汽車機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)(編輯修改稿)
2025-07-14 17:56 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 與輸出件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度稱為機(jī)構(gòu)的局部自由度，在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，可預(yù)先排除。如右圖所示平面凸輪機(jī)構(gòu)中，為減少高副接觸處的磨損，在從動(dòng)件2上安裝一個(gè)滾子3，使其與凸輪1的輪廓線滾動(dòng)接觸。顯然，滾子繞其自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)與否并不影響凸輪與從動(dòng)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此滾子繞其自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)為機(jī)構(gòu)的局部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)預(yù)先將轉(zhuǎn)動(dòng)副C和構(gòu)件3除去不計(jì)，如圖所示，設(shè)想將滾子3與從動(dòng)件2固連在一起，作為一個(gè)構(gòu)件來(lái)考慮。此時(shí)該機(jī)構(gòu)中，n=2，PL=2，PH＝l。其機(jī)構(gòu)自由度為：F=3n2 PLPH=32221=13. 虛約束12341235在特殊的幾何條件下，有些約束所起的限制作用是重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。如下圖所示1234平面機(jī)構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)于下列情況：（1）不同構(gòu)件上兩點(diǎn)間的距離保持恒定；（2）兩構(gòu)件構(gòu)成各個(gè)移動(dòng)副且導(dǎo)路互相平行；（3）機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起限制作用的對(duì)稱部分；（4）被聯(lián)接件上點(diǎn)的軌跡與機(jī)構(gòu)上聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合。三、構(gòu)件系統(tǒng)具有確定的條件機(jī)構(gòu)的自由度必須大于零，才能保證除機(jī)架之外的其它構(gòu)件能夠運(yùn)動(dòng)。如果機(jī)構(gòu)的自由度等于零，所有構(gòu)件就不能運(yùn)動(dòng)了，因此也就構(gòu)不成機(jī)構(gòu)了。通常我們用具有一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件作原動(dòng)件，因此，構(gòu)件系統(tǒng)成為機(jī)構(gòu)的充分必要條件為：構(gòu)件系統(tǒng)的自由度必須大于零，且原動(dòng)件的數(shù)目必須等于自由度數(shù)。例：如圖7桿組成的機(jī)構(gòu)，計(jì)算自由度。（先看有無(wú)注意事項(xiàng)，復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束再看有幾個(gè)構(gòu)件）F=3n2FLFH n=7, FL=10, FH=0； 其中B、 C、D、E為復(fù)合鉸鏈。 F=37210=1。n=5, FL=7, FH=0；其中CF桿與DF桿為虛約束, B、E為復(fù)合鉸鏈。 F=3527=1。該結(jié)構(gòu)的自由度為1。 本章小結(jié) （1）首選要搞清楚機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、自由度與約束及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件等基本概念； （2）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖可用于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，而且機(jī)械設(shè)計(jì)之初也首先是設(shè)計(jì)機(jī)械的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，所以對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制必須十分重視，能正確閱讀和繪制是本專業(yè)人員的基本技能。繪制時(shí)只要搞清運(yùn)動(dòng)傳遞路線、分析構(gòu)件數(shù)、運(yùn)動(dòng)副以及運(yùn)動(dòng)副所在的位置，就不難將其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖正確地繪制出來(lái)。（3）平面機(jī)構(gòu)的自由度分析和計(jì)算也是本章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的判斷是正確計(jì)算自由度的關(guān)鍵。第二章 平面連桿機(jī)構(gòu)167。2—1 概 述一、有關(guān)的幾個(gè)基本概念由幾個(gè)構(gòu)件通過(guò)低副聯(lián)接，且所有構(gòu)件在相互平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為平面連桿機(jī)構(gòu)。由四個(gè)構(gòu)件通過(guò)低副連接而成的平面連桿機(jī)構(gòu)，則稱為平面四桿機(jī)構(gòu)。它是平面連桿機(jī)構(gòu)中最常見(jiàn)的形式，也是組成多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。由轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接四個(gè)構(gòu)件而形成的機(jī)構(gòu)，稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。二、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：由于組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件之間為面接觸，因而承受的壓強(qiáng)小、便于潤(rùn)滑、磨損較輕，可以承受較大的載荷；構(gòu)件形狀簡(jiǎn)單，加工方便，工作可靠；在主動(dòng)件等速連續(xù)運(yùn)動(dòng)的條件下，當(dāng)各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度不同時(shí),從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)多種形式的運(yùn)動(dòng)，滿足多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求。缺點(diǎn)：低副中存在間隙會(huì)引起運(yùn)動(dòng)誤差，設(shè)計(jì)計(jì)算比較復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)精確的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律；連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力也不適用于高速的場(chǎng)合。這類機(jī)構(gòu)常應(yīng)用于機(jī)床、動(dòng)力機(jī)械、工程機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械和紡織機(jī)械中。如：牛頭刨床中的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和空氣壓縮機(jī)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，包裝機(jī)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。167。2—2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化1234ABCD一、 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定不動(dòng)的桿4為機(jī)架，與機(jī)架相連的桿1與桿3，稱為連架桿，聯(lián)接兩連架桿的桿2為連桿。連架桿1與3通常繞自身的回轉(zhuǎn)中心A和D回轉(zhuǎn)，桿2作平行運(yùn)動(dòng)；若能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱為曲柄，不能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱為搖桿。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)共有三種基本型式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)。1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿中，一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，則此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。通常曲柄1為原動(dòng)件，并作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；而搖桿3為從動(dòng)件，作變速往復(fù)擺動(dòng)。如教材圖21所示為調(diào)整雷達(dá)天線俯仰角的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。由柄1緩慢地勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿2，使搖桿3在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)，以調(diào)整天線俯仰角的大小。2. 雙曲柄機(jī)構(gòu)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿均為曲柄，則稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。圖26所示的慣性篩中的構(gòu)件構(gòu)件構(gòu)件構(gòu)件4組成的機(jī)構(gòu)，為雙曲柄機(jī)構(gòu)。在慣性篩機(jī)構(gòu)中，主軸曲柄AB等角度速回轉(zhuǎn)一周，曲柄CD變角速度回轉(zhuǎn)一周，進(jìn)而帶動(dòng)篩子EF往復(fù)運(yùn)動(dòng)篩選物料。在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，用得較多的是平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，或稱平行四邊形機(jī)構(gòu)，如圖27所示。這種機(jī)構(gòu)的對(duì)邊長(zhǎng)度相等，組成平行四邊形。當(dāng)桿AB桿等角速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，桿CD也以相同角速度同向轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿2桿則作平移運(yùn)動(dòng)。此外，還有反平行四邊形機(jī)構(gòu)。如公共汽車車門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)。當(dāng)主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)連桿從動(dòng)曲柄朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而保證兩扇車門(mén)同時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉。汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3. 雙搖桿機(jī)構(gòu)兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。圖213所示輪式車輛的前輪
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