连杆机构设计课件

连杆机构的设计2023-11-26目录contents连杆机构概述连杆机构的设计基础连杆机构的设计流程连杆机构的设计实例连杆机构的设计注意事项与建议01连杆机构概述连杆机构的定义连杆机构是一种机械结构，由两个或更多刚性构件通过转动副或移动副相互连接，并依靠构件间的相对运动实现预定的运动轨迹。连杆机构在各种机械系统中被广泛采用，如内燃机、机床、纺织机械、输送机械等。连杆机构由刚性构件通过简单连接而成，结构形式简单，易于设计制造。结构简单通过选择不同的构件作为机架，并改变构件间的连接方式，可以实现多种多样的运动轨迹。运动形式多样在理想情况下，连杆机构的传动效率可达到100%。传动效率高连杆机构可以适应各种不同的工作环境和载荷要求。适用范围广连杆机构的特点根据构件间的连接方式分为铰链连杆机构、曲柄摇杆机构、凸轮机构等。根据运动性质分为线性连杆机构和非线性连杆机构。根据构件的数目分为二自由度、三自由度和多自由度连杆机构。连杆机构的分类02连杆机构的设计基础连杆机构是由若干个刚性构件通过低副（铰链或滑块）连接而成的机构，其构件间相对运动为平面运动。连杆机构的定义连杆机构中各构件之间的连接通常通过运动副实现，包括低副和高副。低副包括铰链和滑块，高副则包括凸轮和凹槽等。运动副连杆机构具有传递运动、分力、实现复杂运动轨迹等功能，其运动特性取决于各构件的相对位置、运动速度和加速度等参数。运动特性连杆机构的运动学基础平衡状态连杆机构的平衡状态包括静态平衡和动态平衡。静态平衡是指机构在静止状态下受力平衡，而动态平衡则是指机构在运动过程中保持受力平衡。受力分析在连杆机构中，各构件之间的连接和相对运动会产生力和力矩，对其进行受力分析有助于了解机构的力学性能并进行优化设计。强度校核对于承受较大载荷的连杆机构，需要进行强度校核以确保构件的可靠性。常用的强度校核方法包括静力学方法和动力学方法。连杆机构的力学基础经验设计法01根据设计者的经验，结合实际应用需求进行连杆机构的设计。此方法主要依赖设计者的知识和经验，适用于较为常规的设计场景。解析法02基于数学解析的方法，通过对机构进行运动学和力学分析，建立数学模型并求解最优设计参数。解析法适用于复杂且精确度要求较高的设计场景。现代设计方法03利用计算机辅助设计软件、数值模拟技术和优化算法等现代设计方法进行连杆机构的设计。这种方法能够提高设计效率和准确性，适用于复杂且创新性的设计场景。连杆机构的设计计算方法03连杆机构的设计流程123了解所面临的设计任务和目标，如实现什么样的运动轨迹、满足什么样的性能要求等。明确设计任务和目标了解设计中的约束条件，如空间尺寸、载荷要求等。确定设计约束条件明确设计中的重点和难点，制定相应的应对策略。分析设计重点和难点明确设计要求与目标根据设计要求选择合适的机构类型根据所需实现的运动轨迹和性能要求，选择合适的连杆机构类型，如曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构等。分析机构的优缺点对所选机构的优缺点进行分析，以便在后续设计中进行优化。选择合适的机构类型根据设计要求确定关键尺寸和参数根据所需实现的运动轨迹和性能要求，确定连杆机构中的关键尺寸和参数，如连杆长度、曲柄长度、偏心距等。进行尺寸优化根据初步确定的尺寸和参数，进行运动学和动力学分析，优化尺寸参数以满足性能要求。确定机构尺寸与参数03进行动力学分析对建立的机构模型进行动力学分析，考虑运动过程中所受的力和力矩，分析机构的性能和稳定性。01建立机构模型根据所确定的机构类型、尺寸和参数，建立相应的机构模型。02进行运动学分析对建立的机构模型进行运动学分析，包括位置、速度和加速度分析，以验证机构是否能实现所需运动轨迹。进行机构运动学与动力学分析根据运动学和动力学分析结果，对机构设计进行优化，提高性能、降低能耗、增强稳定性等。对机构设计中的细节问题进行优化和处理，如提高机构的刚度、减小振动等。优化设计并进行细节处理细节处理根据分析结果进行优化04连杆机构的设计实例该机构具有实现任意给定轨迹的能力，且结构简单，是应用最广泛的机构之一。平行四边形机构曲柄摇杆机构双曲柄机构该机构在一定条件下可实现停歇、超越和变速等功能，在许多领域得到广泛应用。该机构具有两个曲柄，可实现双动作，常用于双动机械和各种运动装置中。030201四杆机构的实例设计与分析该机构具有两个曲柄，可实现双动作，常用于双动机械和各种运动装置中。斯坦纳五杆机构该机构具有实现任意给定轨迹的能力，且结构简单，是应用最广泛的机构之一。哈德逊五杆机构五杆机构的实例设计与分析该机构具有实现任意给定轨迹的能力，且结构简单，是应用最广泛的机构之一。雅各布六杆机构该机构在一定条件下可实现停歇、超越和变速等功能，在许多领域得到广泛应用。格里森六杆机构六杆机构的实例设计与分析VS如七杆、八杆及更多杆件的连杆机构，其设计分析需要更复杂的计算和设计方法。组合连杆机构将不同杆件的连杆机构组合在一起，可实现更复杂的运动规律和运动轨迹。其他复杂连杆机构其他复杂连杆机构的设计与分析05连杆机构的设计注意事项与建议考虑机构的安装和调试设计应易于安装和调试，以减少现场工作量和提高工作效率。考虑机构的维护和修理设计应易于维护和修理，包括更换易损件，以降低运营成本。考虑机构的结构复杂性设计时应注意减少零件的数量和整体复杂性，以提高实际制造的效率。注意实际制造和使用中的可行性根据机构的工作需求选择材料根据机构所承受的载荷、转速和工作环境等因素，选择合适的材料，如铸铁、铸钢、合金钢、不锈钢等。选择合适的处理方法根据材料和性能需求，选择合适的处理方法，如铸造、锻造、热处理、表面处理等。选择合适的材料与处理方法在机构经常摩擦的部位，应选择耐磨性好的材料，以减少磨损和降低维护频率。对于易损件，如轴承、轴套等，应设计成易于更换的结构形式，以方便维护。选择耐磨性好的材料设计易于更换的易损件考虑机构的耐磨性与维护性利用计算机辅助设计软件进行运动学模拟，