第一節 平麵機構的組成
一、基本內容
平麵運動副及其類型,平麵機構運動簡麵的繪製,平麵機構的自由度及計算自由度吋應注意的幾個問題,最後介紹如何由簡單機構組成複雜機構。
二、學習要求
1.掌握下列名詞概念:機器、機構、機械、零件、構件、運動副、自由度、約束、運動鏈、機架、主動件、從動件、平麵機構、複合鉸鏈、局部自由度。
2.能正確繪製一般平麵機構的運動簡麵。
三、學習指導
1.平麵機構運動,簡圖的繪製是本章的重點之一,因為運動簡圖是一種工程圖形語言,旨先要能看懂,其次要能正確繪製,但這也不容易,要結合今後有關章節的學習和實驗,逐步深入理解、正確運用,達到熟練準確,這是屬於工科大學生應通過的基本技能訓練。學習和掌握它不容易是因為實際構件的外形根據運動和空間位置的具體要求經過特殊的構型,運動副的結構也常常按某種需要作過較大的改形,而不易辨認,學習時要結合第三章平麵機構的演化,搞清了演化過程,再把它抽象成簡圖也就不難了。
平麵機構的自由度計算是本章的另一重點。計算自由度的目的在於探討運動鏈運動的可能性與確定性。設計機構,首先要求它能運動,其次是運動必須確定,即主動件數和運動鏈的自由度數必須相等,具備這兩個條件的運動鏈才能成為機構,所以機構就是具有確定相對運動的運動鏈。但運動鏈不一定都是機構。
計算運動鏈的自由度時,不能簡單套用公式。自由度計算式的使用是有條件的,它用於全部為轉動副或同時具有轉動副和移動副的運動鏈,而不能用於全移動副的運動鏈和帶有撓性件的運動鏈。再者公式沒有表明運動副的特殊組合及構件長的特殊配置問速,因此計算自由度時還應注意三個問題。
2.局部自由度,根據機構術語國家標準定義為“機構中不影響其輸出與輸入運動關係的個別構件的獨立運動自由度”,學習時必須從是否輸出運動關係來判斷是局部自由度,還是運動不確定。局部自由度在平麵機構中主要出現於有滾子、滾輪處,至於其它情況學習時必深究。
3.虛約束,虛約束較上述兩問題複雜,也較難分析。教材中所列五種情況,均與構件的相對尺寸密切相關,即虛約束出現於特定的幾何條件下其設置目的是為了保證運動的連續和改善受力狀況。第一,兩構件隻能形成一個有實際約束作用的運動副,如果構成的運動副不止一個,則隻取其中一個,其餘均為虛約束。第二,機構運動過程中,在兩構件上各有一點,這兩點之距始終保持不變,若將該兩點用附加件以兩個低聯接,則產生虛約束,其原因是:一個構件三個自由度,兩個低聯共4個約束,因多了一個約束的結果。計算機構自由度時,假想除去附加構件,及其參與構成的運動副。
一個複雜機構是在I級機構上依某種次序加上若幹個杆組而成。若作機構結構分析洽與此相反,即先從遠離主動件處開始拆杆組(這裏的遠離是對運動的主傳遞路線而言的),拆杆組的原則是剩下的構件和運動副仍能成為完整的機構。
四、複習思考題
1.機器與機構、零件與構件、高副與低副,有何區別?試舉例說明。
2.何謂運動副?轉動副、移動副和高副各約束掉哪些自由度?
3.何謂運動鏈?它與機構有何區別?
4.運動鏈能成為機構的條件是什麼?運動鏈中主動件數與自由度數不等時將產生什麼結果?
5.計算平麵機構自由度時應注意哪些問題?
6.何謂基本杆組?I級杆組有哪幾種形式?
7.作機構結構分析時,拆杆組的原則和方法是什麼?
8.高副低代要求滿足什麼條件?如何進行商副低代?