機械設(shè)計的基礎(chǔ)(編輯修改稿)
2024-08-26 21:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 右圖所示平面凸輪機構(gòu)中，為減少高副接觸處的磨損，在從動件 2上安裝一個滾子 3，使其與凸輪 1 的輪廓線滾動接觸。顯然，滾子繞其自身軸線的轉(zhuǎn)動與否并不影響凸輪與從動件間的相對運動 ，因此滾子繞其自身軸線的轉(zhuǎn)動為機構(gòu)的局部自由度。在計算機構(gòu)的自由度時應(yīng)預(yù)先將轉(zhuǎn)動副 C 和構(gòu)件 3 除去不計，如圖所示，設(shè)想將滾子 3與從動件 2 固連在一起，作為一個構(gòu)件來考慮。此時該機構(gòu)中， n=2， PL=2， PH＝ l。 3211A4B2DF=3n2 PLPH=3 22 21=1 3. 虛約束 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，這種不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。如下圖所示 平面機構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)于下列情況： （ 1）不同構(gòu)件上兩點間的距離保持恒定； （ 2）兩構(gòu)件構(gòu)成各個移動副 且導(dǎo)路互相平行； （ 3） 機構(gòu)中對運動不起限制作用的對稱部分； （ 4） 被聯(lián)接件上點的軌跡與機構(gòu)上聯(lián)接點的軌跡重合。 三、構(gòu)件系統(tǒng)具有確定的條件 機構(gòu)的自由度必須大于零，才能保證除機架之外的其它構(gòu)件能夠運動。如果機構(gòu)的自由度等于零，所有構(gòu)件就不能運動了，因此也就構(gòu)不成機構(gòu)了。通常我們用具有一個獨立運動的構(gòu)件作原動件，因此，構(gòu)件系統(tǒng)成為機構(gòu)的充分必要條件為：構(gòu)件系統(tǒng)的自由度必須大于零， 且原動件的數(shù)目必須等于自由度數(shù)。 例：如圖 7 桿組成的機構(gòu)，計算自由度。 （先看有無注意事項，復(fù)合鉸鏈、 局部自由度、虛約束 再看有 幾個構(gòu)件） F=3n2FLFH n=7, FL=10, FH=0； 其中 B、 C、 D、E 為復(fù)合鉸鏈。 F=3 72 10=1。 n=5, FL=7, FH=0； 1 2 3 3DmF E39。56C4m7281AE1其中 CF 桿與 DF 桿為虛約束 , B、 E 為復(fù)合鉸鏈。 F=3 52 7=1。 該結(jié)構(gòu)的自由度為 1。 本章小結(jié) （ 1）首選要搞清楚機構(gòu)、運動副、運動鏈、自由度與約束及機構(gòu)具有確定運動的條件等基本概念； （ 2）機構(gòu)運動簡圖可用于機構(gòu)的運動分析和動力分析，而且機械設(shè)計之初也首 先是設(shè)計機械的機構(gòu)運動簡圖，所以對機構(gòu)運動簡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。繪制時只要搞清運動傳遞路線、分析構(gòu)件數(shù)、運動副以及運動副所在的位置，就不難將其機構(gòu)運動簡圖正確地繪制出來。 （ 3）平面機構(gòu)的自由度分析和計算也是本章學(xué)習(xí)的重點。復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的判斷是正確計算自由度的關(guān)鍵。 第二章 平面連桿機構(gòu) 167。 2— 1 概 述 一、有關(guān)的幾個基本概念 由幾個構(gòu)件通過低副聯(lián)接，且所有構(gòu)件在相互平行平面內(nèi)運動的機構(gòu)稱為 平面連桿機構(gòu) 。由四個構(gòu)件通過低副連接而成的平面 連桿機構(gòu)，則稱為 平面四桿機構(gòu) 。它是平面連桿機構(gòu)中最常見的形式，也是組成多桿機構(gòu)的基礎(chǔ)。 由轉(zhuǎn)動副聯(lián)接四個構(gòu)件而形成的機構(gòu)，稱為 鉸鏈四桿機構(gòu) 。 