机械设计 第16章 箱体、导轨与铰链
机械设计基础(判断、填空)
第六章平面连杆机构判断题1.铰链四杆机构中的最短杆(就是)曲柄。
（不一定是）2.把（铰链四杆机构）中的最短杆作为机架，就可以得到双曲柄机构。
（曲柄摇杆机构）3.在曲柄长度不相等的双曲柄机构中，主动曲柄作等速转动，从动曲柄作变速转动。
（对）4.家用缝纫机的脚踏板机构是采用(双摇杆)机构。
（曲柄摇杆）5.平面连杆机构的基本形式是铰链四杆机构。
（对）6.曲柄和(连杆)都是连架杆。
（摇杆）7.铰链四杆机构都有连杆和机架。
（对）8.在平面连杆机构中，以最短杆为机架，(就)能得到双曲柄机构。
（不一定）9.在平面四杆机构中，只要两个连架杆都能绕机架作整周转动，必然是双曲柄机构。
（对）10.利用选择不同构件作机架的方法，可以把曲柄摇杆机构改变成双摇杆机构。
（对）11.铰链四杆机构形式的改变，(只能）通过选择不同构件作机架来实现。
(不一定)12.曲柄摇杆机构中，(摇杆)两极限位置所夹锐角称为极位夹角。
(曲柄)13.摆动导杆机构若以曲柄为主动件，导杆一定具有急回特性。
(对)14.因为偏心轮机构中的滑块不能作为主动件，偏心轮机构不存在死点位置。
(对)15.偏置曲柄滑块机构(没有)急回特性。
（有）16.在曲柄摇杆机构中，(当) 曲柄和连杆共线，就是死点位置。
(当摇杆为主动件时)17曲柄极位夹角θ越大，行程速度变化系数K也越大，机构的急回特性越显著。
（对）18.在平面四机构中，凡是能把转动运动转换成往复运动的机构，都会具有急回运动特性。
（对）19.极位夹角θ的大小，是根据设计时事先确定的K值，通过公式求得的。
（对）20.曲柄在死点位置的运动方向与原先的运动方向(相同)。
（不一定相同）21.在实际生产中，机构的死点位置对工作(都是不利的)。
（有利有弊）22.双曲柄机构(没有)死点位置。
（有）23.曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时机构(有)死点位置。
(没有)24.双摇杆机构无急回特性。
(对)25.四杆机构的死点位置与哪个构件为原动件（无关）。
铰链四杆机构的演化及应用教学设计
铰链四杆机构的演化及应用教学设计铰链四杆机构的演化及应用教学设计作为一名教学工作者，通常会被要求编写教学设计，教学设计是一个系统化规划教学系统的过程。
那么优秀的教学设计是什么样的呢？以下是小编精心整理的铰链四杆机构的演化及应用教学设计，希望对大家有所帮助。
《平面连杆机构》是中等职业学校《机械基础》中的重要内容，《铰链四杆机构的演化及应用》是该章中的重点和难点。
铰链四杆机构是平面连杆机构中最为典型的机构，它可以演化为“曲柄滑块机构、导杆机构”，多年教学发现，学生的基础不同，虽然在学习“铰链四杆机构的演化过程及应用”知识时表现出的困难程度有差别，但由于缺乏直观经验，学生在学习过程中均会存在一定的难度！笔者针对现在所任教的单招学生教学对象，设计了一堂课堂教学并进行了实施，本文对教学中的成功与不足等方面进行教学反思，以在今后教学中有所借鉴，提高教学效果！教情、学情分析：任教学生为“单招班”学生，他们的文化基础与学习态度较不是太好。
本节课是一堂复习课，在第一轮新课教学中主要采取传统教学方法，因学生对“机构的应用”缺少感性认识，理解时表现出一定的难度。
本节课运用“多媒体”教学手段（更加直观）、采用“课堂自主—研究学习”的教学方法，力图使学生对本节内容的理解更加深入，掌握更加透彻！“教学目的”的制定：1、掌握铰链四杆机构的演化过程及演化机构的结构组成及运动原理（认知目标）；2、培养学生的观察能力、概括能力和自学能力，使他们能在实习或生产中解决相关的技术问题（能力目标）；3、激发学生学习兴趣，增进师生互动、交流、达到“教学相长”的效果，进行热爱专业的思想教育，培养学生理论联系实际地学习（情感目标）。
教学方法及手段的选择：本节课采取课堂自主——研究的教学方法，课前让学生先进行自学，课堂上教师对总的教学目标进行细化，在讲解每个知识点时，采用“引导教学法”代替传统的“填鸭式”，先示出引导问题，让每个学生通过思考解决问题，层层递进，逐个解决问题，然后教师对学生的思维进行总结、训练和拓展；为弥补学生想像能力的欠缺、增强学生学习的直观性，对铰链四杆机构的演化过程可采用flash软件制作课件，对演化机构的应用（结构组成和运动原理）可从Internet上搜索多种教学素材（录像、实物等），提高教学效果！教学过程如下：一、思维引入：1．铰链四杆机构三种基本类型及判断方式？2．急回特性判定及其应用意义？3．曲柄摇杆机构死点产生条件、位置、克服方法、应用？4．列举实际生产生活中三种典型铰链四杆机构的应用实例？还存在哪些其他形式的四杆机构？二、思维启发演绎：（一）曲柄滑块机构演化通过演示，让学生观察，分析曲柄滑块机构是曲柄摇杆机构的演化形式。
机械设计全套课件 ppt课件
凡具备上述（1）、（2）两个特征的实物组合体称为机构。 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用的机械功，而 机构则没有这种功能。
仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们 都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通 常人们把机器与机构统称为机械。
