机械设计中常用结构汇总
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机械设计常用机构在机械设计中,机构是指由连接在一起的零件和它们之间的相对运动所组成的系统。
机构在机械设计中扮演着非常重要的角色,可以实现不同的功能和动力传递。
下面是一些常用的机构及其应用。
1.转动副:转动副是最简单的机构之一,用于实现两个零件之间的转动运动。
常见的转动副包括轴承、联轴器和齿轮等。
例如,轴承可以在旋转部件之间提供支撑和摩擦减小的功能,联轴器可以将两个轴连接在一起,齿轮可以将动力从一个轴传递到另一个轴。
2.平动副:平动副用于实现两个零件之间的直线运动。
常见的平动副包括直线导轨、滑块和斜块等。
例如,直线导轨可以提供平稳的直线运动,滑块可以在导轨上滑动,斜块可以将旋转运动转化为直线运动。
3.回转副:回转副用于实现一个零件相对于另一个零件的回转运动。
常见的回转副包括轴承、转轴和连杆等。
例如,轴承可以使一个零件在另一个零件上旋转,转轴可以将动力从一个零件传递到另一个零件,连杆可以将旋转运动转化为回转运动或直线运动。
4.正交副:正交副用于实现两个零件之间的相对平行移动。
常见的正交副包括齿轮、链条和齿条等。
例如,齿轮可以将动力从一个轴传递到另一个轴,并实现平行移动,链条可以在两个轮齿之间传递动力,齿条可以将旋转运动转化为直线运动。
5.万向节副:万向节副用于实现两个轴相互呈角度的任意转动。
常见的万向节副包括万向节和万向轴等。
例如,万向节可以使两个轴相互呈任意角度转动,万向轴可以将动力从一个任意角度的轴传递到另一个任意角度的轴。
除了以上介绍的机构,还有许多其他常用的机构,如滚珠丝杠副、曲柄滑块副、连杆机构等。
这些机构在不同的机械设计中扮演着不同的角色,用于实现各种功能和动力传递。
机械设计师在设计机构时需要考虑诸如结构复杂度、运动精度、可靠性和适应性等因素,并根据具体应用需求选择适合的机构。
八种常用机械结构一、简单机构简单机构是机械工程中最基本的机构之一,它由两个或多个刚性零件通过铰链连接而成。
常见的简单机构有杠杆、曲柄连杆机构和齿轮传动机构。
杠杆是一种由固定支点连接的刚性杆件组成的机构,它可以用来放大力量或改变力的方向。
常见的杠杆有一级杠杆、二级杠杆和三级杠杆,它们的力量放大倍数依次递增。
杠杆在物理学中有着广泛的应用,比如撬动重物、刷牙时使用的牙刷等。
曲柄连杆机构是由一个曲柄和一个连杆构成的机构,它可以将旋转运动转换为往复运动。
曲柄连杆机构被广泛应用于内燃机、蒸汽机等发动机中,将活塞的往复运动转换为输出轴的旋转运动。
齿轮传动机构是利用齿轮之间的啮合传递动力和运动的机构。
它有许多种形式,如齿轮副、链轮副等。
齿轮传动机构具有传动效率高、传递功率大、传动稳定等优点,广泛应用于各种机械设备中。
二、滑块机构滑块机构是由滑块和导轨组成的机构,它可以将旋转运动转换为往复运动或直线运动。
滑块机构常用于各种工具和机械设备中,如冲床、拉床等。
滑块机构的运动规律可以通过几何分析和运动学计算来确定,为机械设计提供了重要的理论依据。
三、减速机构减速机构是一种将高速运动转换为低速运动的机构,常用于各种机械设备中。
减速机构的主要作用是减小输出轴的转速,增加输出轴的扭矩。
常见的减速机构有齿轮减速机、带传动减速机等。
齿轮减速机是利用齿轮的啮合传递动力和运动的机构,通过改变齿轮的大小和齿数比例来实现减速。
齿轮减速机具有结构简单、传动效率高、传递功率大等优点,在工业生产中得到广泛应用。
带传动减速机是利用带传动的原理来实现减速的机构,通过改变带轮的直径比例来改变传动比,从而实现减速。
