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机械设计基础知识,60页图文详解,学习

2018-10-12  独钓小鱼儿

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第1章平面机构的自由度和速度分析

第一节 平面机构的组成

基本概念

1、平面机构的定义:所有构件都在互相平行的平面内运动的机构

2、自由度:

构件所具有的独立运动个数

一个平面构件有三个自由度,在空间内,一个构件有几个自由度?

3、运动副:两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接

如:凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。

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第二节 平面机构的运动简图

平时观察机构的组成及运动形式时,不可能将复杂的机构全部绘制下来观看,应该将不必要的零件去掉,用简单的线条表示机构的运动形式:机构的运动简图、机构简图。

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步骤

1、运转机械,搞清楚运动副的性质、数目和构件数目;

2、测量各运动副之间的尺寸,选投影面(运动平面);

3、按比例绘制运动简图;简图比例尺: μl =实际尺寸 m / 图上长度mm

4、检验机构是否满足运动确定的条件。

举例:绘制图示颚式破碎机的运动简图

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第三节 平面机构的自由度

一、平面机构自由度计算公式

机构的自由度保证机构具有确定运动,机构中各构件相对于机架的独立运动数目。

一个原动件只能提供一个独立运动

机构具有确定运动的条件为

自由度=原动件的个数

平面机构的每个活动构件在未用运动副联接之前,都有三个自由度

经运动副相联后,构件自由度会有变化:

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二、计算平面机构自由度的注意事项

1、复合铰链:两个以上的构件在同一处以转动副相联

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2、局部自由度:与输出件运动无关的自由度出现在加装滚子的场合,计算时应去掉Fp

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3、虚约束:对机构的运动实际不起作用的约束计算自由度时应去掉虚约束

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第2章 平面四杆机构

第一节 铰链四杆机构的基本型式和特性

1)曲柄摇杆机构:两连架杆中,一个为曲柄,而另一个为摇杆。

2)双曲柄机构 两连架杆均为曲柄。

3)双摇杆机构 两连架杆均为摇杆。

急回特性:

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行程速比系数

K = 输出件空回行程的平均速度 输出件工作行程的平均速度

θ=180°(K-1)/(K+1)

机构的死点位置

摇杆为主动件,且连杆与曲柄两次共线时,有:γ=0

此时机构不能运动,称此位置为:“死点”

避免措施:两组机构错开排列,如火车轮机构;靠飞轮的惯性

第二节 铰链四杆机构有整转副的条件

平面四杆机构具有整转副可能存在曲柄

整转副存在的条件最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和

整转副是由最短杆(曲柄)与其邻边组成的

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2.3 铰链四杆机构的演化

通过前面的学习,我们知道在铰链四杆机构中,可根据两连架杆是曲柄还是摇杆,把铰链四杆机构分为三种基本形式——曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构,而后两种可视为曲柄摇杆机构取不同构件作为机架的演变。通过用移动副取代回转副、变更杆件长度、变更机架和扩大回转副等途径,还可以得到铰链四杆机构的其他演化形式。下面我们分别用几幅图来说明。

2.3.1 曲柄滑块机构

请看下图所示的曲柄滑块机构。

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曲柄滑块机构

2.3.2 曲柄滑块机构的演化

1.导杆机构

见下图的曲柄滑块机构演化的导杆机构。

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曲柄滑块机构的演化

2.摇块机构

见下所示的卡车车厢自动翻转卸料机构。

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3.定块机构

见下图所示的抽水唧筒。

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2.3.3 双滑块机构

双滑块机构:是具有两个移动副的四杆机构。我们可以认为是铰链四杆机构两杆长度趋于无穷大演化而成。

下图所示的这种机构中的两种:

一种是从动件3的位移与原动件转角的正切成正比,称为正切机构。

另外一种是从动件3的位移与原动件转角的正弦成正比,称为正弦机构。

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2.3.4 偏心轮机构

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4 平面四杆机构的设计

平面四杆机构的设计归纳起来主要有两类问题::

1.按照给定从动件的运动规律(位置、速度、加速度)设计四杆机构;

2.按照给定轨迹设计四杆机构。

平面四杆机构的设计方法:

1、图解法:直观清晰

2、 解析法:结果精确

3、实验法:简便易行

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3.1 凸轮机构的应用和分类

3.1.1 凸轮机构的应用

凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件,主要由凸轮、从动件和机架三个构件组成。凸轮通常作连续等速转动,从动件则按预定运动规律作间歇(或连续)直线往复移动或摆动。

请看下图所示的内燃机配气凸轮机构。凸轮1以等角速度回转,它的轮廓驱使从动件(阀杆)按预期的运动规律启闭阀门。

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内燃机配气机构

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上图所示则是自动送料机构。当有凹槽的凸轮1转动时,通过槽中的滚子3,驱使从动件2作往复移动。凸轮每转一周,从动件即从储料器中推出一个毛坯送到加工位置。

3.1.2 凸轮机构的分类

接下来学习凸轮机构的分类。

如果按凸轮的形状分,可以分为:

① 盘形凸轮:如下图(a)所示。

② 移动凸轮:如下图(b)所示。

③ 圆柱凸轮:如下图(c)所示。

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凸轮的类型

如果按从动件的形状分,可以分为:

① 尖顶从动件:如下图(a)所示。

② 滚子从动件:如下图(b)所示。

③ 平底从动件:如下图(c)所示。

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从动件的类型

3.2 从动件的常用运动规律

从动件的常用运动规律有下面三种:

1、等速运动规律

2、等加速等减速运动规律

3、简谐运动规律

3.3 图解法设计盘形凸轮轮廓

3.3.1 图解法原理

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