机原(八)

免费版 平面机构的结构分析1、如图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案，设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。

试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。

解 1）取比例尺l μ绘制其机构运动简图（图b ）。

2）分析其是否能实现设计意图。

图 a ） 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。

图 b ）3）提出修改方案（图c ）。

为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。

图 c1） 图 c2）2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。

图a ）解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F图 b ）解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F3、计算图示平面机构的自由度。

将其中的高副化为低副。

机构中的原动件用圆弧箭头表示。

3－1解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。

3－2解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度3－3 解3－3：9=n ，12=l p ，2=h p ，123=--=h l p p n F4、试计算图示精压机的自由度解：10=n ，15=l p ，0=h p 解：11=n ，17=l p ，0=h p13305232=⨯-+⨯='-'+'='n p p p h l 26310232=⨯-⨯='-'+'='n p p p h l0='F 0='FF p p p n F h l '-'-+-=)2(3 F p p p n F h l '-'-+-=)2(310)10152(103=--+⨯-⨯= 10)20172(113=--+⨯-⨯=（其中E 、D 及H 均为复合铰链） （其中C 、F 、K 均为复合铰链）5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。

二、机械运转过程的三个阶段
稳定运转阶段的状况有：
①匀速稳定运转：ω ＝常数
②周期变速稳定运转：ω(t)=ω(t+T) 注意:Wd = Wr
③非周期变速稳定运转


m
m
t
起动 稳定运转 停车
起动
稳定运转
t
停车
二、机械运转过程的三个阶段
阶段
名称
运动特征
功能关系
起 动
稳定 运转
停 车
角速度ω由零逐渐上升 至稳定运转时的平均角 速度ωm
为了求得简单易解的机械运动方程式，对于单自由度机械 系统可以先将其简化为一等效动力学模型，然后再据此列出其 运动方程式。
选1为等效构件，1为独立的广义坐标，改写公式
d{
12
2
[J1

J
S
2
(
2 1
)2

m2
(
vS2
1
)2

m3
(
v3
1
)2
]}

1[ M1

F3
(
v3
1
)]d
t
具有转动惯量的量纲 Je 具有力矩的量纲 Me
即： E
( M a'
a
d

Mr )d

1 2
J 2 a' a'

1 2
J
a
2 a
=0
这说明经过一个运动循环之后，机械又回复 到初始状态,其运转速度呈现周期性波动。
力矩所作功及动能变化:
Md Mr
ab c d E
e a' φ
φ ω
φ

HH
HH
(2) 催化剂吸附有机物分子，打开π键，成两点吸附的活性中
间体
R
R
R
R
CC
CC
H
H
H
H
(3) 活泼氢原子对活性中间体加成，产物脱附，向介质扩散
R
R
R
R
HH
CC
+
H
H
顺式加成 解吸
C
HH
C
HH
立体化学： 在环状烯烃化合物中，主要生产顺式产物。因为不饱和化合 物分子以空间效益较小的一面吸附到催化剂表面，与吸附在 催化剂表面的清进行顺式加成。
常见络合金属氢化物及其活性 氢化铝锂＞硼氢化锂＞硼氢化钠＞硼氢化 钾 ＞氰基硼氢化钠
使用上述还原剂的注意点
LiAlH4还原能力强，可还原醛、酮、 羧酸、酯、酰氯、酰胺、硝基化合物 、腈、卤代烃。无水条件
NaBH4是醛酮的专属还原剂。 不能与强酸接触 ，以免产生易燃，剧 毒的乙硼烷。
一、LiAlH4与二异丁基氢铝
O
LiAlH4
Et2O
CH2OH OH
2）羧酸及其衍生物的还原
C15H31COCl
LiAlH4 Et2O
C15H31CH2OH
CH2COOH
LiAlH4
Et2O
CH2CH2OH
CH2COOEt
LiAlH4
CH2CH2OH
以氢化锂铝还原酸酐，需经过醛酸的中间体，羰基较 羧基更容易被还原，因此在低温时，为防止羰基被进一步 还原，此时将反应终止可获得内酯；若升高温度则得到二 醇类为最终产物。
RCOR’
溶剂影响
O
H2,Pd Solvent
Solvent:

Ⅱ级机构
8.机构创新设计
例 试确定图示平面高副机构的级别（构件1为原动件）
Ⅱ级机构
8.机构创新设计
平面机构的结构分类
◆ 机构结构分类的依据：
根据机构中基本杆组的级别进行分类。
◆ II级机构
指机构中基本杆组的最高级别为II级的机构。
◆ III级机构 指机构中基本杆组的最高级别为III级组的机构。
◆Ⅰ级机构 只由机架和原动件组成的机构称为Ⅰ级的机构。 （杠杆机构、斜面机构）
机架和原动件与从动件组分开： 从动构件组自由度为零。
可以再拆成更简单的自由 度为零的杆组
◆基本杆组：把机构中最后不能再拆的自由度为零的构件组称为机构的基
本杆组。
8.机构创新设计
◆ 基本杆组的分类
对于全低副的杆组： n个构件、pl个低副
n和pl为整数 n=2,4,6…
F= 3n -2 pL = 0 或 n = (2/3 ) pL
8.机构创新设计
• （5）加工制造方便，经济成本低
• 尽可能选用低副机构，并且最好选用以转动副为主构成的 低副机构，
• 在保证使用条件的前提下，尽可能选用结构简单的机构； • 尽可能选用标准化、系列化、通用化的元器件。
8.机构创新设计
• （6）机器操纵方便、调整容易、安全耐用
• 在拟定机械运动方案时，应适当选一些开、停、离合、正反转、 刹车、手动等装置，可使操作方便，调整容易。
根据n的取值基本杆组分为以下几种情况：
（1）n=2, p l= 3 的 杆组：又叫Ⅱ级杆组 常见Ⅱ级杆组的形式为
8.机构创新设计
（2）n=4, pl = 6 的杆组，又叫 Ⅲ级杆组 特征为杆组中具有一个三副构件。
常见的三种形式为