【学习目标】
(1)了解平面机构的组成。 (2)掌握零件和构件的特点。 (3)掌握运动副的形式和符号。 (4)掌握机构中构件的分类。 (5)具备计算简单机构自由度的能力。 (6)具有绘制内燃机机构运动简图的能力。
1.1.1 机构简介
在日常生活和工作中所接触到的洗衣机、电冰箱、缝纫 机、汽车、机器人和起重机等都是机器。机器种类繁多,其 结构、功能各异,但从机器的组成来分析,它们有共同之处:
构要实现预期的运动传递和转换,必须使其运动具有可 能性和确定性。无相对运动的构件组合或无规则乱动的 运动链都不能实现预期的运动传递和变换。将运动链的 一个构件固定为机架,当运动链中一个或几个主动件位 置确定时,其他从动件的位置也随之确定,则称机构具 有确定的相对运动。那么究竟取一个还是几个构件做主 动件,取决于机构的自由度。机构的自由度就是机构具 有的独立运动的数目。因此,平面机构具有确定运动的 充分必要条件为:机构的自由度大于0,且机构的主动 件数目等于机构的自由度。
F 3n 2 pL pH (1-1)
式中,F为运动链的自由度;N为活动构件的数目;PL为 低副的数目;PH为高副的数目。
由式(1-1)可知,机构自由度F取决于活动构件的数目以及 运动副的性质和数目。 如图1-11所示桁架的自由度为F=3N-2PL-PH=3×3-2×3 -0=0,它的各杆件之间不可能产生相对运动。 如图1-12所示五杆铰链机构自由度为F=3N-2PL-PH=3×4 -2×5-0=2,原动件数小于机构自由度数,机构运动不确 定,表现为任意乱动。
例1.1绘制如图1-8所示内燃机的机构运动简图。 解:(1)曲柄滑块机构: ①由于气缸1与内燃机机体可视为固连,故对整个机构而言是 相对静止的固定件,即为机架;活塞2在燃气的推动下运动, 是主动件;其余的构件是从动件。 ②活塞2与其气缸1之间的相对运动是移动,从而构成移动副; 活塞2与连杆3、连杆3与曲轴4以及曲轴4与机体之间的相对运 动是转动,所以都构成转动副。上述四个构件中,用了一个 移动副和三个转动副,从固定件开始,经主动件到从动件沿 运动传递路线按顺序相连,又回到固定件,从而形成一个独 立的封闭构件组合体,即组成一个独立的机构,称为曲柄滑 块机构。 ③选择平行于曲柄滑块机构的运动平面作为视图平面。 ④当活塞2(主动件)相对气缸1的位置确定后,选取适当的比 例尺用规定的构件和运动副的符号,可绘制出机构的运动简 图。