ppt课件
7
机械设计基础
绪论
如图1-1所示的内燃机，
图1-5（a）闭式运动链
机械设计基础
ppt课件
图1-5（a）开式运动链
16
• 将运动链中的一个构件固定，并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时，其余构件 便随之作确定的运动，此时，运动链便成为 机构。
• 机构的组成:
• 机 架：固定不动的构件
• 原动件：输入运动的构件
• 从动件：其余的活动构件
1)运动副：两构件之间直接接触并能产生一定的相对
运动的连接称为运动副。
运动副元素：两构件上直接参与接触而构成运动副的部分— —点、线或面。
2) 运动副的分类
平面
运 运动副 动 副
空间 运动副
机械设计基础
高副：点、线接触 低副：面接触
球面副 螺旋副
ppt课件
运动副 转动副
13
图1-2 转动副
图1-3 移动副
是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、 小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
ppt课件
20
机械设计基础
行李箱铰链机构设计规范
行李箱铰链机构设计规范行李箱铰链机构设计规范1 适用范围本标准规定了行李箱铰链机构的选型、设计方法、性能要求、试验方法以及评价标准。
本标准适用于汽车行李箱的开闭功能结构。
2行李箱铰链机构的分类及选型2.1 行李箱铰链机构的分类行李箱的铰链一般都有平衡行李箱盖重力矩的弹性元件，故可称为平衡铰链。
平衡铰链分为绕固定轴旋转的弓形（勾形）铰链和连杆式铰链两种。
2.1.1 弓形（勾形）铰链对于弓形（勾形）铰链可以通过恰当选择轴线位置及铰链臂的形状，以免盖在开启过程中与车身干涉，并保证一定的开度。
它的缺点是关闭行李箱盖时，弓形部分凸出于行李箱，该处可能碰到物品，甚至将物品破坏，它的优点是制造简单，制造装配误差小。
2.1.2 连杆式铰链对于连杆式（四杆或六杆）铰链机构，在开启盖时，其瞬时旋转中心是不断变化的，可以通过改变机构杆件尺寸来实现所要求的任何轨迹和开度，应用较多。
对于四连杆机构铰链，它具有四个旋转点，合理安排旋转点，可以使行李箱运动优化，设计自由度较大，但是它的缺点是成本高，侧向稳定性小。
2.1.3 弹性元件用于平衡铰链的弹性元件有多种，如气力元件、螺旋式压力弹簧和拉力弹簧、平卷弹簧以及扭杆弹簧等。
气力元件，机构工作可靠、性能柔和。
由于扭杆弹簧占有有效空间小，易于安装和调节平衡力矩，因此也是一种较好的结构型式，普遍用于各种经济型以及中档车上。
2.2行李箱铰链机构的选型下表对常见的各种平衡铰链机构进行了分析对比，为新车型的行李箱铰链机构开发提供选择参照。
表1 常见的各种平衡铰链机构的对比表3 平衡铰链设计3.1扭杆弹簧式平衡铰链设计a) 首先根据车身与盖配合部分的结构尺寸与形状，确定铰链机构的位置，一般希望左右两个铰链的跨距远些，使盖横向稳定。
b) 根据机构和所要求的盖运动轨迹（由关闭状态到最大开度时盖所扫过的轨迹）和最大开度，试定铰链和支杆的尺寸、形状。
图1为采用扭杆弹簧的行李箱平衡铰链示意图。
图1 扭杆弹簧的简单平衡铰链ABCO134561.车身2.行李箱盖3.铰链4.连接杆5.扭杆弹簧6.固定座如图1所示，3-4-5-6组成简单的四连杆机构。
《铰链四杆机构课件》PPT课件
精选课件ppt
12
2、如图所示铰链四杆机构中， 已知AB＝130mm，BC＝150mm， CD＝175mm，AD＝200mm，若取 AD为机架，试判断此机构属于哪一 种类型？
解：1、判断是否满足杆长条件：
AB＋AD＝330 ＞ BC＋CD＝325
则不满足杆长件，所以此机构为 双摇杆机构
精选课件ppt
缝纫机
最短杆的对杆 精选课件ppt
5
（1）曲柄摇杆机构
任务二：请将相应答案的序号填入括号内。
3、请结合您手中的机构，完成以下计算。
① Lmin + Lmax = （220 ）mm ② 其余两杆杆长之和 = （ 250 ）mm < 比较①和②的大小：即Lmin + Lmax （ ）其余两杆杆杆长之和
图3
机架： 90 连架杆：100、120 连杆： 60
精选课件ppt
3
2、铰链四杆机构的基本形式
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
对于铰链四杆机构来说，机架和连杆总是存在的，按曲柄的存 在情况，可分为三种基本形式：
曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构
精选课件ppt
4
（1）曲柄摇杆机构
雷达
剪板机
缝纫机
精选课件ppt
6
（2）双曲柄机构
惯性筛分机
任务三：填空。 1、机架有（1 ）个，曲柄有（ 2 ）个，
摇杆有（ 0）个，连杆有（ 1）个。
2、以小组为单位将您手中的铰链四杆机构演变成屏幕中所 播放的机构（提示：将哪个杆作为机架时可有两个曲柄）
答：以最短杆为机架时——双曲柄机构
精选课件ppt
7
（3）双摇杆机构
各构件用销轴滑道低副连接起来且各构件间的相对运动均在同一平面内或互相平行的平面内的机构称为平面连杆机1铰链四杆机构的组成1定义
