曲柄連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用【平面四桿機(jī)構(gòu)】

曲柄連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用【平面四桿機(jī)構(gòu)】,平面四桿機(jī)構(gòu),曲柄連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用【平面四桿機(jī)構(gòu)】,曲柄,連桿機(jī)構(gòu),應(yīng)用,利用,運(yùn)用,平面,機(jī)構(gòu) I 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 Linkage of the crank II 摘 要 按連桿機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面運(yùn)動(dòng)還是空間運(yùn)動(dòng)，可 將連桿機(jī)構(gòu)分成平面連桿機(jī)構(gòu)及空間連桿機(jī)構(gòu)兩大類(lèi)。而在平面連桿 機(jī)構(gòu)中又以四連桿機(jī)構(gòu)組成的平面四桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用最廣。本文主要介紹 平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型、應(yīng)用、以及有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識(shí)； 并闡述了平面四桿機(jī)構(gòu)的一些常用的設(shè)計(jì)方法。著重介紹了鉸鏈四桿 機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)、曲柄、四連桿 III Abstract The linkage of the various components of the relative movement is still room for movement plane motion can be divided into plane linkage and linkage space linkage two categories. The plane linkage again in the four- bar linkage of the plane four agencies most widely. This paper describes the four plane types, applications, and the plane four bodies of some basic knowledge on the plane and four bodies of some commonly used methods of design. Focus on the hinge of the four types of agencies and applications. Key words: hinge four bodies, crank, four-link. IV 目 錄 第一章 論述. .1 第二章 平面連桿機(jī)構(gòu). 2 2.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) .2 2.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的其它形式.7 2.3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性. 9 2.4 平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介. 14 第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì). 17 31 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題 .17 3.1.1 平面連桿機(jī)構(gòu). 17 3.1.2 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn). 17 3.1.3 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題 .18 3.1.4 設(shè)計(jì)方法 .18 32 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化. 18 3.2.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：所有運(yùn)動(dòng)副均為 .18 3.2.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化. .19 33 平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件和幾個(gè)基本概念. 20 3.3.1 平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件（也可作曲柄和連桿線(xiàn)圖. 20 3.3.2 行程速度變化系數(shù). 21 3.3.3 壓力角和傳動(dòng)角. 22 34 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì). 23 3.4.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì) .23 第四章 技術(shù)參數(shù)及維修 .25 V 4.1 結(jié)構(gòu). 25 4.2 維護(hù)保養(yǎng). 25 4.3 注意事項(xiàng) .26 第五章 結(jié)論 .27 參考文獻(xiàn) .28 致 謝. 29 1 第一章 論述 連桿機(jī)構(gòu)是一種常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，廣泛地用于各種機(jī)器、儀表及操 縱裝置中。 連桿機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面運(yùn)動(dòng)還是空間運(yùn)動(dòng)，可將 連桿機(jī)構(gòu)分成平面連桿機(jī)構(gòu)及空間連桿機(jī)構(gòu)兩大類(lèi)。一般機(jī)械中多采 用平面連桿機(jī)構(gòu)。而在平面連桿機(jī)構(gòu)中又以由四個(gè)構(gòu)件組成的平面四 桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用最廣。而且平面四桿機(jī)構(gòu)又往往是組成多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。 在連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副都是低副。由于低副兩元素為面接觸，所以 在同樣的載荷條件下，其兩元素間的壓強(qiáng)比高副接觸的壓強(qiáng)為低，故 連桿機(jī)構(gòu)可以傳遞教大的動(dòng)力。而且低副元素的幾何形狀比較簡(jiǎn)單 （常為圓柱或平面等） ，故也便于加工。另外，在其原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不 變的條件下，只要改變各構(gòu)件間的相對(duì)長(zhǎng)度，就可以使其從動(dòng)件實(shí)現(xiàn) 不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求。又由于連桿不與機(jī)架相連，故其上各點(diǎn)的軌跡 是形狀各異的曲線(xiàn)（我門(mén)稱(chēng)這些曲線(xiàn)為連桿曲線(xiàn)） ，人們可利用這些曲 線(xiàn)來(lái)近似滿(mǎn)足不同軌跡的需要。連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是其必須經(jīng)過(guò)中間構(gòu) 件作運(yùn)動(dòng)傳遞，而由于不可避免的制造誤差和運(yùn)動(dòng)副中的間隙，致使 運(yùn)動(dòng)傳遞中的誤差環(huán)節(jié)教多；另外，由于連桿是平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，其所 產(chǎn)生的慣性力難以平衡，故連桿機(jī)構(gòu)一般不宜用于精密及高速運(yùn)動(dòng)。 2 第二章 平面連桿機(jī)構(gòu) 2.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成和基本形式 1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成 如圖 1-14 所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)副將各構(gòu)件的頭尾聯(lián)接起 的封閉四桿系統(tǒng)，并使其中一個(gè)構(gòu)件固定而組成。被固定件 4 稱(chēng)為機(jī) 架，與機(jī)架直接鉸接的兩個(gè)構(gòu)件 1 和 3 稱(chēng)為連架桿，不直接與機(jī)架鉸 接的構(gòu)件 2 稱(chēng)為連桿。連架桿如果能作整圈運(yùn)動(dòng)就稱(chēng)為曲柄，否則就 稱(chēng)為搖桿。 2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)其兩個(gè)連架桿的運(yùn)動(dòng)形式的不同，可以分為曲 柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種基本形式。 (1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中， 如果有一個(gè)連架桿做循環(huán)的整周運(yùn)動(dòng)而另一連架桿作搖動(dòng)，則該機(jī)構(gòu) 稱(chēng)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。如圖 2-1 所示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，是雷達(dá)天線(xiàn)調(diào)整機(jī) 構(gòu)的原理圖，機(jī)構(gòu)由構(gòu)件 AB、BC、固連有天線(xiàn)的 CD 及機(jī)架 DA 組 成，構(gòu)件 AB 可作整圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，成曲柄；天線(xiàn) 3 作為機(jī)構(gòu)的另一連架 桿可作一定范圍的擺動(dòng)，成搖桿；隨著曲柄的緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，天線(xiàn)仰角得 到改變。如圖 2-2 所示汽車(chē)刮雨器，隨著電動(dòng)機(jī)帶著曲柄 AB 轉(zhuǎn)動(dòng)， 刮雨膠與搖桿 CD 一起擺動(dòng)，完成刮雨功能。如圖 2-3 所示攪拌器， 圖 2-1 雷達(dá)天線(xiàn)調(diào)整機(jī)構(gòu) 圖 2-2 汽車(chē)雨刮器 圖 2-3 攪拌機(jī) 3 隨電動(dòng)機(jī)帶曲柄 AB 轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌爪與連桿一起作往復(fù)的擺動(dòng)，爪端點(diǎn) E 作軌跡為橢圓的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)攪拌功能。 (2)雙曲柄機(jī)構(gòu)。在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)連架桿均能做整周的運(yùn) 動(dòng)，則該機(jī)構(gòu)稱(chēng)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。