機械專業(yè)外文文獻翻譯-外文翻譯--運動的分析與綜合
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外 文 翻 譯 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名 班 級 學 號 指 導 教 師 1 運動的分析與綜合 摘 要 : 最簡單最有用的機構之一是四桿機構， 四桿機構具有一個自由度，相同的四桿機構，可有不同的形式，機構各構件的加速度影響慣性力，繼而影響機器零件的應力、軸 承載荷、振動和噪音。運動學家把運動定義為“研究機構的運動和創(chuàng)建機構的方法”，已知一個機構，其構成的運動特性將由運動學分析來確定。對于運動綜合，慣例上有三個任務：函數(shù)生成，軌跡生成和運動生成。 關鍵詞 :機構運動特征；運動分析；運動綜合 最簡單最有用的機構之一是四桿機構，以下論述中的大部分內容集中在討論連桿機構上，而該程序也適用于更復雜的連桿機構。 我們已經(jīng)知道四桿機構具有一個自由度。 關于四桿機構，有沒有要知道的更多的有用內容呢？的確是有的！這些包括格拉肖夫準則，變換的概念，死點的位置（分歧點），分支機構，傳 動角，和他們的運動特征，包括位置、速度和加速度。 四桿機構可具有一種稱作曲柄搖桿機構的形式，一種雙搖桿機構，一種雙曲柄（拉桿）機構，致力于稱作哪一種形式的機構，取決于跟機架（固定構件）相連接的兩桿的運動范圍。曲柄搖桿機構的輸入構件，曲柄可旋轉 360度并連續(xù)轉動，而輸出構件僅僅作搖動（即搖擺的桿件）。作為一個特例，在平行四桿機構中，輸入桿的長度等于輸出桿的長度，連接桿的長度和固定桿（機架）的長度，也是相等的。其輸入和輸出都可以作整周轉動或者轉換成稱作反平行四邊形機構的交叉機構。格拉肖夫準則（定理）表明：如果四 桿機構中，任意兩桿之間能作連續(xù)相對轉動，那么，其最長桿長度與最短桿長度之和就小于或等于其余兩桿長度之和。 應該注意：相同的四桿機構，可有不同的形式，這取決于哪一根桿被規(guī)定為機架（即作固定桿）。運動變換的過程就是固定機構傳動鏈中的不同的桿件以產(chǎn)生不同的機構運動過程。除了具備關于構件回轉范圍的知識之外，還要具備如何使機構在制造前就能“運轉”的良好效果，那將是很有用的。哈登伯格（ 到：“運轉”是一個術語，其意義是傳給輸出構件的運動的有效性。他意味著運轉平穩(wěn)，其中能在輸出構件中產(chǎn)生一個力或扭矩 的最大分力是有效的。雖然最終的輸出力或扭矩不僅是連桿幾何圖形的函數(shù)，而且一般也是動力或慣性力的結果，那常常是大到如靜態(tài)勒的幾倍。為了分析低速運轉或為了易于獲得如何能使任一機構“運轉”的指數(shù)，傳動角的概念是非常有用的。在機構運動期間，傳動角的值在改變。傳動角 0度可發(fā)生在特殊位置上。在此特殊位置上輸出桿將不運動而與施加到輸入桿上的傳動角多大無 2 關。事實上，由于運動副摩擦的影響，一般根據(jù)實際經(jīng)驗，用比規(guī)定值大的傳動角去設計機構。衡量連桿機構傳遞運動能力的矩陣基礎的定義已經(jīng)研究出來。一個決定性因素的值（它含有對于某個 給定機構圖形，位置的輸出運動變量對輸入變量的導數(shù)）是該連桿機構在具體位置中的可動性的一個尺度。 如果機構具有一個自由度（例如四桿機構），則規(guī)定的一個位置參數(shù)，如輸入角，就將完全確定該機構休止的位置（忽視分支機構的可能性）。我們可研究一個關于四桿機構構件絕對價位置的分析表達式。當分析若干位置和（或）若干不同機構的時候，這將是比幾何圖形分析程序要有用的多，因為該表達式將使自動化計算易于編程。實現(xiàn)機構速度分析的相對速度法即速度多邊形是幾種有效的方法之一。