機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--運(yùn)動(dòng)的分析與綜合

外 文 翻 譯 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 1 運(yùn)動(dòng)的分析與綜合 摘 要 : 最簡(jiǎn)單最有用的機(jī)構(gòu)之一是四桿機(jī)構(gòu)， 四桿機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度，相同的四桿機(jī)構(gòu)，可有不同的形式，機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的加速度影響慣性力，繼而影響機(jī)器零件的應(yīng)力、軸 承載荷、振動(dòng)和噪音。運(yùn)動(dòng)學(xué)家把運(yùn)動(dòng)定義為“研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和創(chuàng)建機(jī)構(gòu)的方法”，已知一個(gè)機(jī)構(gòu)，其構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)特性將由運(yùn)動(dòng)學(xué)分析來確定。對(duì)于運(yùn)動(dòng)綜合，慣例上有三個(gè)任務(wù)：函數(shù)生成，軌跡生成和運(yùn)動(dòng)生成。 關(guān)鍵詞 :機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特征；運(yùn)動(dòng)分析；運(yùn)動(dòng)綜合 最簡(jiǎn)單最有用的機(jī)構(gòu)之一是四桿機(jī)構(gòu)，以下論述中的大部分內(nèi)容集中在討論連桿機(jī)構(gòu)上，而該程序也適用于更復(fù)雜的連桿機(jī)構(gòu)。 我們已經(jīng)知道四桿機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度。 關(guān)于四桿機(jī)構(gòu)，有沒有要知道的更多的有用內(nèi)容呢？的確是有的！這些包括格拉肖夫準(zhǔn)則，變換的概念，死點(diǎn)的位置（分歧點(diǎn)），分支機(jī)構(gòu)，傳 動(dòng)角，和他們的運(yùn)動(dòng)特征，包括位置、速度和加速度。 四桿機(jī)構(gòu)可具有一種稱作曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的形式，一種雙搖桿機(jī)構(gòu)，一種雙曲柄（拉桿）機(jī)構(gòu)，致力于稱作哪一種形式的機(jī)構(gòu)，取決于跟機(jī)架（固定構(gòu)件）相連接的兩桿的運(yùn)動(dòng)范圍。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件，曲柄可旋轉(zhuǎn) 360度并連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而輸出構(gòu)件僅僅作搖動(dòng)（即搖擺的桿件）。作為一個(gè)特例，在平行四桿機(jī)構(gòu)中，輸入桿的長(zhǎng)度等于輸出桿的長(zhǎng)度，連接桿的長(zhǎng)度和固定桿（機(jī)架）的長(zhǎng)度，也是相等的。其輸入和輸出都可以作整周轉(zhuǎn)動(dòng)或者轉(zhuǎn)換成稱作反平行四邊形機(jī)構(gòu)的交叉機(jī)構(gòu)。格拉肖夫準(zhǔn)則（定理）表明：如果四 桿機(jī)構(gòu)中，任意兩桿之間能作連續(xù)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，那么，其最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度與最短桿長(zhǎng)度之和就小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。 應(yīng)該注意：相同的四桿機(jī)構(gòu)，可有不同的形式，這取決于哪一根桿被規(guī)定為機(jī)架（即作固定桿）。運(yùn)動(dòng)變換的過程就是固定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈中的不同的桿件以產(chǎn)生不同的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程。除了具備關(guān)于構(gòu)件回轉(zhuǎn)范圍的知識(shí)之外，還要具備如何使機(jī)構(gòu)在制造前就能“運(yùn)轉(zhuǎn)”的良好效果，那將是很有用的。哈登伯格（ 到：“運(yùn)轉(zhuǎn)”是一個(gè)術(shù)語，其意義是傳給輸出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)的有效性。他意味著運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，其中能在輸出構(gòu)件中產(chǎn)生一個(gè)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(dòng)力或慣性力的結(jié)果，那常常是大到如靜態(tài)勒的幾倍。