机械设计的基础(编辑修改稿)

机械设计的基础(编辑修改稿)内容摘要：

右图所示平面凸轮机构中，为减少高副接触处的磨损，在从动件 2上安装一个滚子 3，使其与凸轮 1 的轮廓线滚动接触。 显然，滚子绕其自身轴线的转动与否并不影响凸轮与从动件间的相对运动 ，因此滚子绕其自身轴线的转动为机构的局部自由度。 在计算机构的自由度时应预先将转动副 C 和构件 3 除去不计，如图所示，设想将滚子 3与从动件 2 固连在一起，作为一个构件来考虑。 此时该机构中， n=2， PL=2， PH＝ l。 3211A4B2DF=3n2 PLPH=3 22 21=1 3. 虚约束 在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。 如下图所示 平面机构的虚约束常出现于下列情况： （ 1）不同构件上两点间的距离保持恒定； （ 2）两构件构成各个移动副 且导路互相平行； （ 3） 机构中对运动不起限制作用的对称部分； （ 4） 被联接件上点的轨迹与机构上联接点的轨迹重合。 三、构件系统具有确定的条件 机构的自由度必须大于零，才能保证除机架之外的其它构件能够运动。 如果机构的自由度等于零，所有构件就不能运动了，因此也就构不成机构了。 通常我们用具有一个独立运动的构件作原动件，因此，构件系统成为机构的充分必要条件为：构件系统的自由度必须大于零， 且原动件的数目必须等于自由度数。 例：如图 7 杆组成的机构，计算自由度。 （先看有无注意事项，复合铰链、 局部自由度、虚约束 再看有 几个构件） F=3n2FLFH n=7, FL=10, FH=0； 其中 B、 C、 D、E 为复合铰链。 F=3 72 10=1。 n=5, FL=7, FH=0； 1 2 3 3DmF E39。 56C4m7281AE1其中 CF 杆与 DF 杆为虚约束 , B、 E 为复合铰链。 F=3 52 7=1。 该结构的自由度为 1。 本章小结 （ 1）首选要搞清楚机构、运动副、运动链、自由度与约束及机构具有确定运动的条件等基本概念； （ 2）机构运动简图可用于机构的运动分析和动力分析，而且机械设计之初也首 先是设计机械的机构运动简图，所以对机构运动简图的绘制必须十分重视，能正确阅读和绘制是本专业人员的基本技能。 绘制时只要搞清运动传递路线、分析构件数、运动副以及运动副所在的位置，就不难将其机构运动简图正确地绘制出来。 （ 3）平面机构的自由度分析和计算也是本章学习的重点。 复合铰链、局部自由度和虚约束的判断是正确计算自由度的关键。 第二章 平面连杆机构 167。 2— 1 概 述 一、有关的几个基本概念 由几个构件通过低副联接，且所有构件在相互平行平面内运动的机构称为 平面连杆机构。 由四个构件通过低副连接而成的平面 连杆机构，则称为 平面四杆机构。 它是平面连杆机构中最常见的形式，也是组成多杆机构的基础。 由转动副联接四个构件而形成的机构，称为 铰链四杆机构。 二、平面连杆机构的特点及应用 平面连杆机构的主要特点： 优点：由于组成运动副的两构件之间为面接触，因而承受的压强小、便于润滑、磨损较轻，可以承受较大的载荷；构件形状简单，加工方便，工作可靠；在主动件等速连续运动的条件下，当各构件的相对长度不同时 ,从动件实现多种形式的运动，满足多种运动规律的要求。 缺点：低副中存在间隙会引起运动误差，设计计算比较复杂，不易实现精确的复杂 运动规律；连杆机构运动时产生的惯性力也不适用于高速的场合。 这类机构常应用于机床、动力机械、工程机械、包装机械、印刷机械和纺织机械中。 如：牛头刨床中的导杆机构，活塞式发动机和空气压缩机中的曲柄滑块机构，包装机中的执行 机构等。 167。 2— 2 铰链四杆机构的基本型式及其演化 一、 铰链四杆机构的基本型式 在铰链四杆机构中，固定不动的杆4 为 机架 ，与机架相连的杆 1 与杆 3，称为 连架杆 ，联接两连架杆的杆 2 为连杆。 连架杆 1 与 3 通常绕自身的回转中心 A 和 D 回转，杆 2 作平行运动；若能作整周回转的连架杆称为曲柄，不能作整周回转的连架杆称为摇杆。 铰链四杆机构共有三种基本型式： 曲柄摇杆机构 、 双曲柄机构 、 双摇杆机构。 1 曲柄摇杆机构 1 2 3 4 A B C D 在铰链四杆机构中，若两个连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。 通常曲柄 1 为原动件，并作匀速转动；而摇杆 3 为从动件，作变速往复摆动。 如教材图 21 所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构。 由柄 1缓慢地匀速转动，通过连杆 2，使摇杆 3 在一定角度 范围内摆动，以调整天线俯仰角的大小。 2. 双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两 连架杆均为曲柄，则称为双曲柄机构。 图 26 所示的惯性筛中的构件 构件 构件 构件 4 组成的机构，为双曲柄机构。 在惯性筛机构中，主轴曲柄 AB 等角度速回转一周，曲柄 CD 变角速度回转一周，进而带动筛子 EF 往复运动筛选物料。 在双曲柄机构中，用得 较多的是平行双曲柄机构，或称平行四边 形机构，如图27 所示。 这种机构的对边 长度相等，组成平行四边形。 当杆 AB 杆等角速转动时，杆 CD 也以相同角速度同向转动，连杆 2 杆则作平移运动。 此外，还有反平行四边形机构。 如公共汽车车门启闭机构。 当主动曲柄转动时，通过连杆从动曲 柄朝相反方向转动，从而保证两扇车门同时开启和关闭。 3. 双摇杆机构 两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。 图 213 所示轮式车辆的前轮转向机构为双摇杆机构，该机构两摇杆长度相等，称为等腰梯形机构。 车子转弯时，与前轮轴固联的两个摇杆的摆角 α 和β 如果在任意位置都能使两前轮轴线的交点 P 落在后轴线的延长线上，则当整个车身绕 P 点转。