平面连杆机构的设计

1、机械设计基础课程单元教学设计单元标题：平面连杆机构的设计单元教学学时2在整体设计中的位置第 19 次授课班级上课地点教学目标能力目标知识目标素质目标能进行平面连杆机构的设计1. 掌握平面连杆机构的设计的基本问题；2. 熟悉平面连杆机构的常用设计方法；3.掌握每种设计方法的设计步骤。1.培养学生绘图的能力2.培养学生仔细、认真、严谨的工作态度。能力训练任务及案例任务1.明确本次课在项目中的作用与任务；任务2.掌握平面连杆机构常用设计方法；任务3.熟悉设计步骤。教学材料1.教材2.参考资料：机械设计基础 北京理工出版社 2011年3.多媒体4.教具5.视频单元教学进度步骤教学内容教学方法学生活动工

2、具手段时间分配1复习导入复习：1. 平面四杆机构的演化形式；2. 平面四杆机构的基本特性。导入：平面四杆机构的设计。讲授法师生互动回答黑板5分钟2设置情景提出问题已知条件：机架长度l4、行程速度变化系数K。 讲授参观听、看黑板课件10分钟3讲授新知提供咨询连杆机构设计的基本问题机构选型根据给定的运动要求选择机 构的类型；尺度综合确定各构件的尺度参数(长度 尺寸)。同时要满足其他辅助条件：a)结构条件（如要求有曲柄、杆长比恰当、 运动副结构合理等）;b)动力条件（如min）;c)运动连续性条件等。常用的设计方法：图解法、解析法、实验法，主要介绍图解法。一、按给定的行程速比系数K设计四杆机构 按行

3、程速度变化系数K设计曲柄摇杆机构往往是已知曲柄机构摇杆L3的长度及摇杆摆角和速度变化系数K。怎样用作图法设计曲柄摇杆机构设计的实质是确定铰链中心A点的位置，定出其他三杆的尺寸L1、L2和L4。其设计步骤、如下：(1)由给定的行程速比系数K，按式:求出极位夹角,(2)任选固定铰链中心D的位置，由摇杆长度L3和摆角，3讲授新知提供咨询作出摇杆两个极限位置C1D和C2D。(3) 连接C1和C2，并作C1M垂直于C1C2(4)作C1C2O = 90，C2C1O = 90，C2O与C1O相交于O点，由图可见，C1OC2=2。(5) 作C10C2的外接圆，此圆上任取一点A作为曲柄的固定铰链中心。连AC1和

4、AC2，因同一圆弧的圆周角相等，故C1AC2C1OC2/2。(6) 因极限位置处曲柄与连杆共线。故AC1L2L1，从而得曲柄长度L1（AC2AC1）/2。再以A为圆心和以L1为半径作圆，交C1A的延线于B1，交C2A于B2，即得B1C1B2C2L2及ADL4。由于A点是C1PC2外接圆上任选的点，所以若仅按行程速比系数K设计，可得无穷多的解。A点位置不同，机构传动角的大小也不同。如欲获得良好的传动质量，可按照最小传动角最优或其他辅助条件来确定A点的位置。讲授法启发式问题探究讨论法听讲讨论回答黑板、ppt25分钟4任务解决 由下图可知，导杆机构的极位夹角等于导杆的摆角，所需确定的尺寸是曲柄长度l

5、1。其设计步骤如下： （1）由已知行程速度变化系数K，求得极位夹角（也即是摆角） （2）任选固定铰链中心C，以夹角作出导杆两极限位置Cm和Cn。 （3）作摆角的平分线AC，并在线上取ACl4，得固定铰链中心A的位置。 （4）过A点作导杆极限位置的垂线AB1（或AB2），即得曲柄长度l1=AB1。启发法思考PPT10分钟5讲授新知提供咨询二、按预定连杆位置设计四杆机构给定连杆的三个位置给定连杆的两个位置B1C1和B2C2时与给定连杆的三个位置相似，设计四杆机构图解过程如下。选定长度比例尺 绘出连杆的两个位置B1C1、B2C2。连接B1B2、 C1C2，分别作线段B1B2和C1C2的垂直平分线B1

6、2和C12，分别在B12和C12上任意取A，D两点，A，D两点即是两个连架杆的固定铰链中心。连接AB1、C1D、B1C1、AD，AB1C1D即为所求的四杆机构。测量AB1、C1D、AD 计算lAB、LCD LAD 的长度, 由于A点可任意选取，所以有无穷解。在实际设计中可根据其他辅助条件，例如限制最小传动角或者A、D的安装位置来确定铰链A、D的安装位置。讲授法启发式问题探究讨论法听讲讨论回答黑板、ppt25分钟5讲授新知提供咨询三、给定两连架杆对应位置设计四杆机构在上图所示的铰链四杆机构中，已知连架杆AB和CD的三对对应位置1、1；2、2和3、3，要求确定各杆的长度l1、l2、l3和l4。现以解析法求解。此机构各杆长度按同一比例增减时，各杆转角间的关系不变，故只需确定各杆的相对长度。取l1=1，则该机构的待求参数只有三个。6知识拓展一曲柄滑块机构，已知行程S=100mm，K=1.4,偏距e=50mm，试设计该机构。讨论法思考听讲黑板ppt5分钟71.学生分组汇报讨论结果，教师检查指导。2