机械设计16章解析
缺点：
① 强度低，尤其抗弯强度低 ② 铸造品质不稳定
Page 25
第16章 轴
16.1 概述
16.1.2 轴的材料 球墨铸铁
只适合形状复杂轴
Page 26
第16章 轴
16.1 概述
16.1.3 轴设计的主要问题
设计计算 结构设计
强度计算 刚度计算 振动、稳定性计算
Page 27
第16章 轴
Page 5
第16章 轴
16.1 概述
支承回转零件及传递运动和动力的零件
Page 6
第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类 按外形不同分类
按承载情况不同分类
Page 7
第16章 轴
16.1 概述
16.1.1 轴的分类 按外形不同分类
直轴 曲轴 钢丝软轴
Page 8
第16章 轴
目的： 防止因弯曲、扭转变形过大而影响机器正常运转
Page 37
第4篇 轴、轴承、联轴器
第16章 轴
第16章 轴
重点：
阶梯轴的结构设计 阶梯轴的强度、刚度计算方法 轴毂联接
Page 3
第16章 轴
难点：
阶梯轴的结构设计 轴的疲劳强度校核
Page 4
第16章 轴
16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 16.6
概述 轴的结构设计 轴的强度计算 轴的刚度计算 轴的临界转速 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施
Page 17
第16章 轴
16.1 概述
M
16.1.1 轴的分类
按承载情况不同分类
转轴 心轴 传动轴
转动心轴 固定心轴
Page 18
机械设计基础课件03-01铰链四杆机构的基本型式及曲柄存在条件---副本
平面连杆机构
33..11铰铰链四链杆四机杆构机的构基的本基型本式型及式曲柄及存曲在柄条存件在条件
平行四边形机构的应用：机车车轮联动机构
平面连杆机构
33..11铰铰链四链杆四机的应用：平行双曲柄应用（摄影机升降机构）
33..11铰铰链四链杆四机杆构机的构基的本基型本式型及式曲柄及存曲在柄条存件在条件
3.1.2 铰链四杆机构曲柄存在条件 铰链四杆机构是否有曲柄，与机构中各杆的相对长度有关。
平面连杆机构
33..11铰铰链四链杆四机杆构机的构基的本基型本式型及式曲柄及存曲在柄条存件在条件
3.1.2 铰链四杆机构曲柄存在条件 铰链四杆机构是否有曲柄，与机构中各杆的相对长度有关。
平面连杆机构
33..11铰铰链四链杆四机杆构机的构基的本基型本式型及式曲柄及存曲在柄条存件在条件
3.1.1 铰链四杆机构的基本型式及应用 1．曲柄摇杆机构的应用
平面连杆机构
33..11铰铰链四链杆四机杆构机的构基的本基型本式型及式曲柄及存曲在柄条存件在条件
平面连杆机构
3.1.1 铰链四杆机构的基本型式及应用 2．双曲柄机构 具有两个曲柄的铰链四杆机构，称为双曲柄机构。
平面连杆机构
3.1.1 铰链四杆机构的基本型式及应用 当四杆机构各构件之间以转动副联接时，称该机构为铰链四杆机构。
33..11铰铰链四链杆四机杆构机的构基的本基型本式型及式曲柄及存曲在柄条存件在条件
平面连杆机构
3.1.1 铰链四杆机构的基本型式及应用 在铰链四杆机构中，固定不动的杆称为机架，与机架相连的称为连架杆；其中
平面连杆机构
33..11铰铰链四链杆四机杆构机的构基的本基型本式型及式曲柄及存曲在柄条存件在条件
铰链C和支座E的约束力课件
设计优化建议
01
对于铰链C，优化设计时应考虑减 小转动摩擦力、提高转动精度和 稳定性。
02
对于支座E，优化设计时应考虑增 加转动自由度、提高承载能力和 稳定性。
05 实际工程应用案例
案例一：某机械臂的铰链设计
主要包括简谐载荷、周期载荷和 随机载荷等。
约束条件
自由振动、受迫振动和自激振动 等。
支座E的疲劳强度分析
疲劳强度分析
研究支座在交变载荷作用下的疲劳寿命和失效模 式。
载荷类型
主要包括循环载荷和随机载荷等。
约束条件
高周疲劳、低周疲劳和热疲劳等。
04 铰链C与支座E的比较分 析
约束力特性比较
铰链C的约束力特性
案例三：某航空器的起落架设计
总结词
可靠性分析
详细描述
航空器的起落架需要在极端的工作条件下正 常工作，因此需要进行可靠性分析。通过分 析起落架在不同工况下的工作性能和可靠性 ，可以优化起落架的结构设计和材料选择， 提高航空器的安全性和可靠性。同时，可靠 性分析还可以预测起落架的使用寿命和维护
需求，为航空器的维护和检修提供依据。
铰链与支座的分类
铰链
铰链按照形状可以分为直臂铰链 、曲臂铰链、固定铰链等类型； 按照功能可以分为转动铰链、摆 动铰链等类型。
支座
支座按照结构可以分为滑动支座 、滚动支座、弹簧支座等类型； 按照用途可以分为固定支座、活 动支座等类型。
02 铰链C的约束力分析
铰链C的静力分析
02
03
静力分析
铰链C在静态载荷下的约 束力分布和大小，包括法 向力和切向力。
铰链四杆机构基本类型优秀课件.ppt
• 图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。
铰链四杆机构基本类型优秀课件
铰链四杆机构基本类型优秀课件
特例：平行四边形机构 特征：两连架杆等长且平行，
连杆作平动。
