1. 平面连杆机构运动设计有那些问题和解决方法
机构运动设计是根据机械的设计任务和要求,拟定机械中各机构的方案,利用机械原理课程的理论知识,对该机构方案进行结构分析、运动分析和动力分析,从而设计出满足使用要求、经济可靠、运动性能和动力性能优异的机构。
平面连杆机构运动设计:
(一)基本问题
平面连杆机构运动设计的任务是:在运动方案设计(即型综合)的基础上,根据机构所要完成的功能运动所提出的设计条件(运动条件、几何条件和传力条件等)确定机构的运动学尺寸(一般又称尺度综合),画出机构运动简图。这里所说的运动学尺寸包括各运动副之间的相对位置尺寸(或角度)以及描绘连杆上某点(该点实现给定运动轨迹)的位置参数等。
在进行平面连杆机构的运动设计时,除了要考虑上述各种功能运动要求外,往往还有一些其他要求,如:
(1)要求某连架杆为曲柄;
(2)要求机构运动具有连续性;
(3)要求最小传动角在许用传动角范围内,即要求rmin>[r],以保证机构有良好的传力条件;
(4)特殊的运动性能要求。如要求机构输出件有急回特性;要求二连架杆角速度和角加速度满足给定条件等。
根据以上分析,可将平面连杆机构运动设计的问题概括成下述基本问题:
(1)实现已知运动规律问题,如前述实现刚体导引及函数生成功能的问题,要求机构输出件有急回特性等问题,其实质均是要求实现已知运动规律问题。
(2)实现已知轨迹问题:要求机构中作复杂运动的构件上的某一点准确地或近似地沿给定轨迹运动。前述实现轨迹生成功能的问题即属此类问题。
(二)设计方法
(1)实验法
用作图试凑或利用图谱、表格及模型实验等来求得机构运动学参数。此种方法直观简单,但精度较低,适用于精度要求不高的设计或参数预选。
(2)几何法
根据几何学原理,用几何作图法求解运动学参数的方法。该法直观、易懂,求解速度一般较快,但精度不高。适于简单问题或对精度要求不高的问题求解。
(3)解析法
这种方法是以机构参数来表达各构件间的函数关系,以便按给定条件求解未知数。此法求解精度高,能解决较复杂的问题。随着电子计算机的广泛应用,这种方法正在得到逐步推广。
2. 为了测定木块所受到的滑动摩擦力,两个实验小组分别设计了甲、乙两种实验方案,实验装置如图所示
(1) 乙:甲方案中要求水平匀速拉动木块,实际操作很难控制;乙方案中可以水平变速拉动木板,实际操作容易实现。 (2) 乙:甲方案中的弹簧测力计是运动的,不易读准示数;乙方案中的弹簧测力计是静止的,容易读准示数。 |
3. 某同学设计一个测定平抛运动初速度的实验装置,设计示意图如图所示,O点是小球抛出点,在O点有一个频闪的
第一空:由于相机的曝光时间时一样的,所以若两个小球的投影的实际距离是相等专的,则可以知道小属球的投影是匀速直线运动. 第二空:对球的第一个位置和其与水平位移x和竖直方向的位移y构成的三角形与投影三角形OBN是相似三角形ON=L,NB=Y, . ![]() |
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4. 绘制机构运动简图的基本步骤是什么
步骤:
[1]认组成机构的构件数
[2]判断各构件间组成的运动副的性质及种类和数目
[3]选择视图面绘出机构示意图
[4]计算自由度并校核计算结果是否正确
[5]测量机构的运动学尺寸并按比例绘机构运动简图
机构运动简图应包括以下内容:
1 构件数目与实际机构相同;
2 运动副的性质、数目与实际机构相符;
3 运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。
4 机构示意图为不严格按比例绘制的简图,用于表达机械的结构特征。
5 机构运动简图是从运动学角度出发,将实际机械中与运动无关的因素加以抽象和简化后,得到的反映实际机械的运动特性和运动传递关系的图形。
(4)测量平台运动装置设计方案扩展阅读:
要求:
(1)机构运动简图和机械制图中的装配示意图是有本质区别的。首先,两者在表达内容上虽有共同点,都表达机构的工作原理和传动关系,但机构运动简图比装配示意图要简洁、清楚。
此外,装配示意图主要表达零件间的装配关系,其表达的基本对象是零件;而机构运动简图主要表达机构的运动情况,表达的基本对象是构件。
其次表达的方法不同,装配示意图对一般零件需要用简单的线条画出零件的大致轮廓,对轴承等需要用示意画法表达实际结构,而机构运动简图一概不考虑构件的形状,以及构件和运动副的实际结构。
(2)机构运动简图一定要画得简单、明了。为此必须抛开一切与机构运动无关的因素,如构件的外形、断面尺寸、构件和运动副的具体结构等。而仅仅用规定的符号表示运动副的类型,用简单的线条表示构件。因此,学画机构运动简图必须熟悉常用的运动副符号及构件的表示方法。
(3)机构运动简图与它所表达的实际机构具有完全相同的运动特性。它不仅可以简明地表达出机构的运动情况,而且还可以根据它用图解法对机构进行运动分析和动力分析。
当绘图的目的是后者时,凡与运动有关的尺寸如构件上两个转动副之间的距离,移动副导路的位置,凸轮的轮廊曲线、齿轮的节圆直径等,都必须按比例准确画出。在简图上应往明绘图的尺寸比例尺,并将运动特征尺寸直接标往在简图上或列表说明。
意义:
1 机构运动简图符号是经过几百年机械工程实践逐步发展起来的重要符号语言,是进行抽象思维、实现思维具体的工具”。借助这些符号,设计者可以准确描述人类社会对机器的需求,构思出实现预定运动的概念设计方案(机构运动简图)。
2 按所需运动功能要求、由组成机器的要素综合得到的机构运动简图,清晰地描述了机器的概念结构及各组成部分之间的相互关系,确定了各构件之间的连接形式和相对运动。利用机构运动简图在计算机上仿真,可以实现运动轨迹的再现,用以检验机器预定运动功能的实现。
3 借助机构运动简图,人们可以建立机器系统的力学一数学模型,分析其运动、动力特性,求解作用在各组成构件上的力,为进一步选择零件的材料及其承载能力设计奠定基础。