為了分析低速運(yùn)轉(zhuǎn)或?yàn)榱艘子讷@得如何能使任一機(jī)構(gòu)“運(yùn)轉(zhuǎn)”的指數(shù)，傳動(dòng)角的概念是非常有用的。在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)期間，傳動(dòng)角的值在改變。傳動(dòng)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(yùn)動(dòng)而與施加到輸入桿上的傳動(dòng)角多大無 2 關(guān)。事實(shí)上，由于運(yùn)動(dòng)副摩擦的影響，一般根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，用比規(guī)定值大的傳動(dòng)角去設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。衡量連桿機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)能力的矩陣基礎(chǔ)的定義已經(jīng)研究出來。一個(gè)決定性因素的值（它含有對(duì)于某個(gè) 給定機(jī)構(gòu)圖形，位置的輸出運(yùn)動(dòng)變量對(duì)輸入變量的導(dǎo)數(shù)）是該連桿機(jī)構(gòu)在具體位置中的可動(dòng)性的一個(gè)尺度。 如果機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度（例如四桿機(jī)構(gòu)），則規(guī)定的一個(gè)位置參數(shù)，如輸入角，就將完全確定該機(jī)構(gòu)休止的位置（忽視分支機(jī)構(gòu)的可能性）。我們可研究一個(gè)關(guān)于四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件絕對(duì)價(jià)位置的分析表達(dá)式。當(dāng)分析若干位置和（或）若干不同機(jī)構(gòu)的時(shí)候，這將是比幾何圖形分析程序要有用的多，因?yàn)樵摫磉_(dá)式將使自動(dòng)化計(jì)算易于編程。實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)速度分析的相對(duì)速度法即速度多邊形是幾種有效的方法之一。這端（頂）點(diǎn)代表著機(jī)構(gòu)上所有的點(diǎn)，具有零速度。從該點(diǎn)到速度多 邊形上的各點(diǎn)劃的線代表著該機(jī)構(gòu)上相應(yīng)各點(diǎn)的絕對(duì)速度。一根線連接速度多邊形上的任意兩點(diǎn)就代表著作為該機(jī)構(gòu)上的兩個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的相對(duì)速度。 另外的方法就是瞬時(shí)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(fù)雜連桿機(jī)構(gòu)分析時(shí)較快的方法。瞬心是一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)在那一瞬間，機(jī)構(gòu)上的兩個(gè)構(gòu)件之間不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了找出已知機(jī)構(gòu)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(duì)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)物體的三個(gè)瞬心必定是在一直線上。 機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的加速度是令人感興趣的，因?yàn)樗绊憫T性力，繼而影響機(jī)器零件的應(yīng)力、軸承載 荷、振動(dòng)和噪音。由于最終的目的是機(jī)器和機(jī)構(gòu)慣性力的分析，所有加速度的各分量都應(yīng)一次性地畫在同一坐標(biāo)系中 機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件的慣性坐標(biāo)系中表示出來。 應(yīng)注意的是，相對(duì)于固定回轉(zhuǎn)副的回轉(zhuǎn)剛體上的一點(diǎn)加速度分量通常有兩個(gè)。一個(gè)分力方向切于該點(diǎn)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(gè)分量，總指向物體的回轉(zhuǎn)中心，被稱為標(biāo)準(zhǔn)的向心加速度，這個(gè)分量有于速度矢量的方向發(fā)生改變而存在。 機(jī)構(gòu)是形成許多機(jī)械裝置的基本幾何結(jié)構(gòu)單元，這些機(jī)械裝置包括自動(dòng)包裝機(jī)、打 印機(jī)、機(jī)械玩具、紡織機(jī)械和其他機(jī)械等。典型的機(jī)構(gòu)要設(shè)計(jì)成使剛性構(gòu)件相對(duì)基準(zhǔn)構(gòu)件產(chǎn)生所希望的運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)即運(yùn)動(dòng)的綜合，第一步常常是先設(shè)計(jì)整部機(jī)器。