带传动减速机具有传动平稳、噪音小、维护方便等优点,广泛应用于各种机械设备中。
四、连杆机构连杆机构是由连杆和铰链组成的机构,它可以将旋转运动转换为往复运动或直线运动。
连杆机构被广泛应用于各种机械设备中,如汽车发动机、机床等。
连杆机构的运动规律可以通过几何分析和运动学计算来确定,为机械设计提供了重要的理论依据。
机械原理机构
机械原理机构是机械设备中起到传递和转换动力的组成部分。
它由各种机械元件按照一定的方式组合而成,可实现物体的运动和力的传递等功能。
机械原理机构的设计需要考虑机械元件的尺寸、形状、材料等因素,以确保机构的稳定性、合理性和可靠性。
在机械原理机构的设计中,需要了解机械元件的运动和力学原理。
例如,常见的机械原理机构有齿轮传动、连杆机构、凸轮机构等。
这些机构根据其特定的设计原理,可以实现不同的功能和运动方式。
齿轮传动是一种常见的机械原理机构,它由多个齿轮组成,通过齿轮之间的啮合来传递动力和运动。
在设计齿轮传动时,需要考虑齿轮的齿数、模数、压力角等参数,以确保传动的平稳和高效。
连杆机构是利用连杆的运动实现力的传递和转换的机械原理机构。
它由杆件和连接件组成,通过杆件的运动来实现力的传递和转换。
在设计连杆机构时,需要考虑连杆的长度、角度等参数,以确保机构的运动平稳和力的传递可靠。
凸轮机构是利用凸轮的运动实现力的传递和运动的机械原理机构。
它由凸轮、从动件和驱动件组成,通过凸轮的运动来驱动从动件的运动。
在设计凸轮机构时,需要考虑凸轮的轮廓、凸轮轴的转动方式等参数,以确保机构的运动轨迹准确和从动件的运动稳定。
除了以上三种常见的机械原理机构,还有许多其他类型的机构,如滑块机构、曲柄机构等。
每种机构都有其特定的设计原理和应用领域,可以根据具体的需求选择合适的机构进行设计和应用。
在机械工程设计中,机械原理机构是非常重要的组成部分,它的设计和选择直接关系到机械设备的性能和使用效果。
因此,对于机械工程师来说,掌握和理解机械原理机构的原理和设计方法是非常重要的。
机械设计常用机构机械设计是一门综合性的学科,涉及到各种各样的机构和装置。
在机械设计中,机构是非常重要的一部分,它负责传递和转换力、运动和能量,从而实现机械装置的各项功能。
在机械设计中,常用的机构有很多种。
这些机构可以根据其功能、结构和运动特性进行分类和归纳。
下面,我将对一些常用的机构进行介绍。
一、连杆机构连杆机构是机械设计中最基本也是最常用的一种机构。
它由杆件和关节组成,通过杆件的连接和关节的运动,实现力和运动的传递。
连杆机构广泛应用于各种机械装置中,如汽车发动机的连杆机构、拉杆机构等。
二、齿轮机构齿轮机构是一种通过齿轮的相互啮合来传递运动和力的机构。
齿轮机构具有传动比恒定、传递力矩大、传递效率高等特点,广泛应用于各种传动装置中,如汽车变速器、机床传动等。
三、减速机构减速机构主要通过齿轮、皮带等传动元件将输入的高速运动转换为输出的低速运动。
减速机构在机械设计中非常常见,用于满足不同场合的运动速度要求。
四、滑块机构滑块机构是一种通过滑块在导轨上做直线运动来实现运动转换和力传递的机构。
滑块机构广泛应用于各种机械装置中,如工具机的进给机构、压力机的传动机构等。
五、摆线机构摆线机构是一种通过连杆和摆线来实现直线运动的机构。
它通过摆线的特殊形状和连杆的运动,将旋转运动转换为直线运动,广泛应用于各种机械装置中,如剪切机的摆线滑块机构、织机上纬缸的摆线机构等。
六、万向节机构万向节机构是一种通过球面和容器来实现输动与变动传动的机构。
它具有结构简单、运动灵活等优点,广泛应用于汽车、船舶和航空等领域。
以上介绍的只是机械设计中的一小部分常用机构,还有很多其他的机构在实际设计中也扮演着重要的角色。
