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機械創新設計(設計實例論文)(編輯修改稿)

2026-07-15 21:59 本頁面

　

【文章內容簡介】機構（基礎機構），而沿軌跡運動時的速度要求，則通過改變基礎機構主動件的運動速度來滿足，也就是讓它與一個輸出變速度的附加機構組合。實現要求的機構方案有很多，可用多種機構組合來實現。如：－鉸鏈四桿機構方案如31所示，鉸鏈四桿機構的連桿2上點M走近似于所要求的軌跡，M點的速度由等速轉動的凸輪通過構件3的變速轉動來控制。由于此方案的曲柄1是從動件，所以要注意度過死點的措施。圖31凸輪－鉸鏈四桿機構的方案─全移動副四桿機構圖32所示為全移動副四桿機構是兩自由度機構，構件2上的點M可精確再現給定的軌跡，構件2的運動速度和急回特征由凸輪控制；這個機構方案的缺點是因水平方向軌跡太長，造成凸輪機構從動件的行程過大，而使相應凸輪尺寸過大。圖32凸輪—全移動副四桿機構的方案3. 五桿組合機構方案確定一條平面曲線需要兩個獨立變量。因此具有兩自由度的連桿機構都具有精確再現給定平面軌跡的特征。點M的速度和機構的急回特征，可通過控制該機構的兩個輸入構件間的運動關系來得到，如用凸輪機構、齒輪或四連桿機構來控制等等。圖4所示為兩個自由度的五桿低副機構，l、4為它們的兩個輸人構件，這兩構件之間的運動關系用凸輪、齒輪或四連桿機構來實現，從而將原來兩自由度機構系統封閉成單自由度系統。圖4 五桿組合機構方案根據上節所給出的三種設計方案，我們來討論并從中選出較優方案進行最終的設計。首先是凸輪—鉸鏈四桿機構：此機構結構簡單，、體積小，安裝后便于調試而且從經濟性角度來看，也很合適。其中凸輪軸能很好協調推頭的運動且工作平穩。推頭M能夠近似的完成所要求的工作行程軌跡，主要由各推桿的長度比例及凸輪的形狀來實現推回程速度比和推程。但缺點是四桿機構的低副之間存在間隙，桿較多，容易產生誤差，累積誤差大，不能實現精確運動。沖擊、震動較大，一般適用于低速場合。因為本設計中使用的連桿不多，而且速度不是很快，這種方案可以滿足設計要求。其次五桿組合機構的方案五桿組合機構方案，此方案所需要的桿件繁多，設計煩瑣，實際機構尺寸過大，不是很合理的一個設計方案，性價比也不高。最后凸輪全移動副四連桿機構的方案是兩自由度機構，構件2上的M點可精確再現給定的軌跡，構件2的運動速度和急回特征由凸輪控制。這個機構方案的缺點是因水平方向軌跡太長，造成凸輪機構從動件的行程過大，而使相應凸輪尺寸過大，不符合實際要求，空間過大。根據上述方案的評定，最終選擇凸輪鉸鏈四桿機構作為本次設計的推瓶機構方案，如圖所示：4，凸輪及鉸鏈四桿機構的設計(1) 凸輪機構的組成　　凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構件。凸輪通常作等速轉動，但也有作往復擺動或移動的。推桿是被凸輪直接推動的構件。因為在凸輪機構中推桿多是從動件，故又常稱其為從動件。凸輪機構就是由凸輪、推桿和機架三個主要構件所組成的高副機構。（2）凸輪機構中的作用力　　直動尖頂推桿盤形凸輪機構在考慮摩擦時，其凸輪對推桿的作用力 F 和推桿所受的載荷(包括推桿的自重和彈簧壓力等) G 的關系為F = G /［cos(α+φ1) (l+2b/l)sin(α+φ1)tanφ2］（3）凸輪機構的壓力角　　推桿所受正壓力的方向(沿凸輪廓線在接觸點的法線方向)與推桿上作用點的速度方向之間所夾之銳角，稱為凸輪機構在圖示位置的壓力角，用α表示　　在凸輪機構中，壓力角α是影響凸輪機構受力情況的一個重要參數。在其他條件相同的情況下，壓力角α愈大，則分母越小，作用力 F 將愈大；如果壓力角大到使作用力將增至無窮大時，機構將發生自鎖，而此時的壓力角特稱為臨界壓力角αc ，即αc＝arctan{1/[(1+2b/l)tanφ2]}φ 1為保證

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