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[技术] 机械原理

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发表于 2007-9-21 13:03:48 | 显示全部楼层 |阅读模式

机械原理(machines and mechanisms,theory of),研究机械中机构的结构和运动,以及机器的结构、受力、质量和运动的学科。人们一般把机构和机器合称为机械。机构是由两个以上的构件通过活动联接以实现规定运动的组合体。机器是由一个或一个以上的机构组成,用来作有用的功或完成机械能与其他形式的能量之间的转换。这一学科的主要组成部分为机构学和机械动力学。
不同的机器往往由有限的几种常用机构组成,如内燃机、压缩机和冲床等的主体机构都是曲柄滑块机构。这些机构的运动不同于一般力学上的运动,它只与其几何约束有关,而与其受力、构件质量和时间无关。1875年  ,德国的 F.勒洛把上述共性问题从一般力学中独立出来,编著了《理论运动学》一书,创立了机构学的基础。书中提出的许多概念、观点和研究方法至今仍在沿用。 1841年,英国的R.威利斯发表《机构学原理》。19世纪中叶以来,机械动力学也逐步形成。进入20世纪,出现了把机构学和机械动力学合在一起研究的机械原理。1934年,中国的刘仙洲所著《机械原理》一书出版。1969年,在波兰成立了国际机构和机器原理协会,简称IFTOMM。
机构学的研究对象是机器中的各种常用机构,如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、螺旋机构和间歇运动机构(如棘轮机构、槽轮机构等)以及组合机构等。它的研究内容是机构结构的组成原理和运动确定性,以及机构的运动分析和综合。机构学在研究机构的运动时仅从几何的观点出发,而不考虑力对运动的影响。
机械动力学的研究对象是机器或机器的组合。研究内容是确定机器在已知力作用下的真实运动规律及其调节、摩擦力和机械效率、惯性力的平衡等问题。
按机械原理的传统研究方式,一般不考虑构件接触面间的间隙、构件的弹性或温差变形以及制造和装配等所引起的误差。这对低速运转的机械一般是可行的。但随着机械向高速、高精度方向发展,还必须研究由上述因素引起的运动变化。因而从40年代开始,又提出了机构精确度问题。由于航天技术以及机械手和工业机器人的飞速发展,机构精确度问题已越来越引起人们的重视,并已成为机械原理的不可缺少的一个组
转自百度