二、平面連桿機構(gòu)的特點及應(yīng)用 平面連桿機構(gòu)的主要特點： 優(yōu)點：由于組成運動副的兩構(gòu)件之間為面接觸，因而承受的壓強小、便于潤滑、磨損較輕，可以承受較大的載荷；構(gòu)件形狀簡單，加工方便，工作可靠；在主動件等速連續(xù)運動的條件下，當(dāng)各構(gòu)件的相對長度不同時 ,從動件實現(xiàn)多種形式的運動，滿足多種運動規(guī)律的要求。 缺點：低副中存在間隙會引起運動誤差，設(shè)計計算比較復(fù)雜，不易實現(xiàn)精確的復(fù)雜 運動規(guī)律；連桿機構(gòu)運動時產(chǎn)生的慣性力也不適用于高速的場合。 這類機構(gòu)常應(yīng)用于機床、動力機械、工程機械、包裝機械、印刷機械和紡織機械中。如：牛頭刨床中的導(dǎo)桿機構(gòu)，活塞式發(fā)動機和空氣壓縮機中的曲柄滑塊機構(gòu)，包裝機中的執(zhí)行 機構(gòu)等。 167。 2— 2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式及其演化 一、 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式 在鉸鏈四桿機構(gòu)中，固定不動的桿4 為 機架 ，與機架相連的桿 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 作平行運動；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。 鉸鏈四桿機構(gòu)共有三種基本型式： 曲柄搖桿機構(gòu) 、 雙曲柄機構(gòu) 、 雙搖桿機構(gòu) 。 1 曲柄搖桿機構(gòu) 1 2 3 4 A B C D 在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩個連架桿中，一個為曲柄，另一個為搖桿，則此鉸鏈四桿機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)。通常曲柄 1 為原動件，并作勻速轉(zhuǎn)動；而搖桿 3 為從動件，作變速往復(fù)擺動。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構(gòu)。由柄 1緩慢地勻速轉(zhuǎn)動，通過連桿 2，使搖桿 3 在一定角度 范圍內(nèi)擺動，以調(diào)整天線俯仰角的大小。 2. 雙曲柄機構(gòu) 在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩 連架桿均為曲柄，則稱為雙曲柄機構(gòu)。 圖 26 所示的慣性篩中的構(gòu)件 構(gòu)件 構(gòu)件 構(gòu)件 4 組成的機構(gòu)，為雙曲柄機構(gòu)。在慣性篩機構(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，進而帶動篩子 EF 往復(fù)運動篩選物料。 在雙曲柄機構(gòu)中，用得 較多的是平行雙曲柄機構(gòu)，或稱平行四邊 形機構(gòu)，如圖27 所示。這種機構(gòu)的對邊 長度相等，組成平行四邊形。當(dāng)桿 AB 桿等角速轉(zhuǎn)動時，桿 CD 也以相同角速度同向轉(zhuǎn)動，連桿 2 桿則作平移運動。 此外，還有反平行四邊形機構(gòu)。如公共汽車車門啟閉機構(gòu)。當(dāng)主動曲柄轉(zhuǎn)動時，通過連桿從動曲 柄朝相反方向轉(zhuǎn)動，從而保證兩扇車門同時開啟和關(guān)閉。 3. 雙搖桿機構(gòu) 兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu)。 圖 213 所示輪式車輛的前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，該機構(gòu)兩搖桿長度相等，稱為等腰梯形機構(gòu)。車子轉(zhuǎn)彎時，與前輪軸固聯(lián)的兩個搖桿的擺角 α 和β 如果在任意位置都能使兩前輪軸線的交點 P 落在后軸線的延長線上，則當(dāng)整個車身繞 P 點轉(zhuǎn)
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