平面连杆机构的类型、特点和分类
AB = CD BC = AD
摄影平台升降机构
机车车轮联动机构
铰链四杆机构基本类型优秀课件
平行四边形机构存在 运动不确定位置。
平面连杆机构的类型、特点和分类
铰链四杆机构基本类型优秀课件
•例 铰链四杆机构ABCD的各杆长度如图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 AD＋CD = 20＋55 = 75 AB＋BC = 30＋50 = 80 ＞ Lmin＋Lmax
▲连架杆之一或机架为最短杆。
当满足杆长条件时，其 最短杆上的转动副都是 整转副。
此时，铰链A、B均为 整转副。
铰链四杆机构基本类型优秀课件
铰链四杆机构基本类型优秀课件
2.压力角和传动角 压力角：作用在从动
平面连杆机构的运动和动力特性
件上的驱动力F与力 作用点绝对速度之间
所夹锐角α。
切向分力 Ft= Fcosα = Fsinγ
铰链四杆机构基本类型优秀课件
精品课件-机械设计基础-第16章
第16章 现代设计方法简介
16.4
1. (1)将求解域离散化。所使用的单元类型与问题的类型和 计算精度有关。单元按维次划分有点单元、线单元、平面单 元和空间单元，按位移函数的阶次可分为一次单元、二次单
(2)选择位移模式。位移函数一般用单元内点的坐标的多 项式来表示，它只是近似地表示了单元内真实位移分布。位 移函数的阶次超高，计算精度越高。
第16章 现代设计方法简介
图16-2 二维问题的可行域
第16章 现代设计方法简介
可行域内的设计点称为可行点，如X (1) 点，它是设计 所允许采用的方案；反之，就是非可行点(或外点)，如X (2) 点。处于不等式约束边界上的点称为边界点，如X (3) 点，它
若一个优化问题同时含有式(16-3)中的不等式设计约束
第16章 现代设计方法简介
2. 目标函数是设计变量的函数，也称评价函数，用来作为 评价设计方案好坏的标准。一项设计的优劣，一般总可以用 一些设计指标来衡量，例如:零(部)件的承载能力最大、效率 最高、成本最低、质量最轻、误差最小等结构、性能和经济 指标。这些设计指标可以表示为设计变量的函数，即
F ( X ) F (x1, x2, • • •, xn )
第16章 现代设计方法简介
二维CAD系统使图纸的修改和重复利用十分方便，提高了 设计效率，缩短了设计周期。由于电子文档的管理成为了现 实，可以支持零件库的建立，有利于产品设计的标准化、系 列化和通用化。二维CAD系统中占市场主流的有Autodesk公司 的AutoCAD软件及国产的CAXA电子图板系统等。
X [x1x2 • • • xn ]T [x(i 1, 2, • • •, n)]T
(16-1)
第16章 现代设计方法简介
《铰链杠杆》课件
尺寸设计
根据实际需求确定铰链杠杆的 尺寸，以确保其能够满足实际
应用中的要求。
润滑与防护
考虑铰链杠杆的润滑和防护， 以提高其使用寿命和性能。
铰链杠杆的材料选择
金属材料
复合材料
如钢铁、铝合金等，具有较高的强度 和耐磨性，适用于需要承受较大载荷 的铰链杠杆。
如碳纤维、玻璃纤维等，具有较高的 强度和刚度，适用于需要高强度和轻 量化的铰链杠杆。
保证安全性
在某些高风险领域，如航 空航天和重型机械，铰链 杠杆的稳定性和可靠性对 保障安全至关重要。
02
铰链杠杆的工作原理
杠杆原理简述
杠杆原理是物理学中的基本原理 之一，它指出，对于一个平衡的 杠杆，作用在杠杆两端的力矩是
相等的。
力矩是力和力臂的乘积，其中力 臂是从转动轴到力的垂直距离。
当两个力矩相等时，杠杆将保持 平衡状态。
铰链杠杆的应用领域
01
02
03
工业领域
用于各种机械臂、夹具、 工作台等设备的驱动和定 位。
航空航天
用于飞机起落架、机翼折 叠等机构。
车辆工程
用于转向机构、悬挂系统 等。
铰链杠杆的重要性
提高生产效率
铰链杠杆能够实现力的精 确传递和控制，提高生产 过程中的自动化和效率。
降低能耗
通过合理设计铰链杠杆， 可以减小能耗，实现节能 减排。
05
铰链杠杆的发展趋势与挑战
技术创新与改进
总结词
铰链杠杆技术的不断创新和改进是推动其发展的关键动力。
详细描述
随着科技的进步，铰链杠杆的设计和制造技术也在不断革新 。新型材料、加工工艺和智能技术的应用，使得铰链杠杆的 性能得到显著提升，同时也拓市场前景广阔，具有巨大的发展潜力。
机械设计第十六章
16.1 概 述
链传动是间接啮合传动,由主、从动链轮和传动链组成(图16-2),通过主、从动链轮轮 齿与链节的啮合来传递运动和动力。
链传动与齿轮传动相比,制造、安装精度要求较低,成本也低;远距离传动时,结构更 轻便。 与摩擦型带传动比较,由于无弹性滑动、平均传动比恒定,效率更高;压轴力较小,结 构更紧凑;链传动也能在恶劣环境条件下工作。但链传动只能用于平行轴间的同向 传动,并且工作时瞬时传动比不恒定;当高速工作时,振动噪声大;磨损后易发生脱链。
有效圆周力为 Fe=1000P/V (16-13) 式中 P——传递的功率(kW); v——链速(m/s)。
离心力引起的拉力为Fc=qv2(16-14) 式中 q——链条单位长度的质量(kg/m)。
悬垂拉力Ff为 Ff=max(F'f,F″f) (16-15)
其中：F’f =Kfqa x 102
式中