如圖 2-4 所示慣性篩的工作機(jī)構(gòu)原理， 是雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。由于從動(dòng)曲柄 3 與主動(dòng)曲柄 1 的長(zhǎng)度不同， 故當(dāng)主動(dòng)曲柄 1 勻速回轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)曲柄 3 作變速回轉(zhuǎn)一周，機(jī)構(gòu) 利用這一特點(diǎn)使篩子 6 作加速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，提高了工作性能。當(dāng)兩曲柄 的長(zhǎng)度相等且平行布置時(shí)，成了平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，如圖 2-5a）所示為 正平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是兩曲柄轉(zhuǎn)向相同和轉(zhuǎn)速相等及連桿作平 動(dòng)，因而應(yīng)用廣泛?；疖?chē)驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)利用了同向等速的特點(diǎn)；路 燈檢修車(chē)的載人升斗利用了平動(dòng)的特點(diǎn)， 如圖 2-6a、b)所示。如圖 2-5b)為逆平行 雙曲柄機(jī)構(gòu)，具有兩曲柄反向不等速的特 點(diǎn)，車(chē)門(mén)的啟閉機(jī)構(gòu)利用了兩曲柄反向轉(zhuǎn) 動(dòng)的特點(diǎn)，如圖 2-6c)所示。 (3)雙搖桿機(jī)構(gòu)。兩根連架桿均只能在 不足一周的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱(chēng) 為雙搖桿機(jī)構(gòu)。如圖 2-7 所示為港口用起 重機(jī)吊臂結(jié)構(gòu)原理。其中，ABCD 構(gòu)成 圖 2-7 起重機(jī)吊臂結(jié)構(gòu)原理 圖 2-5 平面雙曲柄機(jī)構(gòu) 圖 2-6 平面雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 4 雙搖桿機(jī)構(gòu)，AD 為機(jī)架，在主動(dòng)搖桿 AB 的驅(qū)動(dòng)下，隨著機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 連桿 BC 的外伸端點(diǎn) M 獲得近似直線(xiàn)的水平運(yùn)動(dòng)，使吊重 Q 能作水平 移動(dòng)而大大節(jié)省了移動(dòng)吊重所需要的功率。圖 2-8 所示為電風(fēng)扇搖頭 機(jī)構(gòu)原理，電動(dòng)機(jī)外殼作為其中的一根搖桿 AB，蝸輪作為連桿 BC， 構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu) ABCD。蝸桿隨扇葉同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng) BC 作為主動(dòng)件 繞 C 點(diǎn)擺動(dòng)，使搖桿 AB 帶電動(dòng)機(jī)及扇葉一起擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)電動(dòng)機(jī) 同時(shí)驅(qū)動(dòng)扇葉和搖頭機(jī)構(gòu)。圖 2-9 所示的汽車(chē)偏轉(zhuǎn)車(chē)輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用 了等腰梯形雙搖桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的兩根搖桿 AB、 CD 是等長(zhǎng)的，適當(dāng) 選擇兩搖桿的長(zhǎng)度，可以使汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)兩轉(zhuǎn)向輪軸線(xiàn)近似相交于其 它兩輪軸線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)某點(diǎn) P，汽車(chē)整車(chē)?yán)@瞬時(shí)中心 P 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，獲得各輪 子相對(duì)于地面作近似的純滾動(dòng)，以減少轉(zhuǎn)彎時(shí)輪胎的磨損。 二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件 1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本類(lèi)型的區(qū)別在于機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄， 存在幾個(gè)曲柄。機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄與各構(gòu)件相對(duì)尺寸的大小以及哪 個(gè)構(gòu)件作機(jī)架有關(guān)?？梢宰C明，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中存在曲柄的條件為： 條件一：最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和不大于其余兩桿長(zhǎng)度之和。 條件二：連架桿或機(jī)架中最少有一根是最短桿。 2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類(lèi)型的判別準(zhǔn)則 (1)滿(mǎn)足條件一但不滿(mǎn)足條件二的是雙搖桿機(jī)構(gòu)； (2)滿(mǎn)足條件一而且以最短桿作機(jī)架的是雙曲柄機(jī)構(gòu)； (3)滿(mǎn)足條件一而且最短桿為連架桿的是曲柄搖桿機(jī)構(gòu); (4)不滿(mǎn)足條件一是雙搖桿機(jī)構(gòu)。 例 2-1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) ABCD 的各桿長(zhǎng)度如 圖 2-9 汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)圖 2-8 電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu) 圖 2-10 5 圖 2-10 所示。請(qǐng)根據(jù)基本類(lèi)型判別準(zhǔn)則，說(shuō)明機(jī)構(gòu)分別以 AB、BC、CD、AD 各桿為機(jī)架時(shí)屬于何種機(jī)構(gòu)。 解：分析題目給出鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)知，最短桿為 AD = 20，最長(zhǎng)桿為 CD = 55，其余兩桿 AB = 30、BC = 50。 因?yàn)?ADCD = 2055 = 75 ABBC = 3050 = 80 LminL max 故滿(mǎn)足曲柄存在的第一個(gè)條件。 1)以 AB 或 CD 為機(jī)架時(shí)，即最短桿 AD 成連架桿，故為曲柄搖桿 機(jī)構(gòu)； 2)以 BC 為機(jī)架時(shí)，即最短桿成連桿，故機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)； 3)以 AD 為機(jī)架時(shí)，即以最短桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。 圖 2-11 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 6 2.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的其它形式 一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 在圖 2-11a）所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) ABCD 中，如果要求 C 點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 軌跡的曲率半徑較大甚至是 C 點(diǎn)作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則搖桿 CD 的長(zhǎng)度就特 別長(zhǎng)，甚至是無(wú)窮大，這顯然給布置和制造帶來(lái)困難或不可能。為此， 在實(shí)際應(yīng)用中只是根據(jù)需要制作一個(gè)導(dǎo)路，C 點(diǎn)做成一個(gè)與連桿鉸接 的滑塊并使之沿導(dǎo)路運(yùn)動(dòng)即可，不再專(zhuān)門(mén)做出 CD 桿。這種含有移動(dòng) 副的四桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為滑塊四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)的軌跡為曲線(xiàn)時(shí)稱(chēng)為曲 線(xiàn)滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)的軌跡為直線(xiàn)時(shí)稱(chēng)為直線(xiàn)滑塊機(jī)構(gòu)。直線(xiàn)滑 塊機(jī)構(gòu)可分為兩種情況：如圖 2-11b）所示為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，導(dǎo)路 與曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心有一個(gè)偏距 e；當(dāng) e = 0 即導(dǎo)路通過(guò)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心時(shí)， 稱(chēng)為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖 2-11c）所示。由于對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，受力情況好，故在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。因此，今后如 果沒(méi)有特別說(shuō)明，所提的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)即意指對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 應(yīng)該指出，滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡不僅局限于圓弧和直線(xiàn)，還可以是任 意曲線(xiàn)，甚至可以是多種曲線(xiàn)的組合，這就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)單演化的范疇，也使曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用更加靈活、廣泛。 圖 2-12 所示為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。圖 2-12a）所示為應(yīng)用于內(nèi)燃 機(jī)、空壓機(jī)、蒸汽機(jī)的活塞連桿曲柄機(jī)構(gòu)，其中活塞相當(dāng)于滑塊。 圖 2-12b）所示為用于自動(dòng)送料裝置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄每轉(zhuǎn)一圈活 塞送出一個(gè)工件。當(dāng)需要將曲柄做得較短時(shí)結(jié)構(gòu)上就難以實(shí)現(xiàn)，通常 采用圖 2-12c)所示的偏心輪機(jī)構(gòu)，其偏心圓盤(pán)的偏心距 e 就是曲柄的 長(zhǎng)度。