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机械基础1
第一讲 绪论 设计时正确选择材料和标准化是降低制造成本、延长机器使用寿命和提高功效的重要手段。 机械设计中的标准化 所谓零件的标准化,就是通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、设计方法、制图要求等,制定出大家共同遵守的标准。 第二讲 平面机构 一个作平面运动的自由的构件有三种独立运动,即构件沿x轴和y轴方向的移动以及在xoy平面内的转动。构件具有的独立运动的数目,称为构件的自由度。一个作平面运动的自由的构件有三个自由度。 组成机构的构件通常可分为三类: 运动副中用来支承活动构件的构件称为固定件(机架); 运动规律已知(由外界输入)的活动构件称为原动件; 随原动件的运动而运动的其余活动构件称为从动件。 为使机构能顺利通过死点,必须采取相应的措施,通常是在从动曲柄上安装飞轮,利用飞轮的惯性通过死点。 也可以采用多组机构错位排列的办法避开死点,如汽缸V形排列的内燃机。 工程上有时也利用死点特性实现特定工作要求。 抽水唧筒 机构简图 抽水唧筒中,手柄摇杆1、连杆2、活塞杆3为活动件,唧水筒4为固定件。其中1与2、2与3和1与4分别在A、B、C处构成转动副;3与4在A处构成移动副 该机构的活动件数n=3、低副数PL=4、高副数PH=0,则自由度数F = 3×3 ? 2×4 ? 0 = 1 活动件数 n = 2 低 副 数 PL= 3 高 副 数 PH= 0 自由度数 F = 3×2 ? 2×3 ? 0 = 0 提示:是机构就要有确定的运动,其运动确定的条件就是F>0,并且等于机构的原动件的数目;若F大于原动件数时,则机构的运动是不确定的;当F小于原动件数时,机构可能将在外力作用下产生破坏。同时,若F≤0,系统没有运动,不称为机构,而是桁架。 剪板机机构 凸轮挺杆机构 计算机构自由度时,必须注意的几个问题: 1、复合铰链 由三个或三个以上的构件在一处组成的轴线重合的多个转动副,称为复合铰链。 由K个构件用复合铰链相联接时,构成的转动副数目应为(K?1)个。 该机构n=5,B处为复合铰链,含有两个转动副,故PL=7、PH=0,F=3×5?2×7?0=1 2、局部自由度 不影响整个机构运动的局部的独立运动,称为局部自由度。 计算机构自由度时,应将局部自由度除去不计。 n=3、PL=3、PH=1 F=3×3?2×3?1=2 n=2、PL=2、PH=1 F=3×2?2×2?1=1 3、虚约束 机构中,与其它约束重复而不起限制运动作用的约束,称为虚约束。计算机构自由度时应将虚约束去除不计。 在机构中联接构件上点的轨迹和机构上联接点的轨迹重合,形成虚约束,称为轨迹重合的虚约束。 转动副轴线重合的虚约束。当两构件在多处形成转动副并轴线重合,则其中只有一个转动副起实际约束作用,其余转动副均为虚约束。 移动副导路平行的虚约束。当两构件在多处形成移动副并导路相互平行,则其中只有 一个移动副起实际约束作用,其余移动副均为虚约束。 机构对称部分的虚约束 注意:只有特定条件下(如轴线重合、导路平行等)才能构成虚约束,否则将成为实际约束阻碍机构运动。虚约束虽不影响机构的运动,但却可以增加构件的刚度,改善受力情况,保证传动的可靠性等。因此,虚约束在机构设计中被广泛应用。 机构中对传递运动不起独立作用的对称部分,会形成虚约束。 平面连杆机构 平面连杆机构 由若干个构件用低副联接组成的平面机构。 平面连杆机构的类型很多,其中最简单应用最广泛的是由四个构件组成的平面四杆机构。 铰链四杆机构 图中构件4为固定件,称为机架;联接在机架上的构件1、3称为连架杆;不与机架联接的构件2称为连杆。 连架杆能作整周回转的称为曲柄,只能作往复摆动的称为摇杆。 铰链四杆机构的基本形式 铰链四杆机构中可按两连架杆是否成为曲柄或摇杆分为三种基本形式: 1、曲柄摇杆机构 两连架杆中,若一为曲柄,另一个为摇杆,则称此机构为曲柄摇杆机构。 当曲柄为原动件,摇杆为从动件时,可将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动。例如雷达天线的调整机构。 当机构中摇杆为原动件时,则可将摇杆的往复摇摆,转变为曲柄的整周转动。例如缝纫机的踏板机构。 2、双曲柄机构 铰链四连杆机构中,若两连架杆均为曲柄,则此机构称为双曲柄机构。它可将原动曲柄的等速转动变换成从动曲柄的变速或等速转动。 如:惯性筛机构,当主动曲柄1等速转动时,从动曲柄3作
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