在进行机械设计时,我们需要根据具体的应用要求和设计目标选择合适的机构,合理地组合和运用这些机构,以实现设计的目的。
总结起来,机械设计中常用的机构有连杆机构、齿轮机构、减速机构、滑块机构、摆线机构和万向节机构等。
这些机构在机械装置中起着重要的作用,通过它们的运动和力传递,实现了各种功能和要求。
机械设计经常用到的结构设计1.轴套类零件这类零件一样有轴、衬套等零件,在视图表达时,只要画出一个差不多视图再加上适当的断面图和尺寸标注,就能够把它的要紧形状特点以及局部结构表达出来了。
为了便于加工时看图,轴线一样按水平放置进行投影,最好选择轴线为侧垂线的位置。
在标注轴套类零件的尺寸时,常以它的轴线作为径向尺寸基准。
由此注出图中所示的Ф14 、Ф11〔见A-A断面〕等。
如此就把设计上的要求和加工时的工艺基准〔轴类零件在车床上加工时,两端用顶针顶住轴的中心孔〕统一起来了。
而长度方向的基准常选用重要的端面、接触面〔轴肩〕或加工面等。
如图中所示的表面粗糙度为Ra6.3的右轴肩,被选为长度方向的要紧尺寸基准,由此注出13、28、1.5和26.5等尺寸;再以右轴端为长度方向的辅助基,从而标注出轴的总长96。
2.盘盖类零件这类零件的差不多形状是扁平的盘状,一样有端盖、阀盖、齿轮等零件,它们的要紧结构大体上有回转体,通常还带有各种形状的凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构。
在视图选择时,一样选择过对称面或回转轴线的剖视图作主视图,同时还需增加适当的其它视图〔如左视图、右视图或俯视图〕把零件的外形和均布结构表达出来。
如图中所示就增加了一个左视图,以表达带圆角的方形凸缘和四个均布的通孔。
在标注盘盖类零件的尺寸时,通常选用通过轴孔的轴线作为径向尺寸基准,长度方向的要紧尺寸基准常选用重要的端面。
3.叉架类零件这类零件一样有拨叉、连杆、支座等零件。
由于它们的加工位置多变,在选择主视图时,要紧考虑工作位置和形状特点。
对其它视图的选择,常常需要两个或两个以上的差不多视图,同时还要用适当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。
踏脚座零件图中所示视图选择表达方案精练、清晰关于表达轴承和肋的宽度来说,右视图是没有必要的,而关于T字形肋,采纳剖面比较合适。
在标注叉架类零件的尺寸时,通常选用安装基面或零件的对称面作为尺寸基准。
尺寸标注方法参见图。
机械设计知识大全1.轴套类零件这类零件一般有轴、衬套等零件,在视图表达时,只要画出一个基本视图再加上适当的断面图和尺寸标注,就可以把它的主要形状特征以及局部结构表达出来了。
为了便于加工时看图,轴线一般按水平放置进行投影,最好选择轴线为侧垂线的位置。
在标注轴套类零件的尺寸时,常以它的轴线作为径向尺寸基准。
这样就把设计上的要求和加工时的工艺基准(轴类零件在车床上加工时,两端用顶针顶住轴的中心孔)统一起来了。
而长度方向的基准常选用重要的端面、接触面(轴肩)或加工面等。
2.盘盖类零件这类零件的基本形状是扁平的盘状,一般有端盖、阀盖、齿轮等零件,它们的主要结构大体上有回转体,通常还带有各种形状的凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构。
在视图选择时,一般选择过对称面或回转轴线的剖视图作主视图,同时还需增加适当的其它视图(如左视图、右视图或俯视图)把零件的外形和均布结构表达出来。
在标注盘盖类零件的尺寸时,通常选用通过轴孔的轴线作为径向尺寸基准,长度方向的主要尺寸基准常选用重要的端面。
