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机械原理复习-机构篇

2018-08-30  步行d天涯

常见机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系机构和间歇运动机构等。任何一部机器都是由以上机构组合搭配而成,因此掌握各种机构的工作原理是机械原理课程的核心内容。针对每种机构的学习,只需解决3个问题:长什么样?有什么脾气秉性?如何设计?所谓长什么样?指的是机构的定义和种种类型;特性指的是不同的机构有哪些不同的工作特性;学会设计各种机构是机械原理课程的终极目标。下面慕微君将带着大家回顾一遍各种机构的学习场景。

第5章-平面连杆机构

平面连杆机构又称低副机构,及不存在高副。四杆机构是学之重点,根据连架杆的性质分为基本类型有3种:曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构;重要的演化型式有曲柄滑块机构、导杆机构等。

机械原理复习-机构篇(上)

连杆机构有4个工作特性(重点):

1.具有整转副的条件。常用于判别四杆机构的类型等,杆长条件务必记住;

机械原理复习-机构篇(上)

2.急回特性。机构有了急回特性就可缩短空回行程时间,提高工作效率,所以首先请搞清楚急回特性产生的根源(极位夹角),其次急回特性是否明显(K的计算),最后如何调整设计机构的急回特性(工程应用);

机械原理复习-机构篇(上)

3.压力角和传动角。这两角是对立的邻居,压力角越大,机构推动越费力。传动角越大,机构推动越轻松。因此压力角是坏同志,传动角是好同志。需要牢记:压力角是驱动力和受力点速度之间的夹角。

机械原理复习-机构篇(上)

4.死点位置。说白了还是压力角的范畴。死点就是压力角为90°,驱动力与速度垂直,无力推动构件运动,易卡死。如何规避和利用死点,工程中有诸多应用场景。

机械原理复习-机构篇(上)

连杆机构的设计主要掌握已知行程速比系数设计机构的图解法,曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构和导杆机构的求法需要掌握。

机械原理复习-机构篇(上)

第6章-凸轮机构

凸轮机构的类型按照不同分法种类繁多。从动件的运动过程好比爬山:推程(上山)-远休止(山顶休息)-回程(下山)-近休止(山脚休息)。常见的从动件运动规律有:等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动和正弦加速度运动。

机械原理复习-机构篇(上)

凸轮机构的特性均与压力角有关(重点):

1. 压力角和凸轮总力的关系

趋势:随着压力角越大,凸轮总力F越大;

极限:当压力角增大到临界压力角时,凸轮总力F趋向无穷大,“自锁”。

机械原理复习-机构篇(上)

2. 压力角和基圆、偏距的关系

机械原理复习-机构篇(上)

压力角与基圆的关系:基圆越大,压力角越小,省力;

压力角与偏距的关系:错误偏置时,(推程)压力角随偏距增大而增大;正确偏置时,(推程)压力角随偏距增大而减小。

机械原理复习-机构篇(上)

凸轮机构的设计其实就是设计凸轮的轮廓曲线,不同的轮廓决定了推杆不同的运动规律,因此设计从推杆运动规律入手。

机械原理复习-机构篇(上)

运用“反转法”给整个凸轮系统加入公共转速-ω,将凸轮静止,推杆上复合了原有机构所有构件的运动,将推杆看作画笔,描绘出来的轨迹就是凸轮轮廓。

机械原理复习-机构篇(上)

第7章-齿轮机构

齿轮这章知识点比较散,归纳一下:圆多、定理多、公式多。各种圆有:节圆、基圆(产生渐开线齿廓)、分度圆(认为规定计算的基准圆)、齿顶圆、齿根圆;定理有:

1. 齿廓啮合基本定律(计算瞬时传动比)

机械原理复习-机构篇(下)

2. 渐开线5特性

3. 渐开线齿廓啮合3特性(定传动比、定正压力方向、运动可分性)

4. 渐开线齿轮正确啮合的条件

机械原理复习-机构篇(下)

注意:渐开线齿廓因其曲线的特质有能力实现定传动比,但并不代表任意两个渐开线齿廓都能够正确啮合,还得看八字合不合,即是否满足正确啮合的条件。

5. 渐开线齿轮连续传动的条件

机械原理复习-机构篇(下)

如果问齿轮机构考森么?公式计算跑不掉。慕微君提醒你书上的公式打死也不能忘记!

第8章-轮系机构

轮系机构说白了还是齿轮机构,只不过一对齿轮玩不出花来,咱总是喜欢拿一堆齿轮来耍。耍什么?传动比。耍传动比的什么?大小和方向。耍谁的传动比?定轴轮系和周转轮系的传动比要求必须会算。

定轴轮系的传动比最简单,套公式就欧克了:

机械原理复习-机构篇(下)

周转轮系的传动比计算麻烦点,因为轮系中有个叫“系杆”的东东也在转,而且它没有轮齿啮合,无法用定轴轮系的公式计算......咋整?“反转法”故伎重演,给整个轮系叠加一个与系杆大小相同、方向相反的转速,让系杆静止,周转轮系转换成定轴轮系,套上面的公式计算,最后再跳回到周转轮系,爱求啥求啥。

机械原理复习-机构篇(下)

周转轮系

机械原理复习-机构篇(下)

转化轮系(反转法)

最后,提醒大家,学习机械原理不仅仅要掌握以上种种机构的各色形态、脾气秉性,更要求会创新组合设计。首要解决的问题就是机构选型,根据生产要求的运动转化形态,选择合适的机构组合。下面慕微君将细数常见执行机构的工艺动作。

执行构件运动形式,常用执行机构,应用举例

旋转运动

连续旋转,双曲柄机构、转动导杆机构、齿轮机构、轮系机构等,车床、铣床的主轴以及缝纫机转动等

间歇旋转,棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构等,自动机床工作台转位、步进运动等

往复摆动,曲柄摇杆机构、曲柄摇块机构、双摇杆机构、摆动导杆机构、摆动推杆凸轮机构等,颚式破碎机、电风扇摇头运动等

直线移动

往复移动,曲柄滑块机构、正弦机构、直动推杆凸轮机构、齿轮齿条机构、螺旋机构等,内燃机活塞运动、冲床冲头运动、插齿机构的切削运动等

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