目录 - 机械原理

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机构运动简图

  • 按国标规定的符号和线条、一定比例绘制的机构简明图形。其与原构件具有完全相同的运动特性,用于分析旧机械,创新新机械

机构示意图

  • 不严格按比例绘制的简图

机构运动简图绘制步骤

  1. 分析机构的组成情况,动作原理和运动情况。 确定机构由哪些构件组成。 
  2. 分析各联接构件之间相对运动性质,确定各 运动副的类型。 
  3. 选择视图投影面及比例尺,绘制出机构运动 简
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高副低代

  • 用低副虚拟的代替高副

高副低代的条件

  • 代替前后机构的自由度不变
  • 代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度不变

杆组

  • 机构的从动件系统可以进一步分解成若干个不可再分的自由度为零的构件组合称为杆组

机构的组成原理

  • 把若干个自由度为零的基本杆组依次联接倒原动件和机架上就可组成一个新的机构

拆杆组时应遵循的原则

  • 从传动件上离原动件最远的部分
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连架杆

  • 与机架直接相连的构件称为连架杆

机架

固定不变的构件

连杆

  • 不与机架直接相连的构件称为连杆

曲柄

  • 能做整周转动的连架杆称为曲柄

摇杆

  • 只能在一定范围内摆动的连架杆称为摇杆

曲柄摇杆机构

  • 两连架杆中一个为曲柄,一个为摇杆

双曲柄机构

  • 两连架杆均能做整周转动时,为双曲柄机构,两对边平行相等时称为平行四边形机构

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具有整转副的条件

  • 最短杆+最长杆<=其它两杆长度之和
  • 整转副存在于最短杆的两端

曲柄存在条件

  • 满足杆长之和条件,以最短杆或其邻边为机架时,机构存在曲柄

平面连杆机构的运动特性-格拉霍夫定理

  • 在铰链四杆机构中,如果某个转动副能成为整转副,则它所连接的两个构件中,必有一个为最短杆,并且四个构件的长度关系满足杆长之和条件。 
  • 在有整转副存在的铰链四杆机构中,最短杆
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平面连杆机构的特点

  • 运动副元素几何形状简单,易制造
  • 面接触,承受同样载荷下压强较低,可用来传递较大动力
  • 构件运动形式多样性
  • 连杆曲线多样性
  • 惯性力不易平衡,不适用于高速场合
  • 运动传递的累积误差较大

平面连杆机构的功能

  • 实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动
  • 实现从动运动形式及运动特性的改变
  • 实现较远距离的传动
  • 调节、扩大从动件行程
  • 获得较大的机械增益
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速度瞬心

  • 相互作平面相对运动的两构件上在任一瞬时其相对速度为零的重合点

机构中瞬心的数目

  • 每两个构件存在一个瞬心,有n个构件组成的机构瞬心有N=n(n-1)/2

机构中瞬心位置的确定

  • 以转动副联接的两构件的瞬心:在转动副上
  • 以移动副联接的两构架的瞬心:在垂直于导路的无穷远处
  • 以平面高副联接的两构件的瞬心:
  1. 两构件间纯滚动:瞬心在接触点处
  2. 两构件间滚动+滑动:瞬心在两构件接触点公法线上
  • 不直接接触的两构件(三心定理):三个彼此作平面平行运动的构架共有三个瞬心,且在同一直线上

 

 

 

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构件

  • 零件:单独加工的最小单元体
  • 构架:参与运动的最小单元体

 

运动副

  • 两个构件之间直接接触所形成的可动联接称为运动副

运动副元素

  • 构件接触的点,线,面部分

低副

  • 面与面接触的运动副

高副

  • 点或线接触的运动副

平面副

  • 两构件构成运动的相对运动为平面运动

空间副

  • 两构件构成相对运动为空间运动

几级副

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自由度

  • 确定运动链中各构件相对于其中某一构件的位置所需的独立参变量的数目称为运动链的自由度。它取决于运动链中活动构件的数目、联接各构件的运动副的类型和数目。

自由度计算

  1.    一般运动链
  •   F = 6n-5p5 - 4p4 - 3p3 - 2p2 - p1

          F:自由度; n:活动构件的数目;  Pi:i级副的数目;i =1,2,3,4,5.   

    2.具有q个公共约束的运动链    

  •  

   3.平面运动链

  • 自由度=构件数量*3-低副数量*2-高副数量*1

 

运动链成为机构的条件

  • 运动链中取一个构件相对固定作为机架,运动链相对于机架的自由度必须大于零,且原动件的数目必须等于运动链的自由度数。

计算自由度是应注意的问题

  • 复合铰链:由k个构件在同一处以转动副相联接构成的运动副,其构成的转动副数目 应为(k-1)
  • 局部自由度:机构中某构件具有的自由度仅与其局部运动有关,不影响其它构件运 动,应在计算结果中减去该自由度

 

  • 虚约束:某些运动副引入的约束与其它约束重复,对机构不起实际的约束作用,  应除去

虚约束

  • 机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出现的,如果这些几何条件不满足,则虚约束将变为有效约束,而使机构不能运动。
  • 采用虚约束是为了改善构件的受力情况;传 递较大功率;或满足某种特殊需要。
  • 在设计机械时,若为了某种需要而必须使用 虚约束时,则必须严格保证设计、加工、装配 的精度,以满足虚约束所需的几何条件。