【原】機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，很難得看到這么詳細(xì)的資料了！

機(jī)械知網(wǎng) 2021-09-13

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第1章平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析

第一節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的組成

基本概念

1、平面機(jī)構(gòu)的定義：所有構(gòu)件都在互相平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)

2、自由度：

構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)個(gè)數(shù)
一個(gè)平面構(gòu)件有三個(gè)自由度，在空間內(nèi)，一個(gè)構(gòu)件有幾個(gè)自由度？

3、運(yùn)動(dòng)副：兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接

如：凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。

第二節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

平時(shí)觀察機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)形式時(shí)，不可能將復(fù)雜的機(jī)構(gòu)全部繪制下來(lái)觀看，應(yīng)該將不必要的零件去掉，用簡(jiǎn)單的線條表示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式：機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

步驟

1、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；
2、測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，選投影面（運(yùn)動(dòng)平面）；
3、按比例繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；簡(jiǎn)圖比例尺： μl =實(shí)際尺寸 m / 圖上長(zhǎng)度mm
4、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否滿足運(yùn)動(dòng)確定的條件。

舉例：繪制圖示顎式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

第三節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的自由度

一、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式

機(jī)構(gòu)的自由度保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目。

一個(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)
機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為
自由度=原動(dòng)件的個(gè)數(shù)
平面機(jī)構(gòu)的每個(gè)活動(dòng)構(gòu)件在未用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接之前，都有三個(gè)自由度

經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會(huì)有變化：

二、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)

1、復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)

2、局部自由度：與輸出件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度出現(xiàn)在加裝滾子的場(chǎng)合，計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉Fp

3、虛約束：對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉虛約束

第2章平面四桿機(jī)構(gòu)

第一節(jié) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性

1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu):兩連架桿中，一個(gè)為曲柄，而另一個(gè)為搖桿。
2）雙曲柄機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為曲柄。
3）雙搖桿機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為搖桿。

急回特性：

行程速比系數(shù)

K = 輸出件空回行程的平均速度輸出件工作行程的平均速度

θ=180°（K-1）/（K+1）

機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置

搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲柄兩次共線時(shí)，有:γ＝0

此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，稱此位置為：“死點(diǎn)”

避免措施：兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列，如火車輪機(jī)構(gòu);靠飛輪的慣性

第二節(jié) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件

平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副可能存在曲柄

整轉(zhuǎn)副存在的條件最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)≤其他兩桿長(zhǎng)度之和
整轉(zhuǎn)副是由最短桿（曲柄）與其鄰邊組成的

2.3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化

通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們知道在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，可根據(jù)兩連架桿是曲柄還是搖桿，把鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本形式——曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)，而后兩種可視為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)取不同構(gòu)件作為機(jī)架的演變。通過(guò)用移動(dòng)副取代回轉(zhuǎn)副、變更桿件長(zhǎng)度、變更機(jī)架和擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副等途徑，還可以得到鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的其他演化形式。下面我們分別用幾幅圖來(lái)說(shuō)明。

2.3.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

請(qǐng)看下圖所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

2.3.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化

1．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

見(jiàn)下圖的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化

2．搖塊機(jī)構(gòu)

見(jiàn)下所示的卡車車廂自動(dòng)翻轉(zhuǎn)卸料機(jī)構(gòu)。

3．定塊機(jī)構(gòu)

見(jiàn)下圖所示的抽水唧筒。

2.3.3 雙滑塊機(jī)構(gòu)

雙滑塊機(jī)構(gòu)：是具有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)。我們可以認(rèn)為是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)兩桿長(zhǎng)度趨于無(wú)窮大演化而成。

下圖所示的這種機(jī)構(gòu)中的兩種：

一種是從動(dòng)件3的位移與原動(dòng)件轉(zhuǎn)角的正切成正比，稱為正切機(jī)構(gòu)。
另外一種是從動(dòng)件3的位移與原動(dòng)件轉(zhuǎn)角的正弦成正比，稱為正弦機(jī)構(gòu)。

2.3.4 偏心輪機(jī)構(gòu)

.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)歸納起來(lái)主要有兩類問(wèn)題:：

1．按照給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（位置、速度、加速度）設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)；
2．按照給定軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。

平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法：

1、圖解法：直觀清晰
2、解析法：結(jié)果精確
3、實(shí)驗(yàn)法：簡(jiǎn)便易行

3.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類

3.1.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，主要由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成。凸輪通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件則按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律作間歇（或連續(xù)）直線往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。

請(qǐng)看下圖所示的內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪1以等角速度回轉(zhuǎn)，它的輪廓驅(qū)使從動(dòng)件（閥桿）按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律啟閉閥門(mén)。

內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)

上圖所示則是自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)。當(dāng)有凹槽的凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)槽中的滾子3，驅(qū)使從動(dòng)件2作往復(fù)移動(dòng)。凸輪每轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)件即從儲(chǔ)料器中推出一個(gè)毛坯送到加工位置。