這種結(jié)構(gòu)減少了曲柄 的驅(qū)動(dòng)力，增大了轉(zhuǎn)動(dòng)副的尺寸，提高了曲柄的強(qiáng)度和剛度，廣泛應(yīng) 用于沖壓機(jī)床、破碎機(jī)等承受較大沖擊載荷的機(jī)械中。 二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 在對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)路是固定不動(dòng)的，如果將導(dǎo)路做成導(dǎo) 桿 4 鉸接于 A 點(diǎn)，使之能夠繞 A 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，并使 AB 桿固定，就變成了 圖 2-13 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 圖 2-14 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 7 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖 2-13 所示。當(dāng) ABBC 時(shí)，導(dǎo)桿能夠作整周的回轉(zhuǎn)， 稱(chēng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖 2-13a所示。當(dāng) ABBC 時(shí)導(dǎo)桿 4 只能作不 足一周的回轉(zhuǎn)，稱(chēng)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖 2-13b)所示。 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)具有很好的傳力性，在插床、刨床等要求傳遞重載的場(chǎng) 合得到應(yīng)用。如圖 2-14a)所示為插床的工作機(jī)構(gòu)，如圖 2-14b)所示為 牛頭刨床的工作機(jī)構(gòu)。 三、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu) 在對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，將與滑塊鉸接的構(gòu)件固定成機(jī)架，使滑塊只能搖擺 不能移動(dòng)，就成為搖塊機(jī)構(gòu)，如圖 2-15a)所示。搖塊機(jī)構(gòu)在液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 中得到廣泛應(yīng)用，如圖 2-15b)所示為搖塊機(jī)構(gòu)在自卸貨車(chē)上的應(yīng)用，以車(chē)架為機(jī) 架 AC，液壓缸筒 3 與車(chē)架鉸接于 C 點(diǎn)成搖塊，主動(dòng)件活塞及活塞桿 2 可沿缸筒 中心線(xiàn)往復(fù)移動(dòng)成導(dǎo)路，帶動(dòng)車(chē)箱 1 繞 A 點(diǎn)擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)卸料或復(fù)位。將對(duì)心曲柄 滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊固定為機(jī)架，就成了定塊機(jī)構(gòu)，如圖 2-16a)所示。圖 2-16b)為 定塊機(jī)構(gòu)在手動(dòng)唧筒上的應(yīng)用，用手上下扳動(dòng)主動(dòng)件 1，使作為導(dǎo)路的活塞及活 塞桿 4 沿唧筒中心線(xiàn)往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)唧水或唧油。表 2-1 給出了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及 其演化的主要型式對(duì)比。 2.3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性 一、運(yùn)動(dòng)特性 在圖 2-17 所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 中，設(shè)曲柄 AB 為主動(dòng)件。曲柄在 圖 2-15 搖塊機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用 圖 2-12 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 圖 2-16 定塊機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用 圖 2-17 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 8 旋轉(zhuǎn)過(guò)程中每周有兩次與連桿重疊，如圖 2-17 中的 B1AC1 和 AB2C2 兩 位置。這時(shí)的搖桿位置 C1D 和 C2D 稱(chēng)為極限位置，簡(jiǎn)稱(chēng)極位。C 1D 與 C2D 的夾角 稱(chēng)為最大擺角。曲柄處于兩極位 AB1 和 AB2 的夾角銳角 稱(chēng)為極位夾角。設(shè)曲柄以等角速度 1 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從 AB1 轉(zhuǎn)到 AB2 和從 AB2 到 AB1 所經(jīng)過(guò)的角度為（ ）和（） ，所需的 時(shí)間為 t1 和 t2 ，相應(yīng)的搖桿上 C 點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路線(xiàn)為 C1C2 弧和 C2C1 弧， C 點(diǎn)的線(xiàn)速度為 v1 和 v2 ，顯然有 t1t 2 ，v 1v 2 。這種返回速度大于 推進(jìn)速度的現(xiàn)象稱(chēng)為急回特性，通常用 v1 與 v2 的比值 K 來(lái)描述急回 特性，K 稱(chēng)為行程速比系數(shù)，即 K= (2-1)0211218/tCv 或有 (2-2)80 可見(jiàn)， 越大 K 值就越大，急回特性就越明顯。在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)可 根據(jù)需要先設(shè)定 K 值，然后算出 值，再由此計(jì)算得各構(gòu)件的長(zhǎng)度 尺寸。 急回特性在實(shí)際應(yīng)用中廣泛用于單向工作的場(chǎng)合，使空回程所花 的非生產(chǎn)時(shí)間縮短以提高生產(chǎn)率。例如牛頭刨床滑枕的運(yùn)動(dòng)。 二、傳力特性 1.壓力角和傳動(dòng)角 在工程應(yīng)用中連桿機(jī)構(gòu)除了要滿(mǎn) 足運(yùn)動(dòng)要求外，還應(yīng)具有良好的傳力 性能，以減小結(jié)構(gòu)尺寸和提高機(jī)械效 率。下面在不計(jì)重力、慣性力和摩擦 作用的前提下，分析曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的 傳力特性。如圖 2-18 所示，主動(dòng)曲柄 的動(dòng)力通過(guò)連桿作用于搖桿上的 C 點(diǎn)， 驅(qū)動(dòng)力 F 必然沿 BC 方向，將 F 分解 為切線(xiàn)方向和徑向方向兩個(gè)分力 Ft 和 Fr ，切向分力 Ft 與 C 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng) 方向 vc 同向。由圖知 Ft = F 或 Ft = Fcossin Fr = F 或 Fr = Finco 角是 Ft 與 F 的夾角，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的壓力角，即驅(qū)動(dòng)力 F 與 C 點(diǎn)的 運(yùn)動(dòng)方向的夾角。 隨機(jī)構(gòu)的不同位置有不同的值。它表明了在驅(qū)動(dòng) 圖 2-18 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角 9 力 F 不變時(shí)，推動(dòng)搖桿擺動(dòng)的有效分力 Ft 的變化規(guī)律， 越小 Ft 就越 大。 壓力角 的余角 是連桿與搖桿所夾銳角，稱(chēng)為傳動(dòng)角。由于 更 便于觀(guān)察，所以通常用來(lái)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的傳力性能。傳動(dòng)角 隨機(jī)構(gòu)的不 斷運(yùn)動(dòng)而相應(yīng)變化，為保證機(jī)構(gòu)有較 好的傳力性能，應(yīng)控制機(jī)構(gòu)的最小傳 動(dòng)角 min。一般可取 min40，重 載高速場(chǎng)合取 min50。曲柄搖桿 機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架 共線(xiàn)的兩個(gè)位置之一，如圖 2-18 所 示的 B1 點(diǎn)或 B2 點(diǎn)位置。 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，以曲柄為主 動(dòng)件，滑塊為工作件，傳動(dòng)角 為連桿與導(dǎo)路垂線(xiàn)所夾銳角，如圖 2- 19 所示。最小傳動(dòng)角 min 出現(xiàn)在曲柄垂直于導(dǎo)路時(shí)的位置，并且位于 與偏距方向相反一側(cè)。對(duì)于對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，即偏距 e = 0 的情況， 顯然其最小傳動(dòng)角 min 出現(xiàn)在曲柄垂直于導(dǎo)路時(shí)的位置。 對(duì)以曲柄為主動(dòng)件的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，因?yàn)榛瑝K對(duì)導(dǎo)桿的作用力始 終垂直于導(dǎo)桿，其傳動(dòng)角 恒為 90，即 = min = max =90,表明導(dǎo) 桿機(jī)構(gòu)具有最好的傳力性能。 2.止點(diǎn) 從 Ft = F cos 知，當(dāng)壓力角 = 90時(shí)，對(duì)從動(dòng)件的作用力或力矩 為零，此時(shí)連桿不能驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件工作。機(jī)構(gòu)處在這種位置稱(chēng)為止點(diǎn)， 又稱(chēng)死點(diǎn)。如圖 2-20a)所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)從動(dòng)曲柄 AB 與連桿 BC 共線(xiàn)時(shí)，出現(xiàn)壓力角 = 90，傳動(dòng)角 = 0。如圖 2-20b)所示的曲 柄滑塊機(jī)構(gòu)，如果以滑塊作主動(dòng)，則當(dāng)從動(dòng)曲柄 AB 與連桿 BC 共線(xiàn) 圖 2-19 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的傳角 圖 2-20 平面四桿機(jī)構(gòu)的止點(diǎn)位置 10 時(shí)，外力 F 無(wú)法推動(dòng)從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)處于止點(diǎn)位置，一方面驅(qū)動(dòng) 力作用降為零，從動(dòng)件要依靠慣性越過(guò)止點(diǎn)；另一方面是方向不定， 可能因偶然外力的影響造成反轉(zhuǎn)。 四桿機(jī)構(gòu)是否存在止點(diǎn)，取決于從動(dòng)件是否與連桿共線(xiàn)。例如上 述圖 2-20a)所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如果改搖桿主動(dòng)為曲柄主動(dòng)，則搖 桿為從動(dòng)件，因連桿 BC 與搖桿 CD 不存在共線(xiàn)的位置，故不存在止 點(diǎn)。