當(dāng)考慮受力時(shí)，要提出動(dòng)力學(xué)方面的問題，軸承的載荷、應(yīng)力、潤(rùn)滑等類似的問題，而較大的問題是機(jī)器結(jié)構(gòu)問題。 運(yùn)動(dòng)學(xué)家把運(yùn)動(dòng)定義為“研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和創(chuàng)建機(jī)構(gòu)的方法”。這個(gè)定義的第一 3 部分就涉及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。已知一個(gè)機(jī)構(gòu)，其構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)特性將由運(yùn)動(dòng)學(xué)分析來確定。敘述運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)包含機(jī)構(gòu)的主要尺寸、構(gòu)件間的相互連接和輸入運(yùn)動(dòng)的技術(shù)特性或驅(qū)動(dòng)方法。目的是要找出位移、速度、加 速度、沖擊或跳動(dòng)（二階加速度），和可能發(fā)生的各構(gòu)件的高階加速度以及所描述軌跡和由某些構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)。定義的第二部分可用以下兩方面來解釋： 1. 研究借助機(jī)構(gòu)來產(chǎn)生給定運(yùn)動(dòng)的方法。 2. 研究建造能產(chǎn)生給定運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的方法，在兩個(gè)方案中，運(yùn)動(dòng)是給定的而機(jī)構(gòu)是創(chuàng)建的。這就是運(yùn)動(dòng)綜合的本質(zhì)。這樣運(yùn)動(dòng)綜合涉及到為給定性能的機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)綜合方面又可歸結(jié)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(jī)構(gòu)才是合適的？（齒輪系，連桿機(jī)構(gòu)？還是凸輪機(jī)構(gòu)？）而機(jī)構(gòu)應(yīng)有多少構(gòu)件？需要多少自由度？怎樣的輪廓 結(jié)構(gòu)才是所希望的？等等。關(guān)于連桿數(shù)目和自由度的考慮通常被認(rèn)為是類型中被稱為數(shù)量綜合的一個(gè)分支領(lǐng)域。 2. 尺寸綜合。運(yùn)動(dòng)綜合的第二個(gè)主要類型是通過目標(biāo)法來確定的最佳方法。尺寸綜合試圖確定機(jī)構(gòu)的重要尺寸和啟動(dòng)位置，該機(jī)構(gòu)是為著實(shí)現(xiàn)規(guī)定的任務(wù)和預(yù)期的性能而事先設(shè)置的。 所謂重要的尺寸意思是指關(guān)于兩桿、三桿等的長(zhǎng)度或桿間距離，構(gòu)件數(shù)和軸間的角度，凸輪的輪廓尺寸，凸輪隨動(dòng)件的直徑，偏心距，齒輪配額等等。預(yù)想機(jī)構(gòu)類型可能是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、四桿機(jī)構(gòu)，帶盤型從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，或者是以拓?fù)鋵W(xué)方法而非因次分析法所確定的具有某種結(jié) 構(gòu)形狀更為復(fù)雜的連桿機(jī)構(gòu)。對(duì)于運(yùn)動(dòng)綜合，慣例上有三個(gè)任務(wù)：函數(shù)生成，軌跡生成和運(yùn)動(dòng)生成。 在函數(shù)生成機(jī)構(gòu)中輸入和輸出構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)必須是相互關(guān)聯(lián)的。對(duì)于一個(gè)任意函數(shù) y=f(x)，一個(gè)運(yùn)動(dòng)綜合的任務(wù)可能是設(shè)計(jì)一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)使輸入和輸出建立起關(guān)系以便使得在 x0<x< 的范圍內(nèi)輸入按 x 運(yùn)動(dòng)，而輸出按 y=f(x)運(yùn)動(dòng)。在輸入和輸出件回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情況下，轉(zhuǎn)角 和 分別是 x和 輸入件回轉(zhuǎn)到一個(gè)獨(dú)立 一個(gè)“黑箱”的機(jī)構(gòu)中，使輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)到相對(duì)應(yīng)的由函數(shù) y=f(x)決定的數(shù)值上。這可被認(rèn)為機(jī)械模擬計(jì) 算機(jī)的最簡(jiǎn)單的情形。各種不同的機(jī)構(gòu)都可以包含在這個(gè)“黑箱”中，然而對(duì)于任意函數(shù)的無誤差生成，四桿機(jī)構(gòu)是無能為力的，僅僅可能在有限精度內(nèi)與之相匹配。它廣泛用于工業(yè)上，因?yàn)樗臈U機(jī)構(gòu)在構(gòu)件和維修都是簡(jiǎn)單的。 