连杆机构在机械装备中的应用.doc

. . word版本 研究生课程考核试卷 （适用于课程论文、提交报告） 科 目：机电系统设计与分析 教 师： 江桂云 姓 名： 沈振宇 学 号： 20160713146 专 业： 机械工程领域 类 别： 课程论文 上课时间： 2016年9月至2016年11月 考 生 成 绩： 卷面成绩 平时成绩 课程综合成绩 阅卷教师 (签名) 重庆大学研究生院制 连杆机构在机械装备中的应用 摘要：连杆机构是机械设备中常见的一种机构，它往往由若干根杆状机构组成，有时还会用凸轮和滑块来代替其中一部分连杆，因为其制造简便，易于获得较高的制造精度以及其灵活多样的组合方式而广泛应用于机械行业。 关键词：连杆机构、工业生产、运动学原理 1连杆机构的基本介绍 1.1常见的四杆机构 连杆机构中最基本的单元被称为运动副[1]，由四个运动副可以构成最简单的连杆机构，即四杆机构。许多机械设备中的结构都可以看作是由若干个四杆机构组成的，因此，了解四杆机构是了解连杆机构的第一步。 四连杆机构一般由四根杆状构件组成，四根杆状机构一般分为曲柄、摇杆、连杆和机架。而根据选取不同的机构作为原动件和从动件时，四杆机构又可以分为双曲柄机构、曲柄摇杆机构和双摇杆机构（如图1.1）。 图1.1 四种常见的连杆机构 1.2曲柄滑块机构 这些四杆机构的共同特点是将由电机所提供的扭矩，即平面圆周运动转化为平面曲线往复运动，倘若用滑块来代替四杆机构中的摇杆，还能获得平面直线往复运动，这种机构被称之为曲柄滑块机构（如图1.2） 图1.2曲柄滑块机构 2连杆机构的应用 在工程实际中，机械设备不会只是单纯四杆机构，它们往往由很多根杆状构件以及滑轮、滑块等其他非杆状构建组成，但其原理仍然是使原动机运动的运动方式发生改变，以获得人们所期望的运动方式。 2.1牛头刨床 例如用滑块代替四杆机构中的连杆，可以获得不同于曲柄滑块机构的另一种机构，摆动导杆机构，与曲柄滑块机构不同的是，摆动导杆机构可以在有限的空间内获得更大的行程，牛头刨床正是基于这一原理而被设计出来的[2]。 图2.1牛头刨床工作原理 如图2.1为头牛刨床的工作示意图，电动机经过减速器带动导杆机构和凸轮机构完成刨刀的往复运动和间歇移动。刨床工作时，刨头6由曲柄2带动右行，刨刀进行切削，称为工作行程。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工作阻力。在刨刀空回行程时，凸轮8通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨刀继续切削。 牛头刨床的设计充分利用了连杆机构能够改变运动方式的特性，将原动件的回转运动转变为从动件的直线往复运动，即使电动机提供的扭矩转化为刀具的切削力，从而实现对工件进行平面加工的目的。 2.2四冲程单缸汽油发动机 而如果将输入与输出的运动方式对调，使主动件是直线反复运动的，则可以输出圆周运动，最简单的四冲程单缸汽油发动机正是运用了这一原理。 进气行程 压缩行程 作功行程 排气行程 图2.2单缸汽油发动机工作行程 如图2.2，气缸内装有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连接。活塞在气缸内做往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为了吸入新鲜气体和排出废气，设有进气门和排气门。 活塞顶离曲轴中心最远处，即活塞最高位置，称为上止点。活塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞最低位置，称为下止点。上、下止点间的距离称为活塞行程，曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离称为曲轴半径。活塞每走一个行程相应于曲轴转角180°。对于气缸中心线通过曲轴中心线的发动机，活塞行程等于曲柄半径的两倍。 活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为发动机的工作容积或发动机排量。 单杠发动机的工作循环包括四个活塞行程，既进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排气行程。 进气行程 化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合，然后再吸入气缸。进气行程中，进气门打开，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可燃混合气便经进气管道和进气门被吸入气缸。 压缩行程 为使吸入气缸内可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有