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项目一 机构运动与结构分析 在各种机械中，原动件输出的运动一般以匀速旋转和往复直线运动为主，而实际生产中 机械的各种执行部件要求的运动形式却是千变万化的， 为此人们在生产劳动实践中创造了平面 连杆机构、凸轮机构、螺旋机构、棘轮机构、槽轮机构等常用机构，这些机构都有典型的结构 特征，可以实现各种运动的传递和变化。 知识要点： l 平面四杆机构的结构分析、运动分析、受力分析 l 凸轮机构的结构分析、运动分析、受力分析 l 机构设计方法技能要求 l 绘制机构运动简图 l 结合实际加工设备分析机构运动情况和 自由度计算 l 用图解法进行简单机构设计 l 机构创新与改进 任务一 剪切机平面机构运动与结构分析 【任务提出】 平面四杆机构是工厂中应用较多的一种机构。本任务通过剪切机中曲柄摇杆机构的引入 介绍与其相关的平面四杆机构及判别方法， 并讲述平面四杆机构的基本特性及在计算机上用图 解法确定构件尺寸的主要方法，这些内容对其他机构的设计也有一定的参考作用。 【能力目标】 在计算机上用机械绘图软件确定平面四杆机构的主要尺寸，并能进行传动角等的检验。 【知识目标】? 1．能够判断平面四杆机构的基本类型，并掌握其工作原理。? 2．掌握急回特性、极位夹角、摆角、死点等概念。? 3．明确机构急回特性、传动角、压力角的作用。 【任务分析】 一、分析剪切机中的平面连杆机构 在图?1-1-1 （a）的简易剪切机中，当构件?1?转动时通过构件?2?带动构件?3?摆动。构件?3? 下面的刀剪断相关的物体，它的机构运动简图如图?1-1-1 （b）所示。工厂中一些机器中的机构 2? 机械设计基础项目化教程? 都可以绘制成图?1-1-1 （b）这样的机构运动简图。在这样的机构中，AB?构件作整周转动，通 过?BC?构件?CD 构件作往复摆动。工程上将作整周转动的构件称为曲柄，作往复摆动的构件称 为摇杆，而不与机架相连，在一般情况下作复杂运动的构件称为连杆，而把连接连杆与机架的 构件称为连架杆。在这个机构中，由于连架杆中一个是曲柄，另一个是摇杆，因此人们把这种 机构称为曲柄摇杆机构。 从图?1-1-1中可以看到， 曲柄摇杆机构能把回转运动转换为往复摆动。 图 1-1-1? 剪切机及其机构运动简图 二、确定剪切机中的主要数据 在设计平面连杆机构时，首先根据工作要求等情况确定一些构件的长度及相互位置，然 后确定其他构件的主要尺寸，同时对传动角等进行校核，以确定设计是否达到运动、传动性能 的要求。 接着是根据构件所受的载荷进行必要的强度等方面的计算， 绘制装配图进行结构设计， 最后绘制零件图。 因此平面连杆机构的设计第一步就是要确定各个构件的长度。 确定各杆长度 的方法有两种：一种是图解法，另一种是计算法。传统的图解法就是利用图板、丁字尺、三角 板等作图工具在图纸上按比例把图画出来，然后量一下要求构件的尺寸、相关的角度等，有时 候再稍加计算，就完成了相关参数的确定。这种方法容易学习和掌握，几何关系清晰，但求解 的数据精度低， 只能用于设计要求不高的机构中。 计算法就是完全用计算的方法将要求的数据 计算出来，它得到的结果精确，但计算复杂，花费的时间很多。由于计算机的出现和普及，工 程技术人员现在已使用?AutoCAD、CAXA?等机械绘图软件在计算机上用图解法来确定平面机 构的相关参数。 在计算机上用图解法确定平面机构的相关参数， 除了不用像传统的图解法那样 按比例绘图外，而且作图更加快捷、方便。当作图时将绘图软件中的捕捉功能打开后，最后可 得到与计算法一样精确的数据。 因此在计算机上用图解法确定平面连杆机构的参数避免了传统 图解法和计算法各自的不足，同时吸取了各自的长处，成为一种新颖的设计方法，值得其他图 解法借鉴。为了便于理解与掌握，下面以图?1-1-1?所示的剪切机为例，叙述在计算机上用图解 法确定平面连杆机构构件长度的方法。 在设计图?1-1-1所示的剪切机时，首先根据剪切机的工作要求等情况确定摇杆?CD?的长度 和位置、机架AD