matching demand and high-speed main spindle with an annual output of 1,000 sets of mechanical hand, the knife, power tool carrier and supporting high-speed CNC machine tools Parts, accessories series of products to meet domestic demand for 50% of the supporting3.2 power electronic applications and automation technology Power electronics technology is set microelectronics, computers and automation technology in an integrated technology, energy-saving materials is the one of the best technology. At present, foreign power electronics technology has been developed to the IGBT as the representative to the third generation, power electronics and smart development of the times, our country is still in the SCR as the representative to the second generation. Domestic varieties to meet the power electronics market rate of only 35 per cent, new products market is basically occupied by foreign products. Field Bus-Bus smart instrumentation and automatic test system is set automation technology, computer technology and communication technology in one of the new generation of automated instrumentation systems, automation technology has become the worldwide development of the hot and contemporary industrial automation is the main hallmark. China still in the system from analog to digital dashboard instrumentation systems transition module hybrid instrument system stage, behind the level of 10 to 15, low-technology products in the market still occupied about 80 percent share, but in high-tech products market The share of less than 60 percent, the new product markets for foreign products for almost the entire occupation. Therefore, seize the current opportunity in two to three years to IGBT, Fieldbus smart instrumentation and automatic test system for the breakthrough, capturing key technologies and products and to achieve industrialization. The key development areas: (1) IGBT devices and devices, high-power devices and SCR Developing a new generation of bipolar transistors IGBT, high-quality high-current, such as high-power IGBT SCR manufacturing technology and the development of Frequency Control device, switch power inverter, high-capacity filter sources such as the entire application. (2) Fieldbus intelligent instrument Development of transmission, implementation, support and other types of Fieldbus instrumentation. Products industrialization of technological development and demonstration projects of applied research. (3) Automatic measuring instrument systems and equipment Bus-developed the basis automatic test system products, a moderate scale, while machinery and electrical products and for the establishment of social welfare undertakings of the typical automatic test system, to model and promote the use of.3.3 large-scale agricultural machinery and construction machinery 3.31 Agricultural Machinery Agricultural Machinery products in the industrialized countries continue to adopt a new technology based on the industry are environmental direction. China has been able to produce 14 categories, more than 3,000 varieties of agricultural machinery products, but products of integrated technical level equivalent to only the level of foreign 1970s. The main question is: 1) product level is not high, incomplete varieties comprehensive technical and economic indicators backward, poor reliability and short life. A tractor as an example, MTBF values abroad can reach more than 330 hours, but China only 100 hours. Variety: the lack of large and small miscellaneous, not series. 2)The production to achieve economy of scale of less duplication of production, small-scale production, it is difficult to guarantee quality. Farm Machinery key development areas: 1) To promote the industrialization of agricultural production of large and medium-sized tractor and a tractor tools trouble-free time from an average of 110 hours to 300 hours or more. 2) Combine the reliability coefficient of combine harvesters from 0.5 to 0.7 to 0.9 above; 3) major agricultural products processing machinery (including dry storage machinery) and the industrialization of rural central and western regions become prosperous in need of deep processing of agricultural machinery; 4) water-saving irrigation equipment spray, drip irrigation equipment will be the effective utilization of water from the flood Manguan 40 percent to more than 80 percent. The use of agricultural machinery products and the reliability of life indicators generally improve more than doubled, the main products of the technical standards with international standards.3.32 Construction Machinery Construction machinery and the national economy is large-scale construction projects must be of key equipment. China has initially have 16 categories, more than 3,100 different specifications of the product production capacity of some products have begun to enter the international market. But with the development of the national economy and international advanced level, compared to the gap is big. First, the integrated products of high technological level, in particular the quality of the product, life expectancy, reliability, safety and comfort, and other indicators, such as high-tech electromechanical integration and application of advanced foreign standards also is a wide gap between the second is structural products Shortage of packages of services is poor, far can not meet the needs, such as road construction machinery largely depends on imports; Third, most of the production of small scale enterprises, constraining the industry to further improve economic efficiency. Focus on the development of construction machinery: 1) bulldozers, hydraulic excavators and wheel loaders; 2) truck crane, forklift large; 3) paver, roller; 4) No excavation for the laying of pipelines; 5) the rivers, lakes dredging equipment. Development Goals: Large-scale construction machinery reliability index reached 400 hours, life indicators have reached 10,000 hours.3.4 sedan key technologies Chinas automobile industry to long-term truck as the main product of reform and opening up, the car has been rapid development of products. 1998 car output reached 520,000. Chinas automobile industry the main problems: (1) duplicate construction, causing disorderly competition, difficult to concentrate on a power play of scale. (2)Weak independent development capabilities, the majority of enterprises 9th Five-Year period is still a strong bias towards the production processes to be transformed, including the majority of Sino-foreign joint venture enterprises parts of the product development capacity-building almost no input. At present, the domestic passenger car products do not have the self-development capacity, electromechanical integration of high-tech parts must also introduce advanced technology products. Car recent focus on development: (1) economic cars To car body to make a breakthrough, combining the use Jimao, cooperation with foreign companies, including through the body to grasp the joint development, economic cars and the establishment of the common design database, with the CAS, CAD, CAE, CAM, and other technical integration, forming Chinas automobile industry Economic cars in the independent development capability. (2) car powertrain Digest and absorb foreign technology and foreign enterprises strength of the joint venture, cooperation, joint development and in domestic gasoline engine on the universal electronic control fuel injection technology (EMS), and research and development of direct injection (GDI) technology, development and application of electronic control machinery Transmission (AMT) technology. (3) car key parts To electromechanical integration automotive electronics components as a breakthrough point, from the introduction of technology, starting with a joint venture, to ensure a high starting point, high-volume, specialized production at the same time, efforts should be concentrated on the next generation step up research and development of new products and applications, with a focus on prevention, control Baosi braking system (ABS), airbags (Air Bag), high efficiency and stability of ternary automobile exhaust catalytic converters and achieve synchronization with the vehicle ahead or development. (4)High value-added specialized vehicles and minibuses Special focus on the development of various types of high-performance chassis. The Special Purpose Vehicle to lower the chassis of vehicles and desert off-road vehicles mainly low-floor bus to the main city bus, requires a good dynamic, handling, comfort and low pollution.3.5 environmental protection equipment Environmental protection industry is the prevention and treatment of environmental pollution and improved the ecological environment and promote optimal allocation of resources, comprehensive utilization of resources to support the pillar industries. The world of environmental protection machinery of the annual sales of about 200 billion U.S. dollars, concentrated in the United States, Europe, Japan and other developed economies. Chinas environmental protection machinery industry based on the weak, late start,

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