又例如前述圖 2-20b)所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如果改曲柄為主動(dòng)， 就不存在止點(diǎn)。 止點(diǎn)的存在對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是不利的，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)止點(diǎn)。當(dāng)無(wú)法 避免出現(xiàn)止點(diǎn)時(shí)，一般可以采用加大從動(dòng)件慣性的方法，靠慣性幫助 通過(guò)止點(diǎn)。例如內(nèi)燃機(jī)曲軸上的飛輪。也可以采用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列的方 法，靠?jī)山M機(jī)構(gòu)止點(diǎn)位置差的作用通過(guò)各自的止點(diǎn)。 在實(shí)際工程應(yīng)用中，有許多場(chǎng)合是利用止點(diǎn)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)一定工作 要求的。如圖 2-21a）所示為一種快速夾具，要求夾緊工件后夾緊反力 不能自動(dòng)松開(kāi)夾具，所以將夾頭構(gòu)件 1 看成主動(dòng)件，當(dāng)連桿 2 和從動(dòng) 件 3 共線(xiàn)時(shí)，機(jī)構(gòu)處于止點(diǎn)，夾緊反力 N 對(duì)搖桿 3 的作用力矩為零。 這樣，無(wú)論 N 有多大，也無(wú)法推動(dòng)搖桿 3 而松開(kāi)夾具。當(dāng)我們用手搬 動(dòng)連桿 2 的延長(zhǎng)部分時(shí)，因主動(dòng)件的轉(zhuǎn)換破壞了止點(diǎn)位置而輕易地松 開(kāi)工件。如圖 2-21b)所示為飛機(jī)起落架處于放下機(jī)輪的位置，地面反 力作用于機(jī)輪上使 AB 件為主動(dòng)件，從動(dòng)件 CD 與連桿 BC 成一直線(xiàn)， 機(jī)構(gòu)處于止點(diǎn)，只要用很小的鎖緊力作用于 CD 桿即可有效地保持著 支撐狀態(tài)。當(dāng)飛機(jī)升空離地要收起機(jī)輪時(shí)，只要用較小力量推動(dòng) CD， 因主動(dòng)件改為 CD 破壞了止點(diǎn)位置而輕易地收起機(jī)輪。此外，還有汽 車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、折疊椅等。 圖 2-21 機(jī)構(gòu)止點(diǎn)位置的應(yīng)用 11 2.4 平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有圖解法、試驗(yàn)法、解析法三種。本節(jié)僅介 紹前兩種方法。 一、用圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 1.按連桿的預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī) 構(gòu) 例 2-1 已知連桿 BC 的長(zhǎng)度和 依次占據(jù)的三個(gè)位置 B1C1、B 2C2、B 3C3 ，如圖 2-22 所示。 求確定滿(mǎn)足上述條件的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 的其它各桿件的長(zhǎng)度和位置。 解：顯然 B 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是由 B1、B 2、B 3 三點(diǎn)所確定的圓弧，C 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是由 C1、C 2、C 3 三點(diǎn) 所確定的圓弧，分別找出這兩段圓弧的圓心 A 和 D，也就完成了本四 桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。因?yàn)榇藭r(shí)機(jī)架 AD 已定，連架桿 CD 和 AB 也已定。 具體作法如下： (1)確定比例尺，畫(huà)出給定連桿的三個(gè)位置。實(shí)際機(jī)構(gòu)往往要通過(guò) 縮小或放大比例后才便于作圖設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)谋壤?尺 ，見(jiàn)式（ 1-1） 。l (2)連結(jié) B1B2、B 2B3 ，分別作直線(xiàn)段 B1B2 和 B2B3 的垂直平分線(xiàn) b12 和 b23（圖中細(xì)實(shí)線(xiàn)） ，此兩垂直平分線(xiàn)的交點(diǎn) A 即為所求 B1、B 2、B 3 三點(diǎn)所確定圓弧的圓心。 (3)連結(jié) C1C2、C 2C3，分別作直線(xiàn)段 C1C2 和 C2C3 的垂直平分線(xiàn) c12、c 23（圖中細(xì)實(shí)線(xiàn)）交于點(diǎn) D，即為所求 C1、 C2、C 3 三點(diǎn)所確定圓 弧的圓心。 (4)以 A 點(diǎn)和 D 點(diǎn)作為連架鉸鏈中心，分別連結(jié) AB3、 B3C3、C 3D（圖中粗實(shí)線(xiàn)）即得所求四桿機(jī)構(gòu)。從圖中量得各桿 的長(zhǎng)度再乘以比例尺，就得到實(shí)際結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度尺寸。 在實(shí)際工程中，有時(shí)只對(duì)連桿的兩個(gè)極限位置提出要求。這樣一 圖 2-2 12 來(lái)，要設(shè)計(jì)滿(mǎn)足條件的四桿機(jī)構(gòu)就會(huì)有很多種結(jié)果，這時(shí)應(yīng)該根據(jù)實(shí) 際情況提出附加條件。 例 2-2 如圖 2-23 所示的加熱爐門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)，圖中為爐門(mén)關(guān)閉位 置，使用要求在完全開(kāi)啟后門(mén)背朝上水平放 置并略低于爐口下沿，見(jiàn)圖中位置。 解：把爐門(mén)當(dāng)作連桿 BC，已知的兩個(gè)位 置 B1C1 和 B2C2 ，B 和 C 已成為兩個(gè)鉸點(diǎn)， 分別作直線(xiàn)段 B1B2、C 1C2 的平分線(xiàn)得 b12 和 c12 ，另外兩鉸點(diǎn) A 和 D 就在這兩根平分線(xiàn) 上。為確定 A、D 的位置，根據(jù)實(shí)際安裝需 要，希望 A、D 兩鉸鏈均安裝在爐的正壁面 上即圖中 yy 位置，yy 直線(xiàn)分別與 b12、c 12 相 交點(diǎn) A 和 D 即為所求。 二、按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī) 構(gòu) 設(shè)計(jì)具有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)，一般是 根據(jù)運(yùn)動(dòng)要求選定行程速比系數(shù)，然后根據(jù) 機(jī)構(gòu)極位的幾何特點(diǎn)，結(jié)合其他輔助條件進(jìn) 行設(shè)計(jì)。 例 2-3 已知行程速比系數(shù) K，搖桿長(zhǎng)度 lCD， 最大擺角 ，請(qǐng)用圖解法設(shè)計(jì)此曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 解：設(shè)計(jì)過(guò)程如圖 2-24 所示，具體步驟： (1)由速比系數(shù) K 計(jì)算極位角 。由式（2-2）知 180 (2)選擇合適的比例尺，作圖求搖桿的極限位置。取搖桿長(zhǎng)度 CD 乘以比例尺 得圖中搖桿長(zhǎng) CD，以 CD 為半徑、任定點(diǎn) D 為圓心、l 任定點(diǎn) C1 為起點(diǎn)做弧 C，使弧 C 所對(duì)應(yīng)的圓心角等于或大于最大擺角 ，連接 D 點(diǎn)和 C1 點(diǎn)的線(xiàn)段 C1D 為搖桿的一個(gè)極限位置，過(guò) D 點(diǎn)作 與 C1D 夾角等于最大擺角 的射線(xiàn)交圓弧于 C2 點(diǎn)得搖桿的另一個(gè)極限 位置 C2D。 (3)求曲柄鉸鏈中心。過(guò) C1 點(diǎn)在 D 點(diǎn)同 側(cè)作 C1C2 的垂線(xiàn) H，過(guò) C2 點(diǎn)作與 D 點(diǎn)同 側(cè)與直線(xiàn)段 C1C2 夾角為（ 900）的直 線(xiàn) J 交直線(xiàn) H 于點(diǎn) P，連接 C2P，在直線(xiàn)段 C2P 上截取 C2P/2 得點(diǎn) O，以 O 點(diǎn)為圓點(diǎn)、 圖 2-24 按行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 圖 2-23 13 OP 為半徑，畫(huà)圓 K ，在 C1C2 弧段以外在 K 上任取一點(diǎn) A 為鉸鏈中 心。 (4)求曲柄和連桿的鉸鏈中心。連接 A、C 2 點(diǎn)得直線(xiàn)段 AC2 為曲柄 與連桿長(zhǎng)度之和，以 A 點(diǎn)為圓心、AC 1 為半徑作弧交 AC2 于點(diǎn) E，可 以證明曲柄長(zhǎng)度 AB = C2E/2，于是以 A 點(diǎn)為圓心、 C2E/2 為半徑畫(huà)弧 交 AC2 于點(diǎn) B2 為曲柄與連桿的鉸接中心。 (5)計(jì)算各桿的實(shí)際長(zhǎng)度。分別量取圖中 AB2、AD 、B 2C2 的長(zhǎng)度， 計(jì)算得： 曲柄長(zhǎng) lAB = AB2，連桿長(zhǎng) lBC = B2C2 ，機(jī)架長(zhǎng) lAD = AD。lll 16 14 第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) （一）要求 1、了解四桿機(jī)構(gòu)的演化，掌握如何判斷機(jī)構(gòu)的類(lèi)型 2、掌握四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：按機(jī)構(gòu)位置要求；按行程速比系數(shù)K 值 （二）重點(diǎn)與難點(diǎn) 1、四桿機(jī)構(gòu)的演化，整轉(zhuǎn)副的條件 2、靈活應(yīng)用機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu) （三）內(nèi)容 具體內(nèi)容參照以下章節(jié)說(shuō)明。 31 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題 3.1.1 平面連桿機(jī)構(gòu) 用低副連接而成的平面機(jī)構(gòu)。 3.1.2 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 1、能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式。如：轉(zhuǎn)動(dòng)，擺動(dòng)，移動(dòng)，平面運(yùn)動(dòng) 2、運(yùn)動(dòng)副為低副： 面接觸：承載能力大；便于潤(rùn)滑。壽命長(zhǎng) 幾何形狀簡(jiǎn)單便于加工，成本低。 1，2 為優(yōu)點(diǎn) 3、缺點(diǎn)： 只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；設(shè)計(jì)復(fù)雜；只用于速度較低的 場(chǎng)合。 3.1.3 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題 選型：確定連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成：構(gòu)件數(shù)目，運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型、數(shù)目。 