3.叉架类零件这类零件一般有拨叉、连杆、支座等零件。
由于它们的加工位置多变,在选择主视图时,主要考虑工作位置和形状特征。
对其它视图的选择,常常需要两个或两个以上的基本视图,并且还要用适当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。
在标注叉架类零件的尺寸时,通常选用安装基面或零件的对称面作为尺寸基准。
4.箱体类零件一般来说,这类零件的形状、结构比前面三类零件复杂,而且加工位置的变化更多。
这类零件一般有阀体、泵体、减速器箱体等零件。
在选择主视图时,主要考虑工作位置和形状特征。
选用其它视图时,应根据实际情况采用适当的剖视、断面、局部视图和斜视图等多种辅助视图,以清晰地表达零件的内外结构。
在标注尺寸方面,通常选用设计上要求的轴线、重要的安装面、接触面(或加工面)、箱体某些主要结构的对称面(宽度、长度)等作为尺寸基准。
对于箱体上需要切削加工的部分,应尽可能按便于加工和检验的要求来标注尺寸。
机械设计都要用到的1.轴套类零件这类零件一般有轴、衬套等零件,在视图表达时,只要画出一个基本视图再加上适当的断面图和尺寸标注,就可以把它的主要形状特征以及局部结构表达出来了。
为了便于加工时看图,轴线一般按水平放置进行投影,最好选择轴线为侧垂线的位置。
在标注轴套类零件的尺寸时,常以它的轴线作为径向尺寸基准。
由此注出图中所示的Ф14 、Ф11(见A-A断面)等。
这样就把设计上的要求和加工时的工艺基准(轴类零件在车床上加工时,两端用顶针顶住轴的中心孔)统一起来了。
而长度方向的基准常选用重要的端面、接触面(轴肩)或加工面等。
如图中所示的表面粗糙度为Ra6.3的右轴肩,被选为长度方向的主要尺寸基准,由此注出13、28、1.5和26.5等尺寸;再以右轴端为长度方向的辅助基,从而标注出轴的总长96。
2.盘盖类零件这类零件的基本形状是扁平的盘状,一般有端盖、阀盖、齿轮等零件,它们的主要结构大体上有回转体,通常还带有各种形状的凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构。
在视图选择时,一般选择过对称面或回转轴线的剖视图作主视图,同时还需增加适当的其它视图(如左视图、右视图或俯视图)把零件的外形和均布结构表达出来。
如图中所示就增加了一个左视图,以表达带圆角的方形凸缘和四个均布的通孔。
在标注盘盖类零件的尺寸时,通常选用通过轴孔的轴线作为径向尺寸基准,长度方向的主要尺寸基准常选用重要的端面。
3.叉架类零件这类零件一般有拨叉、连杆、支座等零件。
由于它们的加工位置多变,在选择主视图时,主要考虑工作位置和形状特征。
对其它视图的选择,常常需要两个或两个以上的基本视图,并且还要用适当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。
踏脚座零件图中所示视图选择表达方案精练、清晰对于表达轴承和肋的宽度来说,右视图是没有必要的,而对于T字形肋,采用剖面比较合适。
在标注叉架类零件的尺寸时,通常选用安装基面或零件的对称面作为尺寸基准。
尺寸标注方法参见图。
机械常用连接结构1. 引言机械连接结构是指机械工程中常用的用于连接和固定机械零件的结构。
在机械设计和制造中,连接结构是至关重要的,它们能够确保机械零件在运动和负载下的稳定性和可靠性。
本文将介绍几种常用的机械连接结构,包括螺纹连接、键槽连接、销连接和焊接连接。
2. 螺纹连接螺纹连接是一种常见的连接方式,它通过利用螺纹副的互锁特性来固定和连接两个零件。
螺纹连接具有简单、可靠的特点,在机械设计中得到广泛应用。
常见的螺纹连接方式包括螺纹螺栓和螺母连接、螺纹销连接等。
