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低副机构型综合举例:利用F1C-2运动链与连杆的结合实现

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:例5-2 利用第3章表3-3中的F1C-2运动链112-112,对具有一个移动副为执行构件的低副机构进行型综合。因此在运动链进行机构型综合时,为得到较低级别的机构以使机构分析简化,一般选择元数较高的连杆作为机架比较适合。图5-7 F1E-1运动链的机构型综合a)F1E-1运动链 b)二元连杆转化为齿轮副 c)二元连杆转化为凸轮副例5-4 要求用凸轮来控制机构使质量M按给定的行程H作往复运动。

低副机构型综合举例:利用F1C-2运动链与连杆的结合实现

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图5-5 导杆机构

a)摆动导杆机构 b)转动导杆机构

应该强调指出,该机构型综合方法本身并不会自动提供一个关于机械装置的可行方案,它只能在创造性型综合中对激发各种设想起有帮助的指导作用。首先必须选择较为合适的运动链,从实用角度看结构简单是优良设计的一条基本原则。因此应首先考虑最简单的运动链,只有证明其不能满足预期要求时才可增加运动链的复杂性。另外根据实际要求,如果在运动链转化为机构后存在无功能的结构部分,则将是一个坏设想,应予以摒弃。在由运动链进行创造性型综合过程中,会激发出大量的方案,其中好方案和坏方案都可能出现。这也正是创造性设计的特点。这就要求把基础知识与实际要求结合起来摒弃坏方案而取用好方案。因此,机构的型综合过程与机构的分析过程往往是交替进行的。

例5-2 利用第3章表3-3中的F1C-2运动链112-112,对具有一个移动副为执行构件的低副机构进行型综合。

解:图5-6a所示为F1C-2运动链,其中构件cdabef分别为对称构件。现分别取各对称构件之一为机架(如取acf分别为机架),并使与机架相连的某转动副转化为移动副进行型综合,得到图5-6b~g所示各方案。其中图5-6b、c所示是以a为机架,分别以fd为滑块得到的机构;图5-6d、e所示则是以a为滑块,分别以对称的两构件cd为机架得到的机构;图5-6f、g所示是以f为机架分别以ea为滑块得到的机构。

应该指出,在图5-6c、d、e所示的机构中,若滑块为执行构件,则机构中出现无功能结构ef,实际得到的仅为四杆曲柄滑块机构,故应予摒弃。另外,图5-6d、e所示两机构是分别以对称的两构件cd为机架而导出的机构,由图可见,它们是等效的。

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图5-6 F1C-2运动链的机构综合

例5-3 利用第3章表3-3中的F1E-1运动链012-012-0022,获得包括凸轮齿轮机构且执行构件为滑块的传动机构。

解:图5-7a所示为运动链F1E-1,若齿轮机构、凸轮机构及滑块均需有固定支座则应该有四个固定支座,因此应选择运动链中的四元连杆ADGT为机架。其中将T转化为移动副,BCEF为转化成高副的二元连杆HS。若将二元连杆HS转化为齿轮副或凸轮副,得到图5-7b、c所示的机构。在二元连杆BCEF中,其铰链BCEF分别为各对应高副元素的曲率中心,其机构图中未全部标出。

应该指出,如果以HI构件5作为高副替代二元连杆HS而转化为齿轮副,而构件6为直动从动件,也可以得到另一种传动机构。

此外,还可以用其他二元连杆或三元连杆作为机架而得到不同的机构。但此时得到的机构齿轮、凸轮的转轴可能不是固定支座,而且其机构图不再为如图5-7所示的2杆组机构,而可能是更高级别的机构,这将给机构分析带来困难。因此在运动链进行机构型综合时,为得到较低级别的机构以使机构分析简化,一般选择元数较高的连杆作为机架比较适合。

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图5-7 F1E-1运动链的机构型综合

a)F1E-1运动链 b)二元连杆转化为齿轮副 c)二元连杆转化为凸轮副

例5-4 要求用凸轮来控制机构使质量M按给定的行程H作往复运动。其空间约束条件及其结构要求如图5-8a所示。

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图5-8 给定空间约束条件和机构要求的型综合

解:由图5-8a知,固定支座最少三个。故所选运动链中的连杆元数不小于3,且应以不小于3元的连杆为机架。为此在第3章表3-3中,分别选择以下各运动链进行机构型综合,F1C-1(022-022),F1C-2(112-112),F1D-1(0222-0222),F1D-2(1122-1122),F1E-1(012-012-0022),F1E-2(012-002-0122),并以最高元连杆为机架。图5-8b~g所示为各运动链及其对应的机构。应该指出,如果更换这些机构的二元连杆HS及机架构件,还可以得到一些机构。

就以上综合的各机构而言,图5-8c中缺少滑块连杆;图5-8d中的4、5构件组成无功能结构应摒弃;图5-8b、f中的机构连杆处的传动角随滑块位移的变化而变化,但其优越之处在于调整各杆长度比可以使滑块行程H得到放大或缩小。图5-8e、g中的机构可以在机构尺寸设计时,通过调整各杆的位置布置,使滑块处的传动角在滑块行程H变化过程中的变化极小,以使传动角保持较大值而得到最佳的传力效果。

例5-5 利用第3章表3-4中F2A运动链,综合出具有一个移动副的两自由度机构。

解:由第3章知,F2A运动链的自由度为2。如图5-9a所示,它是二元连杆串联而成的单环运动链,因此,在变换成低副机构时,机构可能的类型与机架选择无关,故可任选一构件作为机架。如选构件5为机架,两连架杆1、4为主动件,分别选择各转动副变换为移动副共有5种机构。但ATET以及BTDT是对称等效的。故只有如图5-9b~d3种机构。其中每种机构更换不同的主动件组合,可得4种机构,因此共有12种机构。

其中图5-9d所示可用作连杆3上某点精确复演给定轨迹。图5-9b所示以构件2,4为主动件的机构用于钢坯侧压机上,它可实现滑块的等速运动,其中一个主动件为非连架杆2。

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图5-9 A类运动链的型综合

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