图16-2 链传动的组成
链传动按用途可分为传动链、输送链和起重链。输送链和起重链主要用在运输和 起重机械中。传动链又可以分为齿形链、短节距精密滚子链(简称滚子链)两类。
本章主要介绍传动链中的滚子链的设计。 滚子链常用于传动系统的低速级,传递功率在100kW以下,链速不超过15m/s,推荐使 用的最大传动比imax=8。 链传动性能设计的主要内容包括:①选择链参数:型号、节数和排数;②确定链传动 结构参数:链轮直径、中心距及结构尺寸;③确定工作条件参数:压轴力等。 链传动设计可按图16-4所示的流程图进行。
ac——链条变速运动的加速度(m/s2)。
若主动链轮匀速转动,则
当β=±φ1/2=±180°/z1时，有
同理,链条沿垂直方向的速度变化,也会引起动载荷。 从动链轮因角加速度引起的惯性力为
机械设计基础全套ppt课件
3
4
D
机架
连 曲柄：可回转360°的连架杆 架 摇杆：摆角小于360°的连架杆 杆 滑块：作往复移动的连架杆
一.铰链四杆机构基本类型 （按连架杆类型）
铰链四杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
一曲一摇
二曲
二.(铰链四杆机构)演变类型
二摇
1.曲柄摇杆机构： 连架杆 ┌曲柄→(一般)原动件→匀速转动
本章重点:平面四杆机构主要特性和设计 本章难点:平面四杆机构的设计
第二章 平面连杆机构
铰链四杆机构的基本型式 铰链四杆机构有整转副的条件 铰链四杆机构的演变 平面四杆机构的设计
§2-1铰链四杆机构的基本型式 p.20
平面连杆机构－平面机构+低副联接 (转动、移动副) 最常用→平面四杆机构（ 四个构件→四根杆)
(3)过C1、C2、 B1 A
D
P 作圆
O
在圆上任选一点A (4)AC1=L2－L1,
AC2=L2+L1→
θ
→无数解
L1=1/2(AC2－AC1)
以L1为半径作圆,交B1,B2点
P
→曲柄两位置
NM
2.导杆机构: P.31
已知:机架长L4 , K
解:
180
K
1
n
m
K 1
(1)任选固定铰链中心C→
B A
C D
解: (1)连接B1B2,C1C2并作其垂直平分线b12,c12
(2)在b12线上任取一点A, 在C12...任取一点D
步骤：
B1
1、连接B1B2, C1C2
2、作B1B2, C1C2中垂线
3、在中垂线上取一点作A, D
机械设计PPT第一章至16章选编
§16—4 隔 振
任何机械都会发生不同程度的振动。动力、锻压一类机械尤 其严重。即使是旋转机械，也常因轴系的质量不平衡等多种原 因而引起振动。机械设备的振动频率一般约在10~100Hz范围。
由于外界因素的干扰，一般生产车间地基的振动频率约为 2~60Hz，振幅约为1~20μm。
受动载荷的机架零件，为了提高它的吸振能力，需要合理设 计截面形状，即使截面面积并不增加，也可提高机架承受动载 的能力。
二、肋板布置
对于铸件，由于不需增加壁厚，就可减少铸造的缺陷； 对于焊件，则壁薄时更易保证焊接的品质。
§16—3 壁厚选择
当机架零件的外廓尺寸一定时，因而在满足强度、刚度、 振动稳定性等条件下，应尽量选用最小的壁厚。但面大而 壁薄的箱体，容易因齿轮、滚动轴承的噪声引起共鸣，故 壁厚宜适当取厚一些。
§16—2 截面形状和肋板布置
一、截面形状的合理选择
截面形状的合理选择是机架设计的一个重要问题。如果截面 面积不变，通过合理改变截面形状、增大它的惯性矩和截面系 数的方法，可以提高零件的强度和刚度。合理选择截面形状可 以充分发挥材料的作用。
主要受弯曲的零件以选用工字形截面为最好，主要受扭转的 零件，以圆管形截面为最好，空心矩的次之，从刚度方面考虑 ，则以选用空心矩形截面的为合理。
(a)
(f)
(b)
(g)(c)(h)源自(d)(i)(e)
(j)
软木
I
II
第十六章 机架零件
§16—1 概述
机架的底座、机架、箱体、基板等零件都属于机架零件。 可划分为四大类：即机座类、机架类、基板类和箱壳类
对机架零件一般可提出下列要求： ①足够的强度和刚度 ②形状简单，便于制造 ③便于在机架上安装附件等。
机械设计基础课后习题答案第三版课后答案（1-18章全）完整版（可编辑）
机械设计基础课后习题答案第三版课后答案(1-18章全) 完整版机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社目录第1章机械设计概述1第2章摩擦、磨损及润滑概述 3第3章平面机构的结构分析12第4章平面连杆机构16第5章凸轮机构 36第6章间歇运动机构46第7章螺纹连接与螺旋传动48第8章带传动60第9章链传动73第10章齿轮传动80第11章蜗杆传动112第12章齿轮系124第13章机械传动设计131第14章轴和轴毂连接133第15章轴承138第16章其他常用零、部件152第17章机械的平衡与调速156第18章机械设计CAD简介163机械设计概述机械设计过程通常分为哪几个阶段?各阶段的主要内容是什么?答:机械设计过程通常可分为以下几个阶段:1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。