2.1 螺纹螺栓和螺母连接螺纹螺栓和螺母连接是一种常用的固定和连接机械零件的方式。
它由螺纹螺栓和螺母组成,螺纹螺栓通常具有外螺纹,螺母具有内螺纹,通过螺纹螺栓在螺母中的旋转以实现连接。
这种连接方式具有拆装方便、可重复使用的优点,适用于需要经常拆卸和维修的机械设备。
2.2 螺纹销连接螺纹销连接是一种通过螺纹销固定和连接机械零件的方式。
它由具有外螺纹的螺纹销和具有内螺纹的螺母组成。
螺纹销连接具有结构简单、拆装方便的特点,广泛应用于各种机械设备的连接。
3. 键槽连接键槽连接是一种常见的连接方式,它是通过在机械零件上进行键槽切割和键的安装来实现连接。
键槽连接具有连接紧固、传递转矩的特点,常用于连接轴与轮毂、轴与键、轴与联轴器等。
键槽连接的优点是具有强度高、刚性好的特点,可以实现很高的转矩传递,适用于需要承受大转矩的机械零件连接。
然而,键槽连接也存在一些缺点,例如加工复杂、精度要求高等。
4. 销连接销连接是一种常见的连接方式,它通过在机械零件上安装销来实现连接。
销连接具有结构简单、连接可靠的特点,常用于连接轴与轮、轴与套、轴与联轴器等。
销连接的优点是结构简单、拆装方便,适用于对连接要求不高的机械零件。
然而,销连接也有一些局限性,例如不能承受大转矩、不适用于高速旋转等情况。
5. 焊接连接焊接连接是一种常用的固定和连接机械零件的方式,它通过将两个零件在一起进行加热、熔化并冷却来实现连接。
产品结构常用机构一、螺纹连接螺纹连接是一种常见的产品结构机构,它通过螺纹的嵌合来实现零部件的连接。
螺纹连接具有结构简单、拆装方便、可靠性高等优点,广泛应用于各种机械设备中。
二、键连接键连接是一种通过键的嵌入来实现零部件连接的结构机构。
键连接常用于轴与轮、轴与轴套之间的连接,具有传递力矩大、结构紧凑等优点。
三、销连接销连接是一种通过销的嵌入来实现零部件连接的结构机构。
销连接常用于轴与孔之间的连接,具有结构简单、装拆方便等特点。
四、齿轮传动齿轮传动是一种通过齿轮的啮合来实现转动传递的结构机构。
齿轮传动具有传递力矩大、传动效率高等优点,广泛应用于各种机械设备中。
五、链传动链传动是一种通过链条的传动来实现转动传递的结构机构。
链传动具有传递力矩大、传动平稳等优点,广泛应用于各种机械设备中。
六、皮带传动皮带传动是一种通过皮带的传动来实现转动传递的结构机构。
皮带传动具有传递力矩大、传动平稳、噪音小等优点,广泛应用于各种机械设备中。
七、滑动轴承滑动轴承是一种通过滑动摩擦来实现零部件支撑和转动的结构机构。
滑动轴承具有结构简单、摩擦损失小等优点,广泛应用于各种机械设备中。
八、滚动轴承滚动轴承是一种通过滚动摩擦来实现零部件支撑和转动的结构机构。
滚动轴承具有承载能力大、摩擦损失小等优点,广泛应用于各种机械设备中。
以上是一些常见的产品结构机构,它们在实际应用中发挥着重要的作用。
了解这些机构的特点和应用领域,对于产品设计和制造过程具有重要的指导意义。
在实际应用中,我们可以根据需要选择合适的结构机构,以实现产品的功能要求和性能目标。
希望本文对大家了解产品结构机构有所帮助。
机械设计中的结构要素基本要求和规则
结构要素:
1、外形结构:外形结构是指机械设备的外形特征,包括机架结构、
支撑结构、仪器安装结构以及连接件结构等。
2、动力系统:动力系统是指传动裸件的结构和装配要求,包括电动机、减速机、皮带轮、齿轮等。
3、空气动力系统:空气动力系统是指需要利用空气流动或空气膨胀
来驱动机构的部件和组件,例如气动缸、气动蝶阀、气动球阀等。
4、液压动力系统:液压动力系统是指液压系统用于传递和传动力的
部件和组件,包括液压缸、液压头部、液压阀门、液压蝶阀、液压球阀、