這端（頂）點代表著機構上所有的點，具有零速度。從該點到速度多 邊形上的各點劃的線代表著該機構上相應各點的絕對速度。一根線連接速度多邊形上的任意兩點就代表著作為該機構上的兩個對應點的相對速度。 另外的方法就是瞬時中心發(fā)，即瞬心發(fā)，該方法是非常有用的而且常常是在復雜連桿機構分析時較快的方法。瞬心是一個點，該點在那一瞬間，機構上的兩個構件之間不存在相對運動。為了找出已知機構某些瞬心的位置，肯尼迪（ 中心理論就非常有用。它是說：彼此相對運動的三個物體的三個瞬心必定是在一直線上。 機構各構件的加速度是令人感興趣的，因為它影響慣性力，繼而影響機器零件的應力、軸承載 荷、振動和噪音。由于最終的目的是機器和機構慣性力的分析，所有加速度的各分量都應一次性地畫在同一坐標系中 —— 機構的固定構件的慣性坐標系中表示出來。 應注意的是，相對于固定回轉副的回轉剛體上的一點加速度分量通常有兩個。一個分力方向切于該點的軌跡，其指向與該物體的角加速度方向相同，并被稱為切向加速度。它的存在完全是由于角加速度的變化率引起的。另一個分量，總指向物體的回轉中心，被稱為標準的向心加速度，這個分量有于速度矢量的方向發(fā)生改變而存在。 機構是形成許多機械裝置的基本幾何結構單元，這些機械裝置包括自動包裝機、打 印機、機械玩具、紡織機械和其他機械等。典型的機構要設計成使剛性構件相對基準構件產(chǎn)生所希望的運動。機構的運動設計即運動的綜合，第一步常常是先設計整部機器。當考慮受力時，要提出動力學方面的問題，軸承的載荷、應力、潤滑等類似的問題，而較大的問題是機器結構問題。 運動學家把運動定義為“研究機構的運動和創(chuàng)建機構的方法”。這個定義的第一 3 部分就涉及運動學分析。已知一個機構，其構成的運動特性將由運動學分析來確定。敘述運動分析的任務包含機構的主要尺寸、構件間的相互連接和輸入運動的技術特性或驅動方法。目的是要找出位移、速度、加 速度、沖擊或跳動（二階加速度），和可能發(fā)生的各構件的高階加速度以及所描述軌跡和由某些構件來實現(xiàn)的運動。定義的第二部分可用以下兩方面來解釋： 1. 研究借助機構來產(chǎn)生給定運動的方法。 2. 研究建造能產(chǎn)生給定運動機構的方法，在兩個方案中，運動是給定的而機構是創(chuàng)建的。這就是運動綜合的本質。這樣運動綜合涉及到為給定性能的機構的系統(tǒng)設計。運動綜合方面又可歸結為以下兩類： 1. 類型綜合。規(guī)定所要求的性能，怎樣一種類型的機構才是合適的？（齒輪系，連桿機構？還是凸輪機構？）而機構應有多少構件？需要多少自由度？怎樣的輪廓 結構才是所希望的？等等。關于連桿數(shù)目和自由度的考慮通常被認為是類型中被稱為數(shù)量綜合的一個分支領域。 2. 尺寸綜合。運動綜合的第二個主要類型是通過目標法來確定的最佳方法。尺寸綜合試圖確定機構的重要尺寸和啟動位置，該機構是為著實現(xiàn)規(guī)定的任務和預期的性能而事先設置的。 所謂重要的尺寸意思是指關于兩桿、三桿等的長度或桿間距離，構件數(shù)和軸間的角度，凸輪的輪廓尺寸，凸輪隨動件的直徑，偏心距，齒輪配額等等。預想機構類型可能是曲柄滑塊機構、四桿機構，帶盤型從動件凸輪機構，或者是以拓撲學方法而非因次分析法所確定的具有某種結 構形狀更為復雜的連桿機構。對于運動綜合，慣例上有三個任務：函數(shù)生成，軌跡生成和運動生成。 在函數(shù)生成機構中輸入和輸出構件的轉動或移動必須是相互關聯(lián)的。對于一個任意函數(shù) y=f(x)，一個運動綜合的任務可能是設計一個連桿機構使輸入和輸出建立起關系以便使得在 x0
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