清华大学机械设计原理第一次讨论课报告.docVIP

机械设计原理A2第一次讨论课汇报 一、课程目标 明确运动链成为机构条件，学会依据功效要求构思机构方案；能对已构思出方案进行分析，找出存在问题并加以改善； 掌握急回特征真谛，扩展课堂所学知识，并学会依据急回特征要求，构思多个方案； 掌握连杆机构设计方法，学会灵活利用设计原理。 二、课程内容 讨论课包含三组题目，分别训练运动链成为机构条件、急回特征本质和连杆机构设计方法。在讨论课上，已经讨论过1-1、2-3和3-1，总结中将关键围绕1-3、2-3和3-1进行说明讨论结果。 三、题目解答 1.题目1-3 下图所表示为一脚踏式推料机设计方案示意图。设计思绪是：动力由踏板1输入，经过连杆2使杠杆3摆动，进而使推板4沿导轨直线运动，完成输送工件或物料工作。试按百分比绘制出该设计方案机构运动简图，分析该方案能否实现设计意图，并说明理由。若不能，请在该方案基础上提出2种以上修改方案，画出修改后方案机构运动简图。 图1- 图1-3 脚踏式推料机 1.1正确解答 画出该设计方案机构运动简图图： 该运动链有4个构件（不包含机架）和6个运动副；且只有一个原动件。 计算该运动链自由度以下： F=4×（6-3）-6×（5-3）=0 因为自由度数为零，和原动件数不相等，故而该运动链不能成为机构。 ED E D C B 4 3 2 1 A F 依据自由度计算公式，我们得悉假如能增加一个构件，同时增加一个五级副，就能够将自由度数凑成F=1。依据此思绪，能够对运动链进行修改。 方案①： A A D E 2 3 1 4 5 B C F G G 此时，运动链自由度为： F=5×（6-3）-7×（5-3）=1 运动链自由度数等于原动件数，且运动且运动过程中不会发生干涉，故而该运动链能够成为机构。 不过，仅仅满足原动件数等于自由度数是不能够完全确定运动链是否能成为机构，以下面这种方案就是错误。 EDCB4 E D C B 4 3 2 1 A F 5 依据自由度公式计算有： F=5×（6-3）-7×（5-3）=1 和原动件数相同，然而在原动件运动过程中，折杆3和上面机架间会发生干涉，造成运动链无法正常工作。 同理，我们也能够选择降低一个构架和一个运动副（五级副）方法，如方案②。 A A C 2 1 3 B D 依据自由度计算公式，有： F=3×（6-3）-4×（5-3）=1 和原动件数目相等，又运动链在运动过程中没有干涉现象，故而能够成为机构。 另外，我们能够用将五级副降为四级副方法来凑出满足运动链成为机构条件。但因为篇幅问题，这里就不展开了。 2.题目2-3 某生产线动力源为匀速转动电动机，实施构件为往复移动滑块。生产工艺要求滑块运动需含有急回运动特征。试在图2-3机构运动简图基础上，依据设计要求完成机构系统简图设计工作，要求给出2种以上（含2种）设计方案。 2.1题目分析 本题考查对机构急回特征了解和应用。机构急回特征产生需要以下条件： （1）从动件存在两个极限位置； （2）主动件在两个极限位置时极位夹角θ不为0。 而要产生急回特征无外乎两种路径： 设计机构使其运动含有不对称性 设计机构使其位置含有不对称性 其中，运动不对称性经过四杆机构传输运动即可实现，因为主动杆件和从动杆件不对称造成了主动杆件匀速运动传输到从动杆件时已经不是匀速运动，从动杆件再经过一根杆将这种不对称运动输出即可实现滑块运动不对称。另外，经过凸轮机构也能够实现运动不对称，且能对滑块运动实现更正确控制。 位置不对称则能够省去四杆机构，改变主动件位置即可将对称主动件运动输出为不对称从动件运动。这和本题题目要求不太符合，但也是一个行之有效方法。 2.2设计方案 双曲柄滑块机构极位夹角示意图双曲柄滑块机构（1）2.2.1双曲柄滑块机构 双曲柄滑块机构极位夹角示意图 双曲柄滑块机构（1） 第一个方案如上图所表示，为在双曲柄机构基础上进行改善。主动件1匀速运动经过连杆传输到杆3处变为非匀速运动，再经过杆4传输给滑块即实现了非匀速运动。且因为去程和回程不对称性，滑块在两个极限位置时原动件有夹角θ，滑块有急回特征。 2.2.2双曲柄滑块机构（2） 双曲柄滑块机构（2） 第二种方案如上图所表示，一样为在双曲柄机构基础上进行改善。主动件1匀速运动经过连杆传输到杆3处变为非匀速运动，再经过杆4传输给滑块即实现了非匀速运动。且因为去程和回程不对称性，滑块在两个极限位置时原动件有夹角θ，滑块有急回特征。 曲柄摇杆滑块机构2.2.3曲柄摇杆滑块机构 曲柄摇杆滑块机构 第三种方案如上图所表示，为在曲柄摇杆机构基础上进行改善。主动件1匀速运动经过连杆传输到杆3处变为非匀速运动，再经过杆4传输给滑块即实现了非匀速运动。且因为去程和回程不对称性，滑块在两个极限位置时原动件有夹角θ，滑块有急回特征。 曲柄摆杆滑块机构2.2.4曲柄摆