運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)：確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的參數(shù)：轉(zhuǎn)動(dòng)副中心之間的距離； 移動(dòng)副位置 尺寸 1、實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置 15 2、實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律 3、實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)軌跡 3.1.4 設(shè)計(jì)方法 1、圖解法，2、解析法，3、圖譜法，4 實(shí)驗(yàn)法 32 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化 平面連桿機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)中所有構(gòu)件均由低副連接而成 3.2.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：所有運(yùn)動(dòng)副均為 轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu) 1、4機(jī)架 1，3連架桿定軸轉(zhuǎn)動(dòng) 2連桿平面運(yùn)動(dòng) 整轉(zhuǎn)副：二構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)為整周轉(zhuǎn)動(dòng)。擺動(dòng)副：二構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)不整 周轉(zhuǎn)動(dòng)。 （模型：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)， 偏心輪機(jī)構(gòu)） 2、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式 曲柄；作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿 搖桿：非整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿 1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 2）雙曲柄機(jī)構(gòu) 3）雙搖桿機(jī)構(gòu) 3.2.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化 1、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副 偏心輪，偏心距，偏心輪機(jī)構(gòu) 2、轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副： 曲柄滑塊機(jī)械偏距e e0，偏置 16 e=0，對(duì)心 A，B 整轉(zhuǎn)副。 曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，正弦機(jī)構(gòu)， sin AB S = l 3、變換機(jī)架 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)： 構(gòu)件4 為機(jī)架，曲柄搖桿 構(gòu)件1 為機(jī)架，雙曲柄 構(gòu)件2 為機(jī)架，曲柄搖桿 構(gòu)件3 為機(jī)架，雙搖桿 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)： 構(gòu)件4 為機(jī)架曲柄滑塊 構(gòu)件1 為機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿 構(gòu)件2 為機(jī)架曲柄搖塊 構(gòu)件3 為機(jī)架移動(dòng)導(dǎo)桿 17 33 平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件和幾個(gè)基本概念 3.3.1 平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件（也可作曲柄和連桿線(xiàn)圖） （若1 和4 能繞A 整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則存在兩個(gè)特殊位置） a+bb+c (1) bc+d-a 即a+bc+d (2) cb+d-a 即a+cb+d (3) (1)+(2)得2a+b+de 即 ba+e 有曲柄的條件 18 AGE ：a+be e=0, ba 3.3.2 行程速度變化系數(shù) 1、機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性： 原動(dòng)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件正行程和反行 程的平均速度不 相等。 2、行程速度變化系數(shù) K= ( 1) 從動(dòng)件慢行程平均速度 從動(dòng)件快行程平均速度 180 2180 1 221 = = = +1 1 2 2 t , t （從動(dòng)件慢行程）（快行程） += = = = 180180212112tttK t或1180 1+=K K 極位夾角（G2AC1 ）（其值與構(gòu)件尺寸有關(guān)，可能90） 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：（慢行程方向不講）B2Ce11 慢行程C2B1A2 119 滑塊慢行程的運(yùn)動(dòng)方向不僅與曲柄轉(zhuǎn)向有關(guān)，還與導(dǎo)路偏置方向有關(guān)。 當(dāng)導(dǎo)路在A(yíng) 下 方時(shí)，見(jiàn)P84 ，圖3-13 （b） 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)： = 無(wú)論曲柄轉(zhuǎn)向如何，導(dǎo)桿慢行程運(yùn)動(dòng)方向總是與曲柄轉(zhuǎn)向相同。 3.3.3 壓力角和傳動(dòng)角 1、壓力角 19 F F cos t = F F sin n = ，從動(dòng)件上某點(diǎn)的受力方向與從動(dòng)件上該點(diǎn)速度方向的夾角 2、傳動(dòng)角 ，F(xiàn) 與Fn 夾角，（經(jīng)常用 衡量機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)質(zhì)量） + = 90 3、許用壓力角 一般： 40 4、壓力角的計(jì)算 90 ,V = 90 ,V = 180 四、死點(diǎn)位置： = 0, = 90 的位置 1、機(jī)構(gòu)停在死點(diǎn)位置，不能起動(dòng)。 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，靠慣性沖過(guò)死點(diǎn)。 2、利用死點(diǎn)實(shí)例 20 34 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)原理：相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理（轉(zhuǎn)換機(jī)架法） 以4 為機(jī)架，B1B2 B3 ，C1 C2C3 改2 為機(jī)架，C AB1 21 B2C2C1DPB2AB120 以原始位置B1C1 為機(jī)架 A A D D 1 1 , 2 A ， 2 D 剛化AB2C2D，使B2C2 與B1C2 重合，找到2 A ， 2 D 3 A ， 3 D 剛化AB3C3D，使B3C3 與B1C1 重合，找到3 A ， 3 D 3.4.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì) 1、已知B ，C 及連桿的三個(gè)位置，設(shè)計(jì)該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。 若知2 個(gè)位置，無(wú)窮解。 2、已知A，D，連桿的三個(gè)位置，設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。 以M1N1 為機(jī)架，M1N1 為原位 剛化AM2N2D，使得M2N2 與M1N1 重合，求得2 A ， 2 D 剛化AM3N3D，使得M3N3 與M1N1 重合，求得3 A ， 3 D 作1 2 2 3 AA , A A 的公垂線(xiàn)交于B1 作1 2 2 3 DD ,DD 的公垂線(xiàn)交于C1 A，B，C ，D 便是所求。 3、按兩連架桿的兩組對(duì)應(yīng)角位移分別為12 ， 12 和13 ， 13 知B1 ，B2，B3 設(shè)計(jì)鉸鏈 四桿機(jī)構(gòu)。（確定C） 以DF1 為機(jī)架，（機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，B 點(diǎn)繞C 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)） 剛化AB2F2D ，使DF2 與DF1 重合，得2 B 剛化AB3F3D ，使DF3 與DF1 重合，得3 B 4、按K 設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 21 已知：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，搖桿CD 長(zhǎng)度，擺角 ，K 設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)（確定曲柄和連桿長(zhǎng)） 1） += 180K 180 2）任選D 的位置，按CD 長(zhǎng)和 作搖桿兩極限位置，DC1 和DC2 3）當(dāng) 90 時(shí)，作= = 90 2 1 1 2C C O C C O 得C1O 與 C2O 交點(diǎn)O，A 點(diǎn)在圓弧 上任選，有無(wú)窮個(gè)解。 4） a bl b al b aACAC ,21 = += 例：已知曲柄和滑塊兩組對(duì)應(yīng)位移 分別12 12 13 13 , S , , S 設(shè)計(jì)一 21 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 取C 以 AE1 為機(jī)架，剛化AE2C2，使得AE2 與AE1 重合，求得2 C 取C 以 AE1 為機(jī)架，剛化AE3C3，使得AE3 與AE1 重合，求得3 C 作1 2 2 3 C C ,CC 公垂線(xiàn)交于B1。 例：已知固定鉸鏈中心A、D 位置，兩連架桿的一組對(duì)應(yīng)角位移12 ， 12 ，以及連桿 的兩個(gè)位置M1N1，M2N2，分別對(duì)應(yīng)于兩連架桿的兩位置，設(shè)計(jì)滿(mǎn)足 上述要求的四桿機(jī)構(gòu)。 解：1、以M1N1 為機(jī)架，剛化AM2N2D，使得M2N2 與M1N1 重合， 找到2 2 A ,D （B 在 2 AA 中垂線(xiàn)上，C 在2 DD 的中垂線(xiàn)上，取C1 點(diǎn)） 2、以AE1 為機(jī)架，剛化AE2C2D，使AE2 與AE1 重合，求得2 C 3、作1 2 C C 中垂線(xiàn)（B 在其上），與2 AA 中垂線(xiàn)交于B1 第四章 技術(shù)參數(shù)及維修 4.1 結(jié)構(gòu) (1)驅(qū)動(dòng)機(jī) 22 型號(hào)：ZD2631 永磁式直流電動(dòng)機(jī) 供電電壓：24VDC 額定電流：4.5A 輸出功率：80W 空載轉(zhuǎn)速：2350r/min (2)減速器 安裝方式：直聯(lián) 結(jié)構(gòu)形式：普通蝸輪蝸桿 模數(shù)：1.5 齒數(shù)：59/1 生產(chǎn)廠(chǎng)：杭州環(huán)球汽車(chē)配件廠(chǎng) (3)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)形式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 擺動(dòng)幅度：0-60 4.2 維護(hù)保養(yǎng) 定期維護(hù)保養(yǎng)時(shí)首先檢查機(jī)構(gòu)是否有因外力推動(dòng)或撞擊造成的松 動(dòng)現(xiàn)象，若有松動(dòng)或間隙過(guò)大，可能是蝸輪與減速器輸出軸之間的連 接撥叉被扭壞需 進(jìn)行銀焊。