 楼主| 发表于 2007-9-21 13:14:46 | 显示全部楼层
复合齿轮系
既含有定轴齿轮系,又含有周转齿轮系或者含有多个周转齿轮系的传动,被称为复合齿轮系。  
模数
模数:齿轮的分度圆是设计、计算齿轮各部分尺寸的基准,而齿轮分度圆的周长=πd=z p,于是得分度圆的直径
d=z p/π
由于在上式中π为一无理数,不便于作为基准的分度圆的定位.为了便于计算,制造和检验,现将比值p/π人为地规定为一些简单的数值,并把这个比值叫做模数(module),以m表示,即令
其单位为mm.于是得:
模数m是决定齿轮尺寸的一个基本参数.齿数相同的齿轮模数大,则其尺寸也大.为了便于制造,检验和互换使用,齿轮的模数值已经标准化了.
建筑模数
模数:模数是选定的标准尺度单位,作为尺度协调中的增值单位
基本模数:基本模数是模数协调中选用的基本尺寸单位,数值规定为100mm,符号为M,即1M=100mm。建筑物和建筑部件以及建筑组合件的模数化尺寸,应是基本模数的倍数。
自由度
自由度指的是力学系统的独立坐标的个数。
力学系统由一组坐标来描述。比如一个质点的三维空间中的运动,在笛卡尔坐标系中,由x,y,z三个坐标来描述;或者在球坐标系中,由r,θ,φ三个坐标描述。描述系统的坐标可以自由的选取,但独立坐标的个数总是一定的,即系统的自由度。一般的,N个质点组成的力学系统由3N个坐标来描述。但力学系统中常常存在着各种约束,使得这3N个坐标并不都是独立的。对于N个质点组成的力学系统,若存在m个约束,则系统的自由度为
S = 3N − m
比如,在一个平面上运动的一个质点,其自由度为2。 又或是,在空间中的两个质点,中间以线连接。所以其自由度
(2个质点有3个位移方向,但具有一条线所形成的约束)
除了平移的自由度外,还有转动及振动自由度
在统计学里,自由度(degree of freedom, df)是指当以样本的统计量来估计总体的参数时,样本中独立或能自由变化的数据的个数称为该统计量的自由度。
例如,在估计总体的平均数时,样本中的n个数全部加起来,其中任何一个数都和其他数据相独立,从其中抽出任何一个数都不影响其他数据(这也是随机抽样所要求的)。因此一组数据中每一个数据都是独立的,所以自由度就是估计总体参数时独立数据的数目,而平均数是根据n个独立数据来估计的,因此自由度为n
仿形法
是目前齿轮加工中常用的一种方法.
这种切制方法有铣削法和拉削法等.其中铣削法被广泛采用.
特点:刀具在其轴剖面内,刀刃的形状和被切齿槽的形状相同.刀具:盘形铣刀,指状铣刀等.图8-19所示为用盘形铣刀加工的情况.
切制加工过程:铣刀转动,同时毛坯沿
自身的轴线方向移动实现进给运动,待切出一个齿槽后,将毛坯退回到原来的位置,并用分度头将毛坯转过一个齿,再继续切削下一个齿槽.
由于渐开线的形状是取决于基圆大小;而基圆直径则由m,α及z所决定.因此,对应每一组m,α和z的齿轮就需要有一把刀具.这在实际上是作不到的.所以,在工程上加工同样m,α的齿轮时,一般只备有8把或15把齿轮铣刀,根据被铣切齿轮的齿数,选择铣刀的号数.
范成法
范成法亦称展成法,共扼法或包络法,是目前齿轮加工中最常用的一种方法.它是根据一对齿轮啮合传动时,两轮的齿廓互为共轭曲
线的原理来加工的.其刀具分齿轮型刀具(如齿轮插刀)和齿条型刀具(如齿条插刀和齿轮滚刀等)两大类.
切制加工过程:
(a) 范成运动:插刀和轮坯按恒定的传动比i=ω刀/ω坯回转;
(b) 切削运动:插刀沿轮坯轴线方向作往复切削运动;
(c) 进给运动:插刀向轮坯中心作径向运动,以便切出齿轮的高度;
(d) 让刀运动:防止刀具向上退刀时擦伤已加工好的面,损坏刀刃,轮坯作微小的径向让刀运动,刀刃再切削时,轮坯回位.
摆线运动规律
当滚圆沿纵轴作匀速滚动时,圆周上一点将描绘出一条摆线,点沿摆线运动时,在其纵轴上的投影即为摆线运动规律. 死点
机构中从动件与连杆共线的位置称为机构的死点位置.机构之所以出现死点,是因为原动件是作往复运动的构件,导致机构一定出现连杆与从动件共线.
(2) 死点的利用
在工程实际中,常常利用机构的死点来实现特定的工作要求. 传动角
(1) 传动角(γ):压力角的余角.
(2) 压力角(pressure sngle)(α):若不考虑各运动副中的摩擦力及构件重力和惯性力的影响,作用于点C的力P与点C速度方向之间所夹的锐角.
压力角
压力角(pressure sngle)(α):若不考虑各运动副中的摩擦力及构件重力和惯性力的影响,作用于点C的力P与点C速度方向之间所夹的锐角摆动导杆机构
在导杆机构中,如果导杆能作整周转动,则称为回转导杆机构.如果导杆仅能在某一角度范围内往复摆动,则称为摆动导杆机构.
速度瞬心
瞬心为互相作平面相对运动的两构件上,瞬时相对速度为零的点;或者说,瞬时速度相等的重合点(即等速重合点).若该点的绝对速度为零则为绝对瞬心;若不等于零则为相对瞬心.
虚约束
在机构中,有些运动副带入的约束,对机构的运动实际上不起约束作用,我们把这类约束称为虚约束.在计算机构的自由度时应将这类虚约束除去.
机构中的虚约束常发生在下列情况:
1) 在机构中如果两构件用转动副联接其联接点的运动轨迹重合,则该联接将带入1个虚约束.
2) 如果两构件在多处接触而构成移动副,且移动方向彼此平行,则只能算一个移动副.
如果两构件在多处相配合而构成转动副,且转动轴线重合,则只能算一个转动副.
如果两构件在多处相接触而构成平面高副,且各接触点处的公法线彼此重合,则只能算一个平面高副.
3)在机构运动的过程中,若两构件上某两点之间的距离始终保持不变,则如用双转动副杆将此两点相联,也将带入1个虚约束,
 
局部自由度
在有些机构中,某些构件所产生的局部运动,并不影响其他构件的运动.我们把这种局部运动的自由度称为局部自由度,如图所示.在计算机构的自由度时,应从机构自由度的计算公式中将局部自由度减去.
 
