连杆机构教学用具制造与设计[答辩毕业论文 资料 ]
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毕业设计课题名称:连杆机构教学用具设计与制造 系 别 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 需要 CAD 图纸，咨询 Q：414951605 或 1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载目 录摘 要...........................................................................................................................................2ABSTRACT................................................................................................................................2第一章 绪论...............................................................................................................................31.1 教学模型用具的发展背景及意义 ..................................................................................31.2 四杆机构教学模型设计的内容 ......................................................................................31.3 机械设计基础毕业设计的要求 ......................................................................................3第二章 总体方案设计...............................................................................................................42.1 四杆机构概述 ..................................................................................................................42.1.1 连杆机构类型............................................................................................................52.1.2 铰链四杆机构的演化................................................................................................52.2 连杆教具设计要求分析 ..................................................................................................82.2.1 设计要求....................................................................................................................82.2.2 设计思路....................................................................................................................82.3 连杆教具方案设计 ..........................................................................................................8第三章 机构设计.......................................................................................................................93.1 机构分析 ..........................................................................................................................93.1.1 曲柄摇杆机构............................................................................................................93.1.2 双曲柄机构................................................................................................................93.1.3 双摇杆机构..............................................................................................................103.1.4 其他机构的演化方法..............................................................................................103.2 运动分析 ........................................................................................................................113.2.1 运动特性参数..........................................................................................................113.2.2 运动特性方程..........................................................................................................143.3 连杆教具尺寸的确定 ....................................................................................................173.3.1 总体尺寸的确定......................................................................................................173.3.2 各构件尺寸的确定..................................................................................................173.4 连杆教具材料的选择 ....................................................................................................18需要 CAD 图纸，咨询 Q：414951605 或 1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第四章 零件制造和装配工艺.................................................................................................204.1 零件结构工艺性分析 ....................................................................................................204.2 零件装配和维修结构工艺性 ........................................................................................22第五章 连杆机构教学用具使用说明.....................................................................................235.1 连杆机构教学用具构成 ................................................................................................245.2 连杆机构教学用具使用说明 ........................................................................................245.2.1 铰链连杆机构类使用说明......................................................................................255.2.1 含移动副的四杆机构使用说明..............................................................................26总 结.........................................................................................................................................27参考文献...................................................................................................................................28致 谢.........................................................................................................................................29需要 CAD 图纸，咨询 Q：414951605 或 1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载摘 要平面连杆机构在重型机械、纺织机械、食品机械、包装机械、农业机械中都有广泛的应用。在三种基本机构基础上通过改变几家构件和改善杆件长度就可以达到改变运动形式的目的，为了能在教学中直观显现这一特性，本设计的连杆教学用具，可以通过调整教学模型各部件之间的位置关系，可以实现曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、平行四边形机构、曲柄滑块、转动导杆机构、摆动导杆机构、曲柄摇块机构、移动导杆机构的功能，方便直观的实现连杆机构转换的各种功能的演示。关键词：连杆机构 教学模型 制图 制造工艺AbstractPlane linkage mechanism in heavy machinery, textile machinery, food machinery, packaging machinery, agricultural machinery have wide applications. On the basis of three basic institutions on several components by changing the length of the rod and the improvement we can achieve the purpose of changing the form of movement, in order to visually show this feature in teaching, designed to link the teaching aids, teaching model can be adjusted the positional relationship between the various components can be achieved rocker mechanism, double crank mechanism, double-rocker mechanism, parallelogram mechanism, slider-crank, rotate the guide rod mechanism, swing guide rod mechanism, crank block mechanism, move the guide rod functional institutions, convenient and intuitive realization demonstrates linkage to convert various functions.Keywords: Linkage Teaching model Mapping Manufacturing processes需要 CAD 图纸，咨询 Q：414951605 或 1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第一章 绪论1.1 教学模型用具的发展背景及意义随着知识面的提升，传统的“我教你学” 、 “我讲你听”、 “我念你写”的教学方法已经很难适应现在的教学模式了。随着专业领域的拓展，在教学中的各种抽象的，微观的事物越来越不能让学生们直观的去理解了，例如，生物学，分子学，解剖学，以及在我们机械行业中不常见的机械内部结构，所以在课堂上引进了实体教学，现场教学等各类教学手段，而用的最多的就是挂图和模型类了。它可以让学生跟直观的去理解抽象的事物，例如分子形式，生物内部构成，机械的内部构造以及运动形式。所以教学模型在基础教学上有事半功倍、举一反三的教学意义。1.2 四杆机构教学模型设计的内容（1）拟定和分析连杆教具的设计方案。（2）选择合适尺寸与材料加工。（3）绘制零件与装配图。（4）编制零件的制造与装配工艺。（5）制造教具。（6）编写设计计算说明书，准备答辩。1.3 机械设计基础毕业设计的要求（1）检索连杆机构教学用具相关资料，制定详细设计方案，完成设计原理设计。（2）进行结构设计，形成成套产品图纸（装配图，零件图） ，图纸要符合机械制图标准。（3）编制相关零件的制造和装配工艺；计算论文 大致 30 业以上 1 万字左右（5）按照装配工艺制造教具，要求有成品。（6）要翻译 5000 字左右的外文文献资料（7）阅读 15 篇以上的参考文献需要 CAD 图纸，咨询 Q：414951605 或 1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第二章 总体方案设计2.1 四杆机构概述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。平面四杆机构可分为铰链四杆机构和含有移动副的四杆机构，全部用回转副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如图 3-1 所示。机构的固定件 4 称为机架；与机架用回转副相联接的杆 1 和杆 3 称为连架杆；不与机架直接联接的杆 2 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。图 2-1 铰链四杆机构铰链四杆机构的曲柄存在条件：（1）在曲柄摇杆机构中，曲柄是最短杆；（2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。以上两条件是曲柄存在的必要条件。因此，当各杆长度不变而取不同杆为机架时，可以得到不同类型的铰链四杆机构。（a）取最短杆相邻的构件（如杆 2）为机架时，最短杆 1 为曲柄，而另一连架杆3 为摇杆，故图 2-1 所示的机构为曲柄摇杆机构。（b）取最短杆为机架，其连架杆 2 和 4 均为曲柄。（c）取最短杆的对边（杆 3）为机架，则两连架杆 2 和 4 都不能作整周转动。