若銀焊后再次被外力制動(dòng)或反推動(dòng)則可能造成更大的損壞， 必須 更換整體機(jī)構(gòu)。正常保養(yǎng)內(nèi)容為曲柄連桿機(jī)構(gòu)的鉸銷(xiāo)處（此處為 SF1 型無(wú) 潤(rùn)滑軸承）噴淋 20 機(jī)油及全面擰緊紋緊固件。 4.3 注意事項(xiàng) 動(dòng)蛇驅(qū)動(dòng)裝置位于離地很高的地方游客不可能直接觸及，因此機(jī) 械損傷 事故很難發(fā)生，但珍妃墓的守神站在軌道兩側(cè)游客伸手可及，必須強(qiáng) 調(diào)嚴(yán)禁游人阻礙守神的揮劍動(dòng)作。 23 第五章 結(jié)論 曲柄連桿機(jī)構(gòu)是目前機(jī)構(gòu)研究的前沿方面，他既涉及到傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)學(xué) 理論和機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論，有涵蓋機(jī)器人特別是并聯(lián)機(jī)器人中的有關(guān) 理論。本文以曲柄連桿混合驅(qū)動(dòng)可控制機(jī)構(gòu)作為研究對(duì)象，對(duì)該 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)學(xué)，運(yùn)動(dòng)學(xué)等問(wèn)題進(jìn)行深入的分析研究，得到如下的結(jié)論： 5.1 對(duì)于兩曲柄分別為連架桿和連桿的混合輸入五桿機(jī)構(gòu)，其分析方 法不同于兩曲柄都是連桿的混合輸入五桿機(jī)構(gòu)。尤其是奇異分析時(shí)不 能利用輸入桿的速度雅可比矩陣因?yàn)樗妮敵鰲U是定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，其速 度雅可比矩陣，計(jì)算它的行列式的值進(jìn)行分析，并通過(guò)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn) 圖和運(yùn)動(dòng)連續(xù)性原理驗(yàn)證了其正確性。 5.2 用了矢量投影和復(fù)合三角函數(shù)的求異法進(jìn)行了該類(lèi)機(jī)構(gòu)的角位移， 角速度和角加速度的分析。并用 Mathcad 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真得出各曲線(xiàn)都 是連續(xù)的，同時(shí)用幾何作圖法進(jìn)一步驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)的存在性和公式推導(dǎo) 的正確性。 5.3 分別采用正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方法對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化綜合，建立 教學(xué)模型，包括確定該機(jī)構(gòu)的目標(biāo)函數(shù)，設(shè)計(jì)變量和約束條件等。并 通過(guò)對(duì)算例的優(yōu)化。 24 參考文獻(xiàn) 1熊濱生. 現(xiàn)代連桿機(jī)構(gòu)設(shè)M 化學(xué)工業(yè)出版社 2006-02-01 2牛鳴岐 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M 重慶大學(xué)出版社 2006-9-7 3申永勝 機(jī)械原理教程 M 清華大學(xué)出版社 2005 年 12 月 4孫桓 李繼慶 機(jī)械原理教程M 西北工業(yè)大學(xué)出版社 2005-1 5于駿一 鄒青 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M 機(jī)械工業(yè)出版社 2007-1 6紀(jì)名剛 機(jī)械設(shè)計(jì) M 高等教育出版社 2006-4 7戴枝榮 張遠(yuǎn)明 工程材料M 高等教育出版社 2006-12 8呂廣庶 張遠(yuǎn)明 工程材料及成形技術(shù)基礎(chǔ)M 高等教育出版社 2001-1 25 致 謝 本論文是在導(dǎo)師張廣杰老師的精心指導(dǎo)下完成的，老師高深的學(xué) 術(shù)造詣、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、求實(shí)的研究態(tài)度以及嚴(yán)以律己、寬以待人 的崇高品質(zhì)都使作者深感欽佩，并真誠(chéng)感謝老師在論文寫(xiě)作過(guò)程中給 與的大力支持和悉心指導(dǎo)。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我深深的體會(huì)到機(jī)械設(shè)計(jì)千變?nèi)f化，接觸知 識(shí)面廣，要學(xué)的知識(shí)多，我知道了走向工作崗位應(yīng)該在哪些方面努力。 在此，我要感謝支持和幫助過(guò)我的所有的老師和同學(xué)們，感謝學(xué) 校四年來(lái)對(duì)我的培養(yǎng)，我在此表示深深的謝意。 機(jī)械工業(yè)近期行業(yè)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn) 第一章 行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 　　機(jī)械工業(yè)是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的裝備產(chǎn)業(yè)。國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益的高低，在很大程度上取決于它所采用機(jī)械裝備的性能和質(zhì)量，機(jī)械工業(yè)的技術(shù)水平是衡量一個(gè)國(guó)家科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志之一。 　　經(jīng)過(guò)近50年的發(fā)展，機(jī)械工業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)工業(yè)中具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的最大產(chǎn)業(yè)之一。1997年實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入13651億元，占全國(guó)工業(yè)的21%；利潤(rùn)257億元，稅621億元，分別占全國(guó)工業(yè)的15%；出口創(chuàng)匯363億美元，占全國(guó)外貿(mào)出口額的20%。其發(fā)展速度高于同期工業(yè)的平均增長(zhǎng)速度。 　　近年來(lái)，機(jī)械工業(yè)企業(yè)自主開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力有所增強(qiáng)，1997年科技人員總數(shù)達(dá)48萬(wàn)人，技術(shù)開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)支出達(dá)85億元，占全行業(yè)銷(xiāo)售收入的0.62%，有57家大型企業(yè)建立了國(guó)家級(jí)技術(shù)中心，有9%的企業(yè)建立了專(zhuān)門(mén)技術(shù)開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)，行業(yè)整體技術(shù)水平有了明顯進(jìn)步，主要表現(xiàn)在：為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供成套技術(shù)裝備和汽車(chē)的能力有較大提高；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)正向合理化方向發(fā)展。 　　盡管機(jī)械工業(yè)的綜合技術(shù)水平近幾年有了大幅度提高，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在著階段性的差距。主要問(wèn)題在于： 　　1．科技進(jìn)步對(duì)機(jī)械工業(yè)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率目前僅為34%，先進(jìn)國(guó)家高達(dá)70%以上。 　　2．產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)、制造工藝及裝備、制造過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)、管理技術(shù)落后，是制約機(jī)械產(chǎn)品水平的主要因素。 　　3．機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)水平不高，達(dá)到80年代末、90年代初國(guó)際先進(jìn)水平的僅占18%，達(dá)到80年代中期國(guó)際水平的占27%，其余產(chǎn)品均在80年代以前的水平線(xiàn)上。 　　從總體上看，機(jī)械工業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)能力和技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，發(fā)展后勁不足；技術(shù)來(lái)源主要依靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，對(duì)國(guó)外技術(shù)的依存度較高，對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收仍停留在掌握已有技術(shù)和提高國(guó)產(chǎn)化率上，沒(méi)有上升到形成產(chǎn)品自主開(kāi)發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的高度。 第二章 技術(shù)發(fā)展的總體目標(biāo) 　　以數(shù)控機(jī)床、電力電子應(yīng)用及自動(dòng)化技術(shù)、大型農(nóng)業(yè)機(jī)械和施工機(jī)械、轎車(chē)關(guān)鍵技術(shù)、環(huán)保裝備五個(gè)方面作為重點(diǎn)，以發(fā)展和應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)為手段，以高新技術(shù)和產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化為突破口，以提高企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo)，提高企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新水平。到2001年，提供1000種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和較大市場(chǎng)需求潛力的產(chǎn)品。主要產(chǎn)品品種的40%達(dá)到90年代初國(guó)際水平，5%達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，90%的重點(diǎn)骨干企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 第三章 技術(shù)發(fā)展的方向和重點(diǎn) 　3.1以數(shù)控機(jī)床為代表的基礎(chǔ)機(jī)械 　　數(shù)控機(jī)床是先進(jìn)制造業(yè)的基礎(chǔ)機(jī)械，是最典型的多品種、小批量、高技術(shù)含量的機(jī)電一體化產(chǎn)品。