2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下,由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较,从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。
3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。
4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。
常见的失效形式有哪几种?答:断裂,过量变形,表面失效,破坏正常工作条件引起的失效等几种。
什么叫工作能力?计算准则是如何得出的?答:工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。
对于载荷而言称为承载能力。
根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。
标准化的重要意义是什么?答:标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少,简化生产管理过程,降低成本,保证产品的质量,缩短生产周期。
第2章摩擦、磨损及润滑概述按摩擦副表面间的润滑状态,摩擦可分为哪几类?各有何特点?答:摩擦副可分为四类:干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。
干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜,摩擦系数及摩擦阻力最大,磨损最严重,在接触区内出现了粘着和梨刨现象。
液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触,被液体油膜完全隔开,摩擦系数极小,摩擦是在液体的分子间进行的,称为液体润滑。
机械设计基础第16章
16.1.3 联想创新法
联想是由一事物想到另一事物的心理活 动或思维方式。联想思维由此及彼、由表 及里，形象生动，无穷无尽。利用联想思 维进行创造的方法称为联想创新法。联想 创新法的主要类型如下。 （1） 相似联想 （2） 接近联想 （3） 对比联想 （4） 强制联想
16.2 机构创新设计
16.2.1 根据组合原理创新
•
1、
功的路 。20.10.1520.10.15Thursday, October 15, 2020
成功源于不懈的努力，人生最大的敌人是自己怯懦
•
2、
。1 5:05:48 15:05:4 815:051 0/15/2 020 3:05:48 PM
16.1.2 系统分析法
1.设问探求法
这是用系统提问的方式打破传统思维的束缚，以拓展 设计思路、提高创新能力的一种方法。设问探求法主要有 “5W2H法”和“奥斯本设问法”两种。
2.列举分析法
列举分析法是通过详细列举待设计、改进产品的各种 特性，在全面分析的基础上找出更多设计方案的创新方法， 常见的有特性列举法、缺点列举法和希望点列举法。
2.机构的倒置
机构的运动构件与机架的转换，称为机构的倒 置。按照运动相对性原理，机构倒置后各构件间 的相对运动关系不变，但可以得到不同特性的机 构。图16.2为机构倒置的例子。
16.3 结构方案的创新设计
机械结构设计的任务是在总体设计的基 础上，根据所确定的原理方案，决定满足 功能要求的机械结构，所确定的结构除应 能够实现原理方案所规定的动作要求外， 还应能满足设计对结构的强度、刚度、精 度、稳定性、工艺性、寿命、可靠性等方 面的要求。
16.3.2 提高性能的设计
机械产品的性能不但与原理设计有关， 结构设计的质量也直接影响产品的性能， 甚至影响产品功能的实现。在图16.3（a） 中，过盈配合连接结构在轮毂端部应力集 中严重，图（b）、（c）、（d）的结构通 过降低轴或毂相应部位的局部位置的刚度 使应力集中有所降低。
机械设计基础【全套课件P】杨可桢版演示课件
∵最短＋最长杆＜其它两杆之和 架杆 摇杆 ？
最短杆在 机架
→双曲柄→转动导杆机构
机架邻边 →一个曲柄→摆动导杆机构
当 机架＜曲柄
机架＞曲柄
转动导杆机构 摆动导杆机构 γ
α =0°
三、摇块、定块机构
曲柄滑块机构 →滑块移动 导杆机构 →滑块移动＋摆动 摇块机构 →滑块摆动 定块机构 →滑块为固定件
ｐ.27
└摇杆→(一般)从动件→变速 往复摆动
(天线→摇杆)→调整天线 俯仰角的大小
放映机
图2-3雷达调整机构
2 . 双曲柄机构： 连架杆均为曲柄→ ┌主动曲柄: 匀速转动 └从动曲柄:
例: 惯性筛中的铰链四杆机构→从动曲柄3变速转动 →使筛子6产生加速度 →使不同材料因惯性不同而筛分
3.双摇杆机构－连架杆均为摇杆
例: 门式起重机的变速机构: CD(杆3)为原动件, 悬挂 物的E 点在连杆上→保持E点运动轨迹在近似水平线上。 （平移货物→平稳、减小能量消耗）
二.(铰链四杆机构)演变类型
2C
B
3
1
A
4
D
→铰链四杆机构
（全由转动副相联）
B
1
2
C
A
4
3
曲柄滑块机构
导杆机构 偏心轮机构
（二）曲柄摇杆机构的主要特性
三.按给定两连架杆对应位置设计四杆机构(解析法) × 四.按给定点的运动轨迹设计四杆机构(实验法)
一.按照给定的行程速比 系数设计四杆机构:
1.曲柄摇杆机构:
θ
B2
B1
A