液压减速机等。
5、控制系统:控制系统是指机械系统的自动控制部件,包括传感器、变频器、控制器、操作面板等。
6、连接件:连接件是机械系统中的一个重要组成部分,它将机械系
统的不同部件连接在一起,包括螺栓、螺母、垫圈、垫片等。
基本要求:
1、机械设计要满足力学、抗震、抗冲击、抗疲劳、抗温度、耐腐蚀
等基本要求;
2、结构紧凑,重量轻,体积小,安装方便;
3、传动系统结构简单,工作可靠,运转平稳,能耗低;。
第4章常用机构4.1 平面连杆机构4.1.1 平面连杆机构的组成我们将机构中所有构件都在一平面或相互平行的平面内运动的机构称为平面机构。
1、构件的自由度如图4-1所示,一个在平面内自由运动的构件,有沿X轴移动,沿y轴移动或绕A点转动三种运动可能性。
我们把构件作独立运动的可能性称为构件的“自由度”。
所以,一个在平面自由运动的构件有三个自由度。
可用如图4-1所示的三个独立的运动参数x、y、θ表示。
2、运动副和约束平面机构中每个构件都不是自由构件,而是以一定的方式与其他构件组成动联接。
这种使两构件直接接触并能产生一定运动的联接,称为运动副。
两构件组成运动副后,就限制了两构件间的部分相对运动,运动副对于构件间相对运动的这种限制称为约束。
机构就是由若干构件和若干运动副组合而成的,因此运动副也是组成机构的主要要素。
两构件组成的运动副,不外乎是通过点、线、面接触来实现的。
根据组成运动副的两构件之间的接触形式,运动副可分为低副和高副。
(1)低副两构件以面接触形成的运动副称为低副。
按它们之间的相对运动是转动还是移动,低副又可分为转动副和移动副。
①转动副组成运动副的两构件之间只能绕某一轴线作相对转动的运动副。
通常转动副的具体结构形式是用铰链连接,即由圆柱销和销孔所构成的转动副,如图4-2(a)所示。
②移动副组成运动副的两构件只能作相对直线移动的运动副,如图4-2(b)所示。
由上述可知,平面机构中的低副引入了两个约束,仅保留了构件的一个自由度。
因转动副和移动副都是面接触,接触面压强低,称为低副。
我们将由若干构件用低副连接组成的机构称为平面连杆机构,也称低副机构。
由于低副是面接触,压强低,磨损量小,而且接触面是圆柱面和平面,制造简便,且易获得较高的制造精度。
此外,这类机构容易实现转动、移动等基本的运动形式及转换,因而是在一般机械和仪器中应用广泛。
平面连杆机构也有其缺点:低副中的间隙不易消除,引起运动误差,且不易精确地实现复杂的运动规律。
(2)高副两构件以点或线接触形成的运动副称为高副,如图4-3所示。
这类运动副因为接触部位是点或线接触,接触部位压强高,故称为高副。
3、构件分类机构中的构件可分为三类。
(1)机架它是机构中视作固定不动的构件,起支撑其他活动构件的作用。
(2)原动件它是机构中接受外部给定运动规律的活动构件。
(3)从动件它是机构中的随原动件运动的活动构件。
4.1.2平面机构的运动简图为方便对机构进行分析,可以撇开机构匮与运动无关的因素(如构件的形状、组成构件的零件数目、运动副的具体结构等),用简单线条和符号表示构件和运动副,并按一定比例定出各运动副的位置,以简图表示出机构各构件间相对运动关系,这种简图为机构运动简图。
它是表示机构运动特征的一种工程用图)1、常用运动副的符号(如图4-4)2、构件的表示法不管构件形状如何,都用简单线条表示,带短线的线条表示机架,如图4-5(b)、(c)、(e)所示。
如图4-6(a)所示表示能组成两转动副的构件,图4-6(b)所示表示组成一个转动副和一个移动副的构件;如图4-6(c)、(d)所示表示能组成三个转动副的构件。