目前世界數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量超過(guò)15萬(wàn)臺(tái)，品種超過(guò)1500種。1997年我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量已達(dá)9051臺(tái)（占機(jī)床總產(chǎn)值20%以上），但由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的占有率逐年下降，每年仍需大量進(jìn)口數(shù)控機(jī)床，進(jìn)口額度大幅度增加。1996年進(jìn)口達(dá)13924臺(tái)（價(jià)值12.46億美元）。 目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展中存在的主要問(wèn)題是： 　?。?）產(chǎn)品成熟度差，可靠性不高 　　國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）在10000小時(shí)以上，國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)僅3000～5000小時(shí)；整機(jī)平均無(wú)故障工作時(shí)間國(guó)外達(dá)800小時(shí)以上，國(guó)內(nèi)最好只有300小時(shí)。 　?。?）產(chǎn)品品種少，不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求 　　國(guó)外數(shù)控機(jī)床品種已達(dá)到1500種，國(guó)內(nèi)只有500多種,且性能水平低，高速、高效、高精度產(chǎn)品幾乎沒(méi)有。 　?。?）創(chuàng)新能力低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng) 　　生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的企業(yè)雖達(dá)百余家，但大多數(shù)都未能形成規(guī)模生產(chǎn)，企業(yè)效益差，創(chuàng)新能力低，制造成本高，產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力不強(qiáng)。 　?。?）數(shù)控機(jī)床行業(yè)的專(zhuān)業(yè)化零配件及部件的協(xié)作生產(chǎn)配套體系不健全，大多數(shù)企業(yè)都是“大而全、小而全”的結(jié)構(gòu)模式。 　　近期我國(guó)在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方面，要采取跟蹤高級(jí)型、發(fā)展普及型、擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)型，以普及型為主的策略，重點(diǎn)發(fā)展： 　　（1）經(jīng)濟(jì)適用、量大面廣的產(chǎn)品 　　經(jīng)濟(jì)適用的普及型數(shù)控車(chē)床、加工中心、數(shù)控銑床。 　?。?）高速、高效和專(zhuān)用、成套數(shù)控機(jī)床 　　高速、高效數(shù)控車(chē)床及加工中心；高效數(shù)控鍛壓成套裝備，其中包括，可自動(dòng)換頭沖壓機(jī)床、復(fù)合式柔性沖壓中心、四邊折彎?rùn)C(jī)等；大型精密模具數(shù)控成套裝備，其中包括數(shù)控仿型銑床及龍門(mén)式數(shù)控銑床、智能化電加工機(jī)床等。 　?。?）數(shù)控機(jī)床專(zhuān)業(yè)化配套系統(tǒng) 　　新一代數(shù)控及伺服系統(tǒng)系列產(chǎn)品；數(shù)控機(jī)床高速主軸、電主軸電機(jī)系列產(chǎn)品；數(shù)控機(jī)床機(jī)械手、刀庫(kù)及動(dòng)力刀架系列產(chǎn)品；數(shù)控機(jī)床高速配套零部件及輔件系列產(chǎn)品；其中包括，高速滾珠絲桿、高速陶瓷軸承、高速防護(hù)裝置等系列產(chǎn)品。 　　發(fā)展目標(biāo)： 　?。?）扶植重點(diǎn)企業(yè)開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)適用、量大面廣的數(shù)控機(jī)床并形成批量生產(chǎn)，使這些企業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率有明顯提高，成為名牌產(chǎn)品； 　　（2）發(fā)展數(shù)十種高速、高效、專(zhuān)用、成套數(shù)控機(jī)床系列新品種，以滿(mǎn)足汽車(chē)、農(nóng)機(jī)、航空、模具等行業(yè)的需求； 　?。?）數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵配套產(chǎn)品：數(shù)控系統(tǒng)，滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床50%的配套需求；高速主軸及電主軸年產(chǎn)達(dá)千套；機(jī)械手、刀庫(kù)、動(dòng)力刀架及數(shù)控機(jī)床高速配套零部件、輔件系列產(chǎn)品滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)50%的配套需求。 　　3.2電力電子應(yīng)用及自動(dòng)化技術(shù) 　　電力電子技術(shù)是集微電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)于一體的綜合技術(shù)，是節(jié)能節(jié)材的最佳技術(shù)之一。目前，國(guó)外電力電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到以IGBT為代表的第三代，并向智能電力電子時(shí)代發(fā)展，我國(guó)現(xiàn)在仍處于以晶閘管為代表的第二代。國(guó)內(nèi)電力電子市場(chǎng)品種滿(mǎn)足率僅35%，新產(chǎn)品市場(chǎng)基本上被國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng)。 　　現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)智能儀表和總線(xiàn)式自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)于一體的新一代自動(dòng)化儀表系統(tǒng)，已成為世界范圍自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，是當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要標(biāo)志。我國(guó)仍處于由模擬式儀表系統(tǒng)向數(shù)字式儀表系統(tǒng)過(guò)渡的模數(shù)混合式儀表系統(tǒng)階段，水平落后10～15年，因此在低技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)上還占有80%左右份額，但在高技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)的占有率不到60%，新產(chǎn)品市場(chǎng)幾乎全為國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng)。 　　因此，抓住當(dāng)前時(shí)機(jī)在2～3年內(nèi)以IGBT，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)智能儀表和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)為突破，攻克重點(diǎn)技術(shù)和產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。這一領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展： 　?。?）IGBT器件及其裝置，大功率晶閘管及其裝置 　　研制新一代雙極晶體管IGBT、高品質(zhì)大電流IGBT等大功率晶閘管制造技術(shù)，并開(kāi)發(fā)變頻調(diào)速裝置、逆變開(kāi)關(guān)電源、大容量整濾源等的工程應(yīng)用。 　?。?）現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)智能儀表 　　研制開(kāi)發(fā)變送、執(zhí)行、配套等類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表。產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開(kāi)發(fā)、并開(kāi)展示范工程的應(yīng)用研究。 　　（3）自動(dòng)測(cè)儀系統(tǒng)和設(shè)備 　　開(kāi)發(fā)總線(xiàn)式自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，形成適度規(guī)模，同時(shí)建立用于機(jī)電產(chǎn)品和社會(huì)公益事業(yè)的典型自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，做好示范和推廣應(yīng)用。 　　3.3大型農(nóng)業(yè)機(jī)械和施工機(jī)械 　　3.31農(nóng)業(yè)機(jī)械 　　工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)機(jī)產(chǎn)品在不斷采用新技術(shù)的基礎(chǔ)上，正業(yè)環(huán)境方向發(fā)展。目前我國(guó)已能生產(chǎn)14大類(lèi)、3000多個(gè)品種的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品，但是產(chǎn)品的綜合技術(shù)水平僅相當(dāng)于國(guó)外70年代水平。主要問(wèn)題在于： 　　1）產(chǎn)品水平不高，品種不全 綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)落后，可靠性差，壽命短。以拖拉機(jī)為例，MTBF值國(guó)外可以達(dá)到330小時(shí)以上，而我國(guó)僅100余小時(shí)。品種上：大型缺，小型雜，不成系列。 　　2）產(chǎn)品生產(chǎn)達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模的少，重復(fù)生產(chǎn)、小規(guī)模生產(chǎn)，難以保證質(zhì)量。 　　農(nóng)機(jī)領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展： 　　1）促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化的大中型拖拉機(jī)及配套農(nóng)具 拖拉機(jī)平均無(wú)故障時(shí)間從110小時(shí)提高到300小時(shí)以上； 　　2）聯(lián)合收割機(jī) 聯(lián)合收割機(jī)可靠性系數(shù)從0.5～0.7提高到0.9以上； 　　3）主要農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械（含烘干倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械） 農(nóng)村產(chǎn)業(yè)化和中西部地區(qū)脫貧致富需要的農(nóng)產(chǎn)品深加工機(jī)械； 　　4）節(jié)水灌溉設(shè)備 噴、滴灌設(shè)備將灌溉水的有效利用率由大水漫灌的40%提高到80%以上。 　　