分析:(1)可求出极位夹角θ
180 K 1
φ
K 1
(2) ∠C1AC2=θ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
16.2.4 滚动导轨设计简介
一、滚动导轨的特点 在承导件和运动件之间放入一些滚动体（滚珠、滚柱或滚针），使相 配的两个导轨面不直接接触的导轨，称为滚动导轨。 特点： 摩擦阻力小，运动轻便灵活；磨损小，能长期保持精度；动、静摩擦 系数差别小，低速时不易出现“爬行”现象，故运动均匀平稳。 缺点： 导轨面和滚动体是点接触或线接触，抗振性差，接触应力大，故对导 轨的表面硬度要求高，对导轨的形状精度和滚动体的尺寸精度要求高。 二、滚动导轨的结构形式 1．滚珠导轨 滚珠导轨主要有V-平截面的滚珠导轨、双V形截面的滚珠导轨和圆形 截面滚珠导轨等结构形式。由于滚珠和导轨面是点接触，故运动轻便，但 刚度低，承载能力小，常用于运动件重量、载荷不大的场合。
为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应保持适当的间隙。导轨的 间隙调整广泛采用镶条和压板。
（a）压板调整间隙 （b）镶条调整间隙 （c）垫片调整间隙 （d）侧面间隙的调整 图16-4 矩形导轨的间隙调整
4. 夹紧装置 有些导轨（如非水平放置的导轨）在移动之后要求将它的位置固定，因 而要用专用的锁（夹）紧装置。常用的锁紧方式有机械锁紧和液压锁紧。 5. 提高耐磨性措施 1）选择合理的压强 2）选择合适材料 3） 热处理 4）润滑和防护 6. 结构尺寸的验算 1) 校核温度变化对导轨间隙的影响 2) 不自锁的条件
第16章 箱体、导轨与铰链
16.1 箱体
16.1.1 箱体的主要功能
箱体的主要功能有： 1．支承并包容各种传动零件，还可以储存润滑剂，实现各种运动零件的润滑。 2．安全保护和密封作用，并有一定的隔振、隔热和隔音作用。 3．使机器各部分分别由独立的箱体组成，便于加工、装配、调整和修理。 4．改善机器造型，协调机器各部分比例，使整机造型美观。源自16.3.3 铰链常见结构
根据铰链轴固定还是转动与否，常见的铰链结构有： 1．铰链轴为固定的铰链 这种铰链的轴固定在一个构件上，另一个构件通过内圆柱面安装在轴 上，可以绕轴回转。它的主要破坏形式是构件与铰链轴的磨损。 2．铰链轴为转动的铰链 这种形式的铰链有两种，一种结构是铰链轴在构件内圆柱面中转动， 因此存在滑动摩擦，表面磨损是其主要破坏形式。 另一种结构是铰链轴通过滚动轴承安装在构件的内圆柱面中，因此铰 链中存在的摩擦为滚动摩擦，磨损较小，适合相对转速较大的场合。
窄式组合 图16-2
宽式组合 矩形导轨与矩形导轨的组合形式示意图
（3）双三角形导轨 导向面间无间隙，接触刚度好，导向精度高。采用对称结构，两条导 轨磨损均匀，较高的工作精度。但其工艺性差，四个表面刮削或磨削也难 以完全接触，对温度变化较敏感，故不宜用在温度变化大的场合。
3. 间隙调整
图16-3 双三角形导轨的组合形式示意图
（3）燕尾形导轨 燕尾形导轨的调整及夹紧较简便，用一根镶条可调节各面的间隙，且高度 小，结构紧凑；但制造检验不方便，摩擦力较大，刚度较差，不适用于承受大 的倾覆力矩和向上力矩，用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的场 合。 （4）圆形导轨 制造方便，外圆采用磨削，内孔珩磨可达精密的配合，但磨损后不能调整间 隙。为防止转动，可在圆柱表面开键槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。宜 用于承受轴向载荷的场合。 2. 常用导轨组合形式 （1）三角形和矩形组合 这种组合形式以三角导轨为导向面，不需要用镶条调整间隙，导向精度 较高，而平导轨的工艺性好，因此应用最广。组合有V-平组合、棱-平组合两 种形式 。
16．3
16.3.1 铰链的功能
铰
链
铰链的主要功能是将一个构件与另一个构件通过转动副相联，使得这两 构件之间可以作相对的转动，并且可以传递一定的力。
16.3.2 铰链设计基本要求
铰链的设计主要应满足如下基本要求： 1．强度和刚度的要求 铰链轴必须有足够的强度，避免出现弯曲破坏，同时还要有足够的刚度， 避免出现过大的挠曲变形。 2．运动轻便平稳的要求 工作时，应轻便省力，摩擦阻力要小，运动平稳，冲击较小。 3．良好的耐磨性 磨损是铰链机构的主要破坏形式，磨损导致联接间隙增大，使得运动不平 稳，应尽量减少磨损量，使铰链能够正常工作。 4．结构工艺性好 在保证铰链其它要求的前提下，应使铰链结构简单，便于加工、装配和维修， 降低成本。
V-平组合 图16-1 三角形导轨与矩形导轨的组合形式示意图
棱-平组合
（2）矩形和矩形组合 承载面和导向面分开，因而制造和调整简单，导向面的间隙用镶条调整， 接触刚度低，而且必须留有间隙，降低了导向精度。宽式组合导向面由于距离 大，热膨胀时变形量大，要求间隙大，因此其导向精度和导向性能不如窄式组 合。
16．2 导 轨
16.2.1 导轨的功能
导轨起支承和导向的作用 。
16.2.2 导轨设计基本要求
对导轨的设计应满足如下要求： 1.一定的导向精度。 2.运动轻便平稳。 3.良好的耐磨性。 4.足够的刚度和较大的承载能力。 5.温度变化影响小。 6.结构工艺性好。
