机械原理课程设计

工程技术学院 课程设计 题 目 图解法设计平面连杆机构 专 业 工业工程 年 级 三年级 学 号 2010311306 2010311320 2010311343 姓 名 方敏 杨江灿 王红燕 指导教师 xxx 日 期 2012 12 24 摘要 设计内容 设计曲柄摇杆机构 已知摇杆长度 摆角 摇杆 3 l 1 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 设计方法 在设计时首先需计算极位夹角 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 2 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 1 题目 题目 1 11 1 原始数据及要求原始数据及要求 设计曲柄摇杆机构 已知摇杆长度 摆角 3 l 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 1 21 2 工作量 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 31 3 制图说明 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 41 4 设计计算说明书包括的内容 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 分组 5 mm 3 l 70 0 35 K 1 2 CDA 50 4 3 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 参考文献 2 2 设计方案的讨论 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 最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的 简称平面四杆机构 它的应用非常广泛 而且是组成多杆机构的基础 全部用回转副组 成的平面四杆机构称为铰链四杆机构 机构的固定件称为机架 与 机架用回转副相联接的两杆称为连架杆 不与机架直接联接的杆称 为连杆 能作整周转动的连架杆 称为曲柄 仅能在某一角度摆动 的连架杆 称为摇杆 对于铰链四杆机构来说 机架和连杆总是存 在的 因此可按照连架杆是曲柄还是摇杆 将铰链四杆机构分为三 种基本型式 曲柄摇杆机构 双曲柄机构和双摇杆机构 在铰链四 杆机构中 若两个连架杆中 一个为曲柄 另一个为摇杆 则此铰 链四杆机构称为曲柄摇杆机构 曲柄摇杆机构具有急回运动特性 急回运动特性是指摇杆与机架的连接点在空回行程的速度大于工作 行程时的速度的特性 生产中常利用这种工作性质 使设计的机械 具有快速的空回行程 可缩短生产中的辅助时间 以提高生产效率 平面四杆机构的设计主要是根据给定的运动条件 确定机构运 5 动简图的尺寸参数 生产实践中的要求是多种多样的 给定的条件 也各不相同 常碰到的有两类问题 第一是按照给定从动件的运动 规律 如位置 急回特性 速度 设计四杆机构 第二是按照给定 的轨迹设计四杆机构 设计机构的方法有解析法 图解法和实验法 设计时采用哪 种方法 取决于所给定的条件和机构的实际工作要求 在这次设计 中我们采用的是图解法 用图解法设计四杆机构主要有两种一是按 给定的行程速比系数设计曲柄摇杆机构 二是按给定的连杆位置设 计曲柄摇杆机构 设计具有急回运动的四杆机构 一般是根据工作 要求 先给定行程速度变化系数 K 的值 然后由机构在极限位置处 的几何关系 结合其它辅助条件 确定机构运动简图的尺寸参数 题目中已经给出了四杆机构的摇杆长度 摆角和行程速度变化系 3 l 数 K 所以设计就根据已知条件要求出曲柄的长度 机架的长度和 连杆的长度 3 3 设计过程 设计过程 3 13 1 各杆长度的确定 各杆长度的确定 1 计算极位夹角 根据设计要求及原始数据 k 1 2 按公式计算极 1 1 180 K K 位夹角 71 25 12 1 12 1 180 6 2 任选固定铰链中心 D 的位置 并用摇杆长度 和摆角 3 l 作出摇杆的两个极限位置和 DC1DC2 3 连接点和点 并通过点作的垂线和过点 1 C 2 C 1 C 21C CMC1 作与成的直线 得交点 P 由三角形的内 2 C 21C C 90 21 NCCNC2 角之和等于可知 中的 180 21PC C 21PC C 4 作的外接圆 根据 CDA 在弧上确定点 21PC C 50 21PC C A 作为曲柄与固定件组成的固定铰链中心 并分别与 相连 1 C 2 C 得 因同一圆弧的圆周角相等 故 21AC C 2121 PCCACC 5 由机构在极限位置处的曲柄和连杆共线的关系可知 从而得曲柄长度 再以 A 231 llAC 232 llAC AB ACAC l 2 12 2 点位圆心 为半径作圆 交的延长线和于和 从而得 2 lAC1AC2 1 B 2 B 出及 42211 lCBCB 1 lAD 由上述步骤测量和计算可得曲柄长度 14 5mm 连杆长度 2 l 68mm 机架长度 50mm 4 l 1 l 3 23 2 验算最小传动角 验算最小传动角 1 曲柄摇杆机构的最小传动角出现在曲柄与机架贡献 min 的位置处 即当或时 因为曲柄处于这两个位置时 0 180 的边长达到最小或最大 此时分别出现最小值或最大值 BCD BCD 传动角 是用锐角来表示的 当为锐角时 BCD BCD 最小值即为 但当时 可能为钝角 传动角BCD min 180 BCD 7 因而的最大值也可能对应着 在这次课程 180BCD BCD min 设计中最小传动角出现在曲柄位于处 AB min DBC 30 2 根据以上所确定的各杆的长度长度和传动角最小时各杆 所在位置 用余弦定理验算最小传动角 cos 0 868 min DCCB DBDCCB 2 2 2 2 34 2 21 2 3 2 4 2 ll llll 78 62 54 1578 6 222 30688 0arccos 计算出的最小传动角约等于测量所得的最小传动角 4 4 小结 小结 此次课程设计我们做的主要是用图解法设计平面连杆机构 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 这次连杆机构的设计中 我们计算的最小传动角为 30 2 而 判断连杆机构是否具有良好的传力性能 是以压力角的大小作为标 志的 在实际应用中 常以压力角的余角 即连杆与从动摇杆之 间所夹的锐角 来判断连杆机构的传力性能 称为传动角 传动 角 愈大 机构的传动性能愈好 一般应使最小传动角40 min 8 才能保证机构具有较好的传力性能 然而在该连杆机构设计中我们 的最小传动角仅为 30 2 所以该连杆机构不能有较好的传力性能 在此过程中 我们还学到了很多 不仅加深了对平面连杆机构 知识的了解 还让我们解决了平日里不懂的问题 有了一定解决实 际问题的能力 能做到理论联系实际 把书面知识运用于现实生活 中 不同的杆长条件和极位夹角都能让四杆机构不同 若无极位夹 角则四杆机构还会产生死点问题 在这次课程设计过程中 我们看 到了团队精神 看到了团队的力量 并且在这个过程中 我们深刻 认识到 细心是很关键