机械设计基础总结

机械设计基础总结

第一章平面机构的自由度和速度分析

1.1 构件——独立的运动单元零件——独立的制造单元

运动副——两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的连接。

机构——由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统。

机器——由零件组成的执行机械运动的装置。

机器和机构统称为机械。构件是由一个或多个零件组成的。

机构与机器的区别：

机构只是一个构件系统，而机器除构件系统之外还包含电气，液压等其他装置；机构只用于传递运动和力，而机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量，物料，信息的功能。

1.2运动副——接触组成的仍能产生某些相对运动的联接。

运动副元素——直接接触的部分（点、线、面）运动副的分类：

1）按引入的约束数分有：

I级副（F=5）、II级副（F=4）、III级副（F=3）、IV级副（F=2）、V级副（F=1）。

2）按相对运动范围分有：

平面运动副——平面运动

空间运动副——空间运动

平面机构——全部由平面运动副组成的机构。

空间机构——至少含有一个空间运动副的机构

3）按运动副元素分有：

高副（）——点、线接触，应力高；低副（）——面接触，应力低

1.3机构：具有确定运动的运动链称为机构

机构的组成：机构＝机架＋原动件＋从动件

保证机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数称为机构的自由度。

24y

原动件＜自由度数目：不具有确定的相对运动。原动件＞自由度数目：机构中最弱的构件将损坏。1.5局部自由度：构件局部运动所产生的自由度。出现在加装滚子的场合，计算时应去掉Fp。

复合铰链——两个以上的构件在同一处以转动副相联。m个构件, 有m－1转动副

虚约束对机构的运动实际不起作用的约束。

计算自由度时应去掉虚约束。

出现场合：1两构件联接前后，联接点的轨迹重合，2.两构件构成多个移动副，且导路平行。 3.

两构件构成多个转动副，且同轴。4运动时，两构件上的两点距离始终不变。5.对运动不起作用的对称部分。如多个行星轮。6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。

1.6机构运动简图——用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形。

作用——1.表示机构的结构和运动情况。2.作为运动分析和动力分析的依据。

步骤：

1）运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；

2）测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面），绘制示意图。

3）按比例绘制运动简图。简图比例尺：μl =实际尺寸 m / 图上长度mm

4）检验机构是否满足运动确定的条件。

1.7 F=3n－(2Pl +Ph )

1.8速度瞬心

两个作平面运动构件上速度相同的一对重合点，在某一瞬时两构件相对于该点作相对转动，该点称瞬时速度中心。求法？

若机构中有n个构件，则∵每两个构件就有一个瞬心

∴根据排列组合有N＝n(n-1)/2

求法：1）直接观察法：适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬心位置。

2）三心定律：三个彼此作平面运动的构件共有三个瞬心，且它们位于同一条直线上。此法特别适用于两构件不直接相联的场合。

第二章平面连杆机构

2.1何谓平面连杆机构？它有何特点？能够实现哪些运动转换？

平面连杆机构是有若干构件用低副（转动副、移动副）连接组成的平面机构，又称平面低副机构。

①采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损

形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。

②改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。

③连杆曲线丰富。可满足不同要求。

若组成转动副的两构件能作整周相对运动，则称该转动副为整转副，否则称为摆动副。

2.2铰链四杆机构的基本形式，特性，生产中有何作用？哪些特性对工作不利？如何消除其影响？

曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构

1）曲柄摇杆机构

特征：曲柄＋摇杆

作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。

如雷达天线。

2）双曲柄机构

特征：两个曲柄

作用：将等速回转转变为等速或变速回转。

3）双摇杆机构

特征：两个摇杆

对工作不利的特性：

极位，死点位置：施加外力，利用构件自身惯性可以解决。

运动不确定性：当四个铰链中心处于同一直线上将出现运动不确定性。可以在主，从动曲柄上

错开一定角度再安装一组平行四边形机构来消

除运动不确定状态。

2.3四杆机构的演化形式有哪些？他们是通过什么

途径演化而来的？在工程上有哪些实际应用？（1）改变构件的形状和运动尺寸

曲柄摇杆机构，曲柄滑块机构，偏心曲柄滑块机构，对心曲柄滑块机构，双滑块机构，正弦机构。（2）改变运动副的尺寸

偏心轮机构

（3）选不同的构件为机架

曲柄滑块机构

导杆机构

2.4在铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么？

1最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。

2整转副是由最短杆与其临边组成

2.5铰链四杆机构的形式和尺寸之间关系如何？曲柄存在的条件：

曲柄存在的条件

1. 最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和称为杆长条件。

2.连架杆或机架之一为最短杆。

2.6四杆机构的极位和死点有何异同

在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，

)180/(21θω-︒=C C 1

1180+-︒=K K θ2212t C C V =121221t C C t C C =21t t =θθ-︒+︒=18018012

V V K =摇杆位于两个极限位置，简称极位。

摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有：γ＝0此时机构不能运动. 称此位置为：“死点” 死点要求是摇杆为主动件曲柄为从动件时的极位才是死点

2.7何谓行程速比系数K ？它描述了机构的什么特性？它与极位夹角有何关系？

当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C2D,置摆到C1D ，所花时间为t2 ,平均速度为V2 ,那么有：

显然t1>t2 v2>v1,摇杆的这种特性较急回运动。 称K 为行程速比系数，特性：K 值越大，急回性质越明显。

于极位夹角的关系式：

且θ越大，K 值越大，急回性质越明显

2.8存在急回特性的装置？什么情况下没有急回特性？

ω

θ/)180(2-︒=t