3、绘制机构运动简图的方法在绘制机构运动简图时,首先必须分析该机构的实际构造和运动情况,分清机构中的主动件和从动件;然后从主动件开始,顺着运动传递路线,仔细分析各构件之间的相对运动情况;从而确定组成该机构的构件数、运动副数及性质。
并按一定的比例,用特定的符号,正确绘制出机构运动简图。
下面以如图4-7所示颚式破碎机为例,说明绘制机构运动简图的步骤。
(1)分析机构,确定构件的相对运动如图4-7(a)所示颚式破碎机中,运动由皮带轮5输入,通过偏心轴2带动活动颚3及摇杆4运动,构件1为机架,起支撑作用。
结构上,皮带轮5和偏心轴2可以看做一个构件,其作用是将外部输入的旋转运动转变成偏心2绕A点旋转运动。
活动颚板2工作时可绕偏心轴2的几何中心B点相对转动,摇杆4在C、D两点分别与活动颚板3的机架通过铰链连接。
(2)确定所有运动副的类型和数目从上述运动分析及图中可以看出,偏心轴为主动构件,活动颚板、摇杆为从动件,机架为固定构件。
各构件间均用转动副(共4个铰链)连接。
(3)测量各运动副的相对位置尺寸逐一测量出四个运动副中心A与B、B与C、C与D、D与A之间的和长度LAB、LBC、LCD、LDA。
(4)选定比例尺,用规定符号绘制运动简图根据测量出的各运动副的位置尺寸,选择恰当的视图方向,选定合适的绘图比例,给出各运动副的位置,并用规定的符号和线条绘出各构件。
(5)标明机架、构件序号、原动件、绘图比例等得到机构运动简图[如图4-7(b)]。
4.1.3平面机构的自由度1、平面机构自由度的计算平面机构自由度就是该机构所具有的独立运动数目。
平面机构自由度与组成机构的构件数目、运动副的数目及运动副的性质有关。
在平面机构中,每个平面低副(转动副、移动副)引入两个约束,使构件失去两个自由度,保留一个自由度;而每个平面高副(齿轮副、凸轮副等)引入一个约束,使构件失去一个自由度,保留两个自由度。
如果一个平面机构中含含有N 个活动构件(机架为参考坐标系,相对固定而不计),未用运动副联接之前,这些活动构件的自由度总数为3N 。
当各构件用运动副连接起来之后,由于运动副引入的约束使构件的自由度减少。
若机构中P L 个低副和P H 个高副。
则所有运动副引入的约束数为2P L +P H 。
因此,自由度的计算可用活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数。
基机构的自由度用F 表示,则有:F =3N -(2P L +P H )=3N -2P L -P H (4-1)例4-1试计算图4-8所示四个平面机构的自由度解 图4-8(a )的自由度:图中除机架以外的活动构件数为2,转动副数为3,没有高副,由式(4-1)得:F =3N -2P L -P H =3×2-2×3-0=0该机构自由度为0,不能运动。
图4-8(b )自由度:图中除机架以外的活动构件数为3,转动副数为4,没有高副,由式(4-1)得:F=3N-2PL -PH=3×3-2×4-0=1该机构自由度为1,具有确定的相对运动。
图4-8(c)自由度:图中除机架以外的活动构件数为3,转动副数为5,没有高副,由式(4-1)得:F=3N-2PL -PH=3×3-2×5-0=-1该机构自由度为-1,不能运动。
图4-8(d)自由度:图中除机架以外的活动构件数为4,转动副数为5,没有高副,由式(4-1)得:F=3N-2PL -PH=3×4-2×5-0=2该机构自由度为2,原动件数为1,没有确定的相对运动(乱动)例4-2试计算如图4-7(b)所示叶、颚式破碎机的机构自由度。
解图4-7(b)中,除机架以外的活动构件数为3,转动副数为4,没有高副,由式(4-1)得:F=3N-2PL -PH=3×3-2×4-0=1该机构自由度为1,原动件数为1,具有确定的相对运动。