如果铰链四杆机构中的最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则该机构中不可能存在曲柄，无论取哪个构件作为机架，都只能得到双摇杆机构。由上述分析可知，最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和是铰链四杆机构存在曲柄的必要条件。满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、两个曲柄或没有曲柄，还需根据取何杆为机架来判断。需要 CAD 图纸，咨询 Q：414951605 或 1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载2.1.1 连杆机构类型（1）曲柄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。（2）双曲柄机构两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。在双曲柄机构中，通常主动曲柄作等速转动，从动曲柄作变速转动。双曲柄机构中，用得最多的是平行双曲柄机构，或称平行四边形机构，它的连杆与机架的长度相等，且两曲柄的转向相同、长度也相等。由于这种机构两曲柄的角速度始终保持相等。且连杆始终作平动，故应用较广。例如在图 2-2a 中，当曲柄 1 由AB2 转到 AB3 时，从动曲柄 3 可能转到 DC3’，也可能转到 DC3’’。为了消除这种运动不确定现象，除可利用从动件本身或其上的飞轮惯性导向外，还可利用错列机构（图 3-3）或辅助曲柄等措施来解决。如图 2-2 不所示机车驱动轮联动机构，就是利用第三个平行曲柄（辅助曲柄）来消除平行四边形机构在这个位置运动时的不确定状态。a) b)图 2-2 平行四边形机构（3）双摇杆机构两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构，两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯形机构。2.1.2 铰链四杆机构的演化在实际机械中，平面连杆机构的型式是多种多样的，但其中绝大多数是在铰链四杆机构的基础上发展和演化而成。（1）曲柄滑块机构如图 2-3a 所示的曲柄摇杆机构中，摇杆 3 上 C 点的轨迹是以 D 为圆心，杆 3 的长度 L3 为半径的圆弧 mm。如将转动副 D 扩大，使其半径等于 L’3，并在机架上按 C 点的近似轨迹 mm 做成一弧形槽，摇杆 3 做成与弧形槽相配的弧形块，如图 2-3b 所示。此时虽然转动副 D 的外形改变，但机构的运动特性并没有改变。若将弧形槽的半径增需要 CAD 图纸，咨询 Q：414951605 或 1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载至无穷大，则转动副 D 的中心移至无穷远处，弧形槽变为直槽，转动副 D 则转化为移动副，构件 3 由摇杆变成了滑块，于是曲柄摇杆机构就演化为曲柄滑块机构，如图 2-2c 所示。此时移动方位线 mm 不通过曲柄回转中心，故称为偏置曲柄滑块机构。曲柄转动中心至其移动方位线 mm 的垂直距离称为偏距 e，当移动方位线 mm 通过曲柄转动中心 A 时（即 e=0） ，则称为对心曲柄滑块机构。图 2-3 曲柄滑块机构的演化（2）导杆机构导杆机构可以看作是在曲柄滑块机构中选取不同构件为机架演化而成。图 2-3a 所示为曲柄滑块机构，如将其中的曲柄 1 作为机架，连杆 2 作为主动件，则连杆 2 和构件 4 将分别绕铰链 B 和 A 作转动。如图 2-4b 所示。若 ABBC，则杆 4 只能作往复摆动，故称为摆动导杆机构。图 2-4 曲柄滑块机构相导杆机构的演化a．摇块机构在图 2-4a 所示的曲柄滑块机构中，若取杆 2 为固定件，即可得图 2-4c 所示的摆动滑块机构，或称摇块机构。这种机构广泛应用于摆动式内燃机和液压驱动装置内。如需要 CAD 图纸，咨询 Q：414951605 或 1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图 2-5 所示自卸卡车翻斗机构及其运动简图。在该机构中，因为液压油缸 3 绕铰链 C摆动，故称为摇块。图 2-5 自卸卡车翻斗机构及其运动简图b．定块机构在图 2-4a 所示曲柄滑块机构中，若取杆 3 为固定件，即可得图 2-4d 所示的固定滑块机构或称定块机构。这种机构常用于抽水唧筒等机构中。（3）偏心轮机构图 2-6a 所示为偏心轮机构。杆 1 为圆盘，其几何中心为 B。因运动时该圆盘绕偏心 A 转动，故称偏心轮。A、B 之间的距离 e 称为偏心距。按照相对运动关系，可画出该机构的图 2-6 偏心轮机构运动简图。如图 2-6b 所示。由图可知，偏心轮是回转副 B 扩大到包括回转副 A 而形成的，偏心距 e 即是曲柄的长度。当曲柄长度很小时，通常都把曲柄做成偏心轮，这样不仅增大了轴颈的尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，而且当轴颈位于中部时，还可以安装整体式连杆，使结构简化。因此，偏心轮广泛应用于传力较大的剪床、冲床、颚式破碎机、内燃机等机械中。2.2 连杆教具设计要求分析教学模型作为教学手段的重要组成部分，在教学活动中发挥着积极的辅助作用。需要 CAD 图纸，咨询 Q：414951605 或 1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载模型的探究式应用进一步拓展了模型的使用空间，在使用方式上更具备灵活性、多元性，更加有效地激发了学生对课程的兴趣，培养了学生空间现象能力，帮助学生更深层次理解教学内容。连杆机构是机械产品中应用比较广泛的一种机构。在三种基本机构基础上通过改变几家构件和改善杆件长度就可以达到改变运动形式的目的。平面连杆机构中最常用的是四杆机构，它的构件数目最少，且能转换运动。多于四杆的平面连杆机构称多杆机构，它能实现一些复杂的运动，但杆多且稳定性差。所以针对四杆平面机构为此我们要设计一种教学用具，通过改变构件或者连杆长度就可以改变其运动形式的教学模型。2.2.1 设计要求（1）直观：学生通过教具可以直观的看到各连杆之间的运动关系。（2）快捷：老师在课堂上可以快捷的调整连杆的长度，实现运动关系的转变，缩短占用时间。（3）方便：拆装简单，便于携带以及日常护理。（3）实用：结构合理性，经济可行性。 2.2.2 设计思路在三种基本机构基础上通过改变机架位置和改善杆件长度达到改变运动形式的目的。2.3 连杆教具方案设计为了能在教学中直观显现四杆结构之间的转换关系，结合上述对四杆机构类型及演化规律的分析本次设计选用如下九种机构作为本次设计方案：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、平行四边形机构、曲柄滑块、转动导杆机构、摆动导杆机构、曲柄摇块机构、移动导杆机构。根据上述对四杆机构演化规律的分析可知，如果想集曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、平行四边形机构于一个模型，必须使三个连杆长度可调；如果想集曲柄滑块、转动导杆机构、摆动导杆机构、曲柄摇块机构、移动导杆机构于一个模型必须使四个连杆都可以固定。也就是说要使该模型实现曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、平行四边形机构、曲柄滑块、转动导杆机构、摆动导杆机构、曲柄摇块机构、移动导杆机构的功能必须同时满足如下两个条件：（1）三个连杆长度可调；（2）四个连杆都可以固定。需要 CAD 图纸，咨询 Q：414951605 或 1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第三章 机构设计3.1 机构分析3.1.1 曲柄摇杆机构平面四杆机构最基本的型式为图 1-1 所示的曲柄摇杆机构。图 1-1 中，AD 为机架，AB 和 DC 为连架杆。其中构件 AB 能绕其固定铰链中心 A 作整周转动而称为曲柄。构件 DC 只能绕其固定铰链中心 D 在一定范围内往复摆动而称为摇杆。构件 BC 不与机架直接相联而仅仅连接两连架杆 AB 和 DC，因而称为连杆。连杆机构正是因为连杆的存在而得名。图 3-1 曲柄摇杆机构通过分析，我们可以得到曲柄摇杆共有四个旋转副，四个节点，并且 AB
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