运动链
把两个以上的构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统称为运动链(kinematics chin).
如运动链的各构件构成了首末封闭的系统,则称其为闭式运动链或简称闭链;如运动链的构件未构成首末封闭的系统,则称其为开式运动链,或简称开链 
 
平面连杆机构
平面连杆机构是许多构建用低副(转动副和移动副)连接组成的平面机构。
低副是面接触,耐磨损;加上转动副和移动副的接触表面是圆柱面和平面,制造简便,易于获得较高的制造精度。因此,平面连杆机构在各种机械和仪器中获得广泛应用。连杆机构的缺点是:低副中存在间隙,数目较多的低副会引起运动累积误差;而且它的设计比较复杂,不易精确地实现复杂地运动规律。
最简单地平面连杆机构是由四个构建组成地,称为平面四杆机构。它的应用非常广泛,而且是组成多杆机构的基础。  齿距
相邻两齿同侧两齿廓间在某一圆上的弧长,称为该圆上的齿距,用Pi表示。
在同一侧圆周上,齿距等于齿厚和齿槽宽之和。
[此帖子已被 三足赤鸟 在 2007-9-21 13:28:19 编辑过]

 楼主| 发表于 2007-9-21 13:20:31 | 显示全部楼层
齿厚
在任意半径的圆周上,一个轮齿两侧齿廓间的弧长,称为该圆上的齿厚,用Si表示。
齿数
     【机械】
在齿轮的整个圆周上轮齿的总数称为齿数,用z表示。
【铸币】
生产硬币和金银币时,为便于在压印中减少金属流动性的阻力,在模具模圈中刻出各种槽形,生产时在币的成品边部形成齿形,其齿距与齿数由造币厂确定。
>正变位齿轮
齿条刀分度线远离齿轮中心所切出的齿轮称为正变位齿轮,其变位系数为正。
 负变位齿轮
齿条刀分度线靠近齿轮中心所切出的齿轮称为正变位齿轮,其变位系数为负。
 分度圆
在齿轮计算中必须规定一个圆作为尺寸计算的基准圆,这个圆就称为分度圆。其直径和半径分别用d和r表示。
 运动副
由两个构件直接接触而组成的可动的连接称为运动副。
两个构件上参与接触而构成运动副的点、线、面等元素被称为运动副元素。
运动副有多种分类方法:
按照运动副的接触形式分类:面和面接触的运动副在接触部分的压强较低,被称为低副,而点线接触的运动副称为高副,高副比低副容易磨损。
按照相对运动的形式分类。构成运动副的两个构件之间的相对运动若是平面运动则为平面运动副,若为空间运动则称为空间运动副,两个构件之间只做相对转动的运动副被称为转动副,两个构件之间只做相对移动的运动副称为移动副。
按照运动副引入的约束分类。引入一个约束的运动副称为一级副、引入两个约束的运动副称为二级副,还有三级,四级,五级副。
按照接触部分的几何形状分类。可以分为圆柱副、平面与平面副、球面副、螺旋副等。
 摇杆
摇杆设计为飞行模拟类游戏使用,绝大多数是直接采用飞机飞行控制杆作为原型去设计的,可以说具有很强的仿真度,游戏摇杆利用前后左右拨动摇杆去进行方向上的调整,直接影响着飞行游戏中的飞行状态,摇杆上面设计了包括机枪扳机、导弹发射等按钮,可以用于在游戏中进行子弹发射、导弹发射等操作。
2.在连架杆中,仅能绕其轴线往复摆动的构件称为摇杆。
 曲柄
在连架杆中,能绕其轴线回转360度的构件称为曲柄。
偏置滑块机构
机构中滑块上的转动副中心在定参考系中的移动方位线不通过连架杆的回转中心,称为偏置滑块机构。
 
对心滑块机构
滑块上的转动副中心的移动方位线通过曲柄的回转中心,称为对心滑块机构。
 
周转齿轮系
在齿轮运转中,若其中至少有一个齿轮的几何轴线绕另一个齿轮的固定几何轴线运动,则该齿轮称为周转齿轮系。周转齿轮系由行星轮、中心轮、转臂和机架组成。
 
定轴齿轮系
当齿轮系运转时,若其中各齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定不变的,则该齿轮系称为定轴齿轮系。
 
 

发表于 2007-9-21 14:31:21 | 显示全部楼层
学习中……
发表于 2015-11-6 07:26:50 | 显示全部楼层
非常不错,先分享,收藏保存
发表于 2018-3-2 11:04:02 | 显示全部楼层

不错不错,值得学习啊!
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