2、机构具有确定相对运动的条件由以上分析和计算可知,如果机构的自由度等于或小于零,所有构件就不能运动,因此,就构不成机构(称为刚性桁架)。
当机构自由度大于零时,如果机构自由等于原动件数,机构具有确定的相对运动;如果机构自由数大于原动件数,机构运动不确定。
因此,机构具有确定的相对运动的充分必要条件:机构的自由度必须大于零,且原动件的数目必须等于机构自由度数,即:机构的原动件数=机构的自由度>0。
3、机构自由度计算中几种特殊情况的处理(1)复合铰链如图4-9(a)所示,A处的符号容易被误认为是一个转动副,若观察它的侧视图,如图4-9(b )所示,则可以看出构件1、2、3在A 处构成了两个同轴的转动副。
这种由三个或以上构件在同一处组成转动副,即为复合铰链。
在计算机构自由度时,复合铰链处的转动副数目应为该处汇交的构件数减1。
例4-3试计算如图4-10所示机构的自由度。
解图4-10中除机架外有5个活动构件(4个杆件和1个滑块),A 、B 、C 、D 、E 共4个简单铰链,应计2个铰链,故共有铰链6个,1个移动副,即P L =7,高副数P H =0。
运用式(4-1)计算机构自由度得:F =3N -2P L -P H =3×5-2×7-0=1该机构有1个自由度,原动件数为1,该机构具有确定的相对运动。
(2)局部自由度机构中某些构件所具有的局部运动,并不影响整个机构运动的自由度。
如图4-11(a )所示,构件3是滚子,它能绕C 点作独立的运动,不论该滚子是否转动,转快或转慢,都不影响整个机构的运动。
这种不影响整个机构运动的、局部的独立运动,称为局部自由度。
在计算机构自由度时,应将滚子3与杆2看成是固定在一起的一个构件,如图4-11(b )所示,不计滚子与杆2间的转动副。
而滚子的作用仅仅是将B 处的滑动磨擦变为滚动磨擦,减少功率损耗,降低磨损。
(3)虚约束在机构中与其他约束重复而不起限制运动作用的约束称为虚约束。
在计算机构自由度时,应当去除不计。
如图4-12所示为机车车轮联动机构。
在此机构中AB 、CD 、EF 三个构件相互平行且长度相等:L AB =L CD =L EF ,L BC =L AD ,L CE =L DF ,按前述机构自由度的计算方法,此机构中N=4,PL =6、PH=0。
机构自由度为:F=3N-2PL -PH=3×4-2×6-0=0这表明该机构不能运动,显然与实际情况不符。
进一步分析可知,机构中的运动轨迹有重叠现象。
因为如果去掉构件4(转动副E、F也不再存在)当原动件1转动时,构件3上E点的轨迹是不变的。
因此,构件4及转动副E、F是否存在对于整个机构的运动并无影响。
也就是说,机构中加入构件4及转动副E、F后,虽然使机构增加了一个约束,但此约束并不起限制机构运动的作用,所以是虚约束。
因此,在计算机构自由度时应除去构件4和转动副E、F。
此时机构中N=3,PL=4、PH=0,则机构实际自由度为:F=3N-2PL -PH=3×3-2×4-0=1由此可知,当机构中存在虚约束时,其消防办法是将含有约束的构件及其组成的运动副去掉。
平面机构的虚约束常出现于下列情况中:(1)被联接件上点的轨迹与机构上联接点的轨迹重合时,这种联接将出现虚约束,如图4-12所示。
(2)机构运动时,如果两构件上两点间距离始终保持不变,将此两点用构件和运动副联接,则会带进虚约束,如图4-13所示的A、B两点。
(3)如果两个构件组成的移动副如图4-14(a)所示相互平行,或两个构件组成多个轴线重合的转动副时,如图4-14(b)所示,只需考虑其中一处,其余各处带进的约束均为虚约束。