4 在軌跡生成機(jī)構(gòu)中，在“浮動(dòng)桿”上一個(gè)點(diǎn)要描畫一條相對(duì)于一個(gè)固定坐標(biāo)系確定的軌跡。如果該軌跡點(diǎn)既要與時(shí)間相關(guān)又要與位置相關(guān)，該任務(wù)被稱之為預(yù)定周期的軌跡生成。軌跡生成機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子就是設(shè)計(jì)來投擲棒球或網(wǎng)球的四桿機(jī)構(gòu)。在這種情況下，點(diǎn) 預(yù)定的位置撿起一個(gè)球，并在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)沿著預(yù)定的徑跡把球 傳出去，能達(dá)到合適的速度和方向。 機(jī)械裝置設(shè)計(jì)中有著許多情形，在這些情形中既要導(dǎo)引剛體通過一系列規(guī)定的、受限制的獨(dú)立位置，又要在減少受限制而且獨(dú)立的位置的數(shù)目時(shí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)體的速度和（或）加速度加以約束，那是必要的。運(yùn)動(dòng)生成或減少剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)要求：一個(gè)完整的物體要被導(dǎo)引通過一預(yù)定的運(yùn)動(dòng)序列。作為被導(dǎo)引的物體通常是“浮動(dòng)構(gòu)件”的一部分，那不僅是預(yù)定點(diǎn) 是通過該點(diǎn)并嵌入該物體內(nèi)的線的轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，該線可能代表自動(dòng)化機(jī)械中的一個(gè)載體，那是在載體件上的一個(gè)點(diǎn)具有一個(gè)預(yù)定的軌跡而該載體件又具有一個(gè)預(yù)定的角度防衛(wèi)。 預(yù)定方式裝料機(jī)的吊斗的運(yùn)動(dòng)是運(yùn)動(dòng)生成機(jī)構(gòu)的另一個(gè)例子。吊斗端的軌跡是有極限的。因?yàn)槠涠丝诒仨殞?shí)現(xiàn)挖掘的運(yùn)動(dòng)軌跡，緊跟著要實(shí)現(xiàn)提升和傾瀉的軌跡。吊斗的角度方位對(duì)保證斗中物料從正確的位置傾瀉（倒）同樣是重要的。 5 LI of is A of be a of of a is of of on in in of a A of of of a of be by ne of is of on to We a of to of of a or a or a on of of to of a 60,(or As a of of of or a an s of if is to be be a on is as or is of of a to 6 of a in of of of it be to a of a is a is to it in a is to a or in an or is a of of is of or as as of or an of in A at a on of a is to In to in of is to of a of a to of a of to an a is a of of in a If a of a as of of of We an of a be a a of or a of be or of a of a is of on to on of on A on 7 on is or is a in An or is a at is no of a at In to of of a s of is It of to a of of a is of of on in in of a is of be in of of of in of of a on a a to of in of of is is to of of is or is to of of A is to a of a to a of is in of a of of A of of of of a of 8 by of of of of of or of is to or of as as by In in we of a of be in 1. of of a by of 2. of of a In is is to be is of of a of be 1. of be (of is so of of to as of a of 2. of is by of to of a of a or on so so A of be a a a or a of a 9 In or of be an y=f(x), a be to a to by x, by y=f(x) x0<x<. In of of of x y is to a of x, in a “to to of y=f(x). be as a of a A of be is of of an at a of It is in to In a on a “is to a to a of If to be or is An of is a to a or In of p be as to up a at a to a a is of in it is to a a of or to on or of at a or an be a to be is a of a of is of a p of a in a in an a on a o 10 is of of of is a by a a of to is