農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的使用可靠性及壽命指標(biāo)普遍提高一倍以上，主要產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。 　3.32施工機(jī)械 　　施工機(jī)械是國(guó)民經(jīng)濟(jì)大型工程項(xiàng)目建設(shè)必須的關(guān)鍵設(shè)備。我國(guó)已初步具備16個(gè)大類(lèi)，3100多個(gè)品種規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，部分產(chǎn)品已開(kāi)始進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求和國(guó)際先進(jìn)水平相比較，差距還是很大。一是產(chǎn)品的綜合技術(shù)水平不高，尤其是產(chǎn)品的質(zhì)量、壽命、可靠性、安全舒適性等指標(biāo)以及機(jī)電一體化等高新技術(shù)的應(yīng)用與國(guó)外先進(jìn)水平還有很大的差距；二是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性短缺，成套服務(wù)能力差，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足需要，如路面施工機(jī)械基本上還要靠進(jìn)口；三是大部分企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，制約著行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的進(jìn)一步提高。 　　施工機(jī)械重點(diǎn)發(fā)展： 　　1）推土機(jī)、液壓挖掘機(jī)、輪式裝載機(jī)； 　　2）汽車(chē)起重機(jī)、大型叉車(chē)； 　　3）攤鋪機(jī)、壓路機(jī)； 　　4）無(wú)開(kāi)挖式管道鋪設(shè)機(jī)； 　　5）江河湖庫(kù)清淤設(shè)備。 　　發(fā)展目標(biāo)： 　　大型工程機(jī)械可靠性指標(biāo)達(dá)到400小時(shí)，壽命指標(biāo)達(dá)到10000小時(shí)。 　3.4轎車(chē)關(guān)鍵技術(shù) 　　我國(guó)汽車(chē)工業(yè)長(zhǎng)期以卡車(chē)為主要產(chǎn)品，改革開(kāi)放以后，轎車(chē)產(chǎn)品得到了快速發(fā)展。1998年轎車(chē)產(chǎn)量達(dá)到52萬(wàn)輛。 　　我國(guó)汽車(chē)工業(yè)存在的主要問(wèn)題： 　?。?）重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重，造成無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，難以集中形成實(shí)力，發(fā)揮規(guī)模效益。 　　（2）自主開(kāi)發(fā)能力薄弱，大多數(shù)企業(yè)“九五”期間仍偏重于對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行改造，包括多數(shù)中外合資的零部件企業(yè)對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力建設(shè)幾乎沒(méi)有投入。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)轎車(chē)產(chǎn)品尚不具備自主開(kāi)發(fā)能力，機(jī)電一體化的高新技術(shù)零部件產(chǎn)品還必須引進(jìn)技術(shù)。 　　近期轎車(chē)重點(diǎn)發(fā)展： 　（1）經(jīng)濟(jì)型轎車(chē) 　　以轎車(chē)車(chē)身為突破口，利用技貿(mào)結(jié)合、與國(guó)外公司合作等方式，先抓車(chē)身聯(lián)合研制，并建立經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)的公用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，與CAS、CAD、CAE、CAM等技術(shù)結(jié)合，形成我國(guó)汽車(chē)工業(yè)在經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)方面的自主開(kāi)發(fā)能力。 　　（2）轎車(chē)動(dòng)力總成 　　消化吸收引進(jìn)技術(shù)，與國(guó)外有實(shí)力的企業(yè)進(jìn)行合資、合作、聯(lián)合開(kāi)發(fā)，在國(guó)產(chǎn)汽油機(jī)上普及電控燃油噴射技術(shù)（EMS），并研究開(kāi)發(fā)缸內(nèi)直噴（GDI）技術(shù)，開(kāi)發(fā)應(yīng)用電控機(jī)械變速器（AMT）技術(shù)。 　?。?）轎車(chē)關(guān)鍵零部件 　　以機(jī)電一體化汽車(chē)電子部件為突破口，從引進(jìn)技術(shù)、合資入手，在保證高起點(diǎn)、大批量、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的同時(shí)，要集中力量抓緊下一代新產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，重點(diǎn)是電控防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、安全氣囊（Air Bag）、高效穩(wěn)定的汽車(chē)尾氣三元催化轉(zhuǎn)換器，并達(dá)到與整車(chē)同步或超前發(fā)展。 　?。?）高附加值專(zhuān)用汽車(chē)和客車(chē) 　　重點(diǎn)開(kāi)發(fā)各類(lèi)高性能專(zhuān)用底盤(pán)。對(duì)專(zhuān)用汽車(chē)以低底盤(pán)車(chē)輛和沙漠越野車(chē)輛為主；客車(chē)以低地板城市客車(chē)為主，要求具有良好的動(dòng)力性、操縱性、舒適性和低污染。 　3.5環(huán)保裝備 　　環(huán)保產(chǎn)業(yè)是防治環(huán)境污染、改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)資源優(yōu)化配置、支持資源綜合利用的支柱產(chǎn)業(yè)。全世界環(huán)保機(jī)械的年銷(xiāo)售額約2000億美元，集中于美國(guó)、歐州、日本等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家。我國(guó)環(huán)保機(jī)械行業(yè)基礎(chǔ)弱、起步晚，年產(chǎn)值僅100多億人民幣。隨著各方面對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，市場(chǎng)需求不斷增長(zhǎng)，環(huán)保機(jī)械將成為機(jī)械工業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。 　　環(huán)保機(jī)械行業(yè)主要差距在于： 　　（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，品種少 　　初級(jí)產(chǎn)品所占比重較大，具有當(dāng)代水平的機(jī)電一體化產(chǎn)品少，急需的大型成套設(shè)備不能滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)需求。在目前3000多種環(huán)保機(jī)械產(chǎn)品中，約有五分之一的產(chǎn)品由于性能、可靠性、 適用性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等原因，應(yīng)該限制生產(chǎn)或限期淘汰。大型煙氣脫硫、脫氮成套設(shè)備、大型城市污水處理廠(chǎng)成套設(shè)備、大型城市垃圾處理廠(chǎng)成套設(shè)備目前主要依賴(lài)進(jìn)口，高濃度有機(jī)廢水、難降解工業(yè)廢水處理 技術(shù)及設(shè)備發(fā)展緩慢。 　　（2）產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平比國(guó)際先進(jìn)水平落后20年 相當(dāng)多的產(chǎn)品沒(méi)有行業(yè)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)、基本性能參數(shù)不統(tǒng)一，質(zhì)量檢測(cè)無(wú)依據(jù)。 　?。?）生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小、開(kāi)發(fā)能力薄弱 　　規(guī)模小、裝備條件差、檢測(cè)手段不全的中小企業(yè)占全行業(yè)企業(yè)總數(shù)的78%。年產(chǎn)值在3000萬(wàn)元以上的企業(yè)僅占全行業(yè)的3.2%，并且主要集中在電除塵器、袋式除塵器等少數(shù)幾種產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域。 近期環(huán)保機(jī)械重點(diǎn)發(fā)展： 　?。?）煙氣脫硫設(shè)備 　　循環(huán)流化床鍋爐及爐內(nèi)脫硫脫硝技術(shù)（CFPBC、PFBC技術(shù)）、大型整體煤氣化燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)技術(shù)及裝備（IGCC技術(shù)）。 　　（2）城市污水處理成套設(shè)備 　　活性污泥法、氧化溝法、移動(dòng)曝氣法為主體的城市污水處理成套設(shè)備，以日處理10～25萬(wàn)噸污水處理廠(chǎng)為目標(biāo)，提供污水處理成套設(shè)備、污泥利用和處置成套設(shè)備、控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 　?。?）城市固體垃圾處理和綜合利用裝備 　　城市生活垃圾分類(lèi)、焚燒、堆肥技術(shù)及裝備，以日處理100噸、300噸處理廠(chǎng)為目標(biāo)，提供垃圾處理成套裝備。 　　（4）環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器 　　便攜式多功能多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀、12種總量控制的污染物監(jiān)測(cè)儀、大氣環(huán)境污染監(jiān)測(cè)儀器和系統(tǒng)以及水處理過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)等。提高產(chǎn)品檔次、水平、可靠性和精度。 　　主要目標(biāo)： 　　（1）大型成套設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到70%以上；一般工程項(xiàng)目的設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到90%以上；高濃度有機(jī)廢水和難降解工業(yè)廢水處理技術(shù)及成套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到80%以上。 　　（2）一般環(huán)保機(jī)械60%以上的產(chǎn)品達(dá)到90年代初水平，5%～10%的產(chǎn)品達(dá)到當(dāng)代國(guó)際水平。 　　（3）發(fā)展新產(chǎn)品品種，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品200種以上。 晉中工業(yè)信息網(wǎng)向高效、節(jié)能、保護(hù)農(nóng)