精密机械设计基础
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3.2 平面机构运动简图

因为机构各构件间的相对运动,只取决于机构中所有运动副的类型、数目及其相对位置(即回转副的中心位置,移动副的中心线位置和高副接触点的位置),而与构件的外形、组成构件的零件数和运动副的具体结构无关。因此,在研究机构运动时,为了使问题简化,可不考虑与运动无关的因素,仅用简单线条和符号来表示构件和运动副,并按一定比例表示各运动副间的相对位置。这种说明机构各构件间相对运动关系的简单图形称为机构运动简图。

机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性,可根据该图对机构进行运动和动力分析。

为了便于绘制机构运动简图,在GB4460—1984《机构运动简图符号》中对运动副、构件的运动及各种机构等表示符号均进行了详细的规定,现摘录该标准中部分内容如下。

1.构件的分类

机构中的构件可分为3类。

固定件(机架):用来支撑活动构件的构件。例如,内燃机的气缸体就是固定件,用于支撑活塞和曲轴等。在研究机构中活动构件的运动时,常以固定件作为参考坐标系。

原动件:运动规律已知的活动构件。它的运动是由外界输入的,故又称为输入构件。例如,内燃机中的活塞就是原动件。

从动件:机构中随着原动件的运动而运动的其余活动构件。其中,输出机构预期运动的从动件称为输出构件,其他从动件起传递运动的作用。例如,内燃机中的连杆和曲轴都是从动件,由于该机构的功用是将直线运动变换为定轴转动,因此曲轴是输出构件,连杆是用于传递运动的从动件。

任何一个机构中,必有一个构件被相对地看做固定件。在活动构件中必须有一个或几个原动件,其余的都是从动件。

2.运动副和构件的表示方法

(1)运动副的表示

图3-5(a)、图3-5(b)、图3-5(c)是两个构件组成回转副的表示方法。用圆圈表示回转副,其圆心代表相对转动轴线。若组成回转副的两构件都是活动件,则用图3-5(a)表示。若其中有一个为机架,则在代表机架的构件上加上斜线,如图3-5(b)、图3-5(c)所示。

两构件组成移动副的表示方法如图3-5(d)、图3-5(e)、图3-5(f)所示。移动副的导路必须与相对移动方向一致。图中画有斜线的构件表示机架。

两构件组成高副时,在简图中应当画出两构件接触处的曲线轮廓,如图3-5(g)所示。

图3-5 平面运动副的表示方法

(2)构件的表示

图3-6为构件的表示方法。图3-6(a)表示参与组成两个回转副的构件,图3-6(b)表示参与组成一个回转副和一个移动副的构件。在一般情况下,参与组成三个回转副的构件可用三角形表示,如图3-6(c)所示;如果三个回转副中心在一条直线上,则可用图3-6(d)表示。超过三个运动副的构件的表示方法可以此类推。对于机械中常用的构件和零件,有时可采用惯用画法。例如,用细实线(或点画线)画出一对节圆来表示互相啮合的齿轮,用完整的轮廓曲线来表示凸轮。

图3-6 构件表示方法

其他常用零部件的表示方法可参见GB4460—1984《机械运动简图符号》。

3.机构运动简图的绘制

绘制机构运动简图的一般步骤如下:

(1)分析机构运动,找出固定件(机架)、原动件和从动件。

(2)从原动件开始,按照运动的传递顺序,分析各构件之间相对运动的性质;确定活动构件数目、运动副的类型和数目。

(3)选择适当的视图平面和适当的机构运动瞬时位置。

(4)选择比例尺μl(μl=实际尺寸(单位m)/图上长度(单位mm)),定出各运动副之间的相对位置,用规定符号绘制机构运动简图。

下面举例说明机构运动简图的绘制方法。

【例3-1】绘制图3-7(a)所示颚式破碎机的机构运动简图。

解:

图3-7 颚式破碎机及其机构运动简图

(1)颚式破碎机的偏心轴2在与它固联的带轮5的带动下绕轴线A转动时,带动输出构件动颚3作复杂平面运动,动颚3与机架1之间装有肘板4,动颚运动时不断挤压矿石,从而将矿石轧碎。由此分析可知,该机构由机架1、偏心轴(又称为曲轴)2、动颚3、肘板4四个构件组成。偏心轴2是原动件,动颚3和肘板4都是从动件。

(2)在确定构件数目后,再根据各构件间的相对运动确定运动副的类型和数目。偏心轴2与机架1组成以A为中心的回转副;动颚3与偏心轴2组成以B为中心的回转副;肘板4与动颚3组成以C为中心的回转副;肘板4与机架1组成以D为中心的回转副。整个机构共有四个回转副。

(3)选定适当的投影面和比例尺,根据图3-7(a)尺寸定出各转动副A、B、C、D的相对位置,用构件和运动副的规定符号绘出机构运动简图,如图3-7(b)所示。将图中的机架画上斜线,并在原动件2上标出指示运动方向的箭头。

绘制机构运动简图时,原动件的位置选择不同,所绘机构运动简图的图形也不同。当原动件位置选择不当时,构件互相重叠或交叉,使图形不易辨认。为了清楚地表达各构件的相互关系,应当选择恰当的原动件位置来绘图。