16.2.3 滑动导轨设计
一、滑动导轨设计的主要内容 1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。 2.选择导轨的截面形状，以保证导向精度。 3.选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度范围内， 有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。
2．滚柱（滚针）导轨 滚柱导轨中的滚柱与导轨面是线接触，故它的承载能力和刚度比滚珠导 轨大，耐磨性较好，但灵活性稍差。滚柱对导轨的不平度较敏感，容易产生 侧向偏移和滑动，而使导轨的阻力增加，磨损加快，精度降低。滚柱导轨支 承为标准部件，具有安装、润滑简单，调整防护容易等优点。由于滚柱在封 闭的滚道内滚动，故可用于行程很大的导轨上。 三、滚动导轨设计的一般问题
16.1.5 典型箱体结构
1. 传动箱体 如减速器、汽车变速箱及机床主轴箱等的箱体，主要功能是包容和支承各传 动件及其支承零件，这类箱体在结构上应保证有好的密封性、高的强度和刚度。 2. 机壳类箱体 如齿轮泵的泵体，各种液压阀的阀体，主要功能是改变液体流动方向、流量 大小或改变液体压力。这类箱体在结构上除了要保证好的密封性、高的强度和刚 度外，还要能承受箱体内液体的压力。 3. 支架箱体 如机床的支座、立柱等箱体零件，在结构上要保证箱体有一定的强度、刚度 和精度，这类箱体设计时要特别注意刚度和外观。
16.1.2 箱体设计应考虑的主要问题
设计的过程中主要应考虑以下问题： 1.满足强度和刚度要求。
2. 3. 4. 5. 6.
散热性能和热变形问题。 结构设计合理。 工艺性问题。 减振、隔振问题。 造型好、质量轻。
值得注意的是在设计不同的箱体时，考虑问题时应该有所侧重。
16.1.3 箱体毛坯的选择
铸造容易制造出结构复杂的箱体毛坯，铸造箱体的热影响变形小，吸 振能力较强，也容易获得较好的结构刚度，但其质量大。 焊接箱体允许有薄壁和大平面，而铸造却较难实现薄壁和大平面，此 外焊接箱体一般比铸造箱体轻， 大型的机座或箱体的制造，则常采用分体铸造，整体焊接的办法。 在选择箱体毛坯的时候，还要与生产能力和生产规模相符合。
16．1．4 箱体结构主要参数设计
1． 壁厚 铸铁、铸钢和其它材料箱体的壁厚可以从表16-1和表16-2中选取，表中 N用下式计算： N=（2L+B+H）/3000 （mm） 式中： L-铸件长度（mm），L、B、H中，L为最大值； B-铸件宽度（mm）； H-铸件高度（mm） 2．加强筋 加设筋板既可以增大强度和刚度，又可以减少质量。 筋板的不同布置对于加设筋板的效果有很大的影响。表16-4列出了几 种筋板的布置情况。 3．孔和凸台
1．结构形式的选择 2．导轨长度的选择 一般应在满足导轨运动行程的前提下，尽可能使导轨的长度短一些。 3. 滚动体尺寸和数目 当滚动体的数目增加时，导轨的承载能力和刚度也增加。但滚动体的 数目不宜太多，过多会增加载荷在滚动体上分布的不均匀性，刚度反而下 降。若滚动体数目太少，制造误差将会显著地影响运动件的导向精度。 4．滚动导轨刚度及预紧方法 当工作台往复移动时，工作台压在两端滚动体上的压力会发生变化， 受力大的滚动体变形大，受力小的滚动体变形小。为减小导轨变形，提高 刚度，除合理选择滚动体的形状、尺寸、数量和适当增加工作台的厚度外， 常用预加载荷的办法来提高导轨的刚度。
箱体内壁和外壁上位于同一轴线上的孔，单件小批量生产时，应尽可能 使孔的质量相等；成批大量生产时，外壁上的孔应大于内壁上的孔径。 在箱壁上与孔中心线垂直的端面处附加凸台，可以增加箱体局部的刚度。
4．联接和固定 为了保证联接刚度，应注意以下几个方面的问题： （1）重要结合面表面粗糙度值Ra应不大于3.2µm，接触表面粗糙度值越小， 则接触刚度越好。 （2）合理选择联接螺钉的直径和数量，保证结合面的预紧力。 (3) 合理设计联接部位的结构，联接部位的结构、特点及应用见表16-5。
4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，由于磨损，将会出现间隙， 影响导轨的导向精度和承载能力，因此必须选择合适的调整装置来对磨损量 进行补偿或对间隙进行调整以保持需要的导向精度。 5.选择合理的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩 擦和磨损，增加导轨的使用寿命。 6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及表面加工、 热处理、测量方法等。 二、滑动导轨的结构设计 1. 滑动导轨截面的基本形式 （1）三角形导轨 该导轨磨损后能自动补偿，不会产生间隙，故导向精度高。如果导轨上 所受的力，在两个方向上的分力相差很大，应采用不对称三角形，以使力的 作用方向尽可能垂直于导轨面。 （2）矩形导轨： 优点是结构简单，制造、检验和修理方便；导轨面较宽，承载力较大， 刚度高，故应用广泛。由于它必须留有侧面间隙，且磨损后不能自动补偿， 它的导向精度没有三角形导轨高，导轨间隙需用压板或镶条调整，且磨损后 需重新调整。