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固相萃取裝置雙萬向聯軸器在汽車驅動系統中的應用

時間:2020-04-18     瀏覽:29

 雙萬向聯軸器能連接軸交角較大的相交軸或徑向偏距較大的平行軸,固相萃取裝置且在 運轉時軸交角或偏距可以不斷改變,徑向尺寸小,故在機械中得到廣泛的應用。 圖 "#!$ 是雙萬向聯軸器在汽車驅動系統中的應用,其中內燃機和變速箱 % 安裝 在車架上,而后橋 & 用彈簧和車架連接。在汽車行使時,由于道路的不平,使彈 簧不斷發生變形,致使后橋與變速箱之間的相對位置不斷發生變化。在變速箱 和后橋傳動裝置的輸入軸之間,常采用雙萬向聯軸器 ! 連接,以實現等角速傳 動。 圖 "#!$ 雙萬向聯軸器在汽車驅動系統中的應用 !"# 機構的組合方式與組合機構 隨著科學技術的日益進步和工業生產的迅猛發展,對生產過程的機械化和 自動化程度的要求越來越高,許多過去用手工完成的復雜工作,迫切需要用機械 來實現。單一的基本機構往往由于其本身所固有的局限性而無法滿足多方面的 要求。為滿足生產發展所提出的許多新的更高的要求,人們嘗試將各種基本機 構進行適當的組合,發揮各基本機構的特長,同時又避免各基本機構的局限性, 形成一種新的機構系統,以滿足生產中所提出的多種要求和提高生產的自動化 程度。 機構組合而成的機構系統有兩種不同的情況,一種是將兩種或幾種基本機 構通過封閉約束組合而成,形成與原基本機構不同結構特點和運動性能的復合 式機構,一般稱其為組合機構;另一種則是在機構組合中所含的子機構仍能保持 原有



結構和各自相對獨立的機構系統,一般稱其為機構的組合。兩者的區別在 于:機構組合中所含的子機構,在組合中仍能保持原有的結構,各自相對獨立;而 組合機構所含的子機構不能保持相對獨立,而是“有機”地連接成一個獨特的機 構。 !"# 機構的組合方式與組合機構 !’% !"#"$ 機構的組合方式 機構的組合方式有多種,比較典型的機構組合方式有如下幾種。 !" 串聯式組合 在機構組合系統中,若前一級子機構的輸出構件即為后一級子機構的輸入 構件時,則這種組合方式稱為串聯式組合。圖 !"#$% 所示的機構就是這種組合 方式的一個例子。圖中,構件 &、#、’、$ 組成曲柄骨塊機構(子機構!),構件 ’、(、 $ 組成凸輪機構(子機構"),構件 ’ 是曲柄滑塊機構的從動件,同時又是凸輪機 構的主動件。這種組合方式可用圖 !"#$) 所示的運動傳遞框圖來表示。 這種組合方式應用廣泛,且設計也較為簡單。 圖 !"#$ 機構的串聯式組合 #" 并聯式組合 在機構組合系統中,若幾個子機構共用同一個輸入構件,而它們的輸出又同 時輸入給一個多自由度的子機構,從而形成一個自由度為 & 的機構系統,則這種 組合方式稱為并聯式組合方式。圖 !"#*% 所示的火柴裝盒機中鉤盒機構就是這 種組合方式的一個實例。圖中,凸輪 (、(+為同一組構件,當其轉動時,同時使兩 個擺動凸輪機構(子機構!、")的擺桿 &、# 擺動,而這兩個擺桿的運動又同時輸 入到兩自由度五桿機構(子機構#)中,從而使輸出構件 ’ 上的 ! 點按鉤火柴盒 時所需的運動軌跡運動。圖 !"#*) 所示為這種組合方式的運動傳遞框圖。 $" 反饋式組合方式 在機構組合系統中,若其多自由度子機構的一個輸入運動是通過單自由度 子機構從該多自由度子機構的輸出構件回授的,則這種組合方式稱為反饋式組 合。圖 !"#,% 所示的滾齒機上所用校正機構就是這種組合方式的一個實例,在 此機構中,蝸桿 & 為原動件,蝸輪 # 為從動件(組成子機構!)。如果由于制造誤 差等原因,使蝸輪 # 的運動輸出精度達不到要求時,則可根據輸出的誤差,設計 出與蝸輪 # 固裝在同一軸上的凸輪 #+的輪廓曲線。當此凸輪 #+與蝸輪 # 一起轉 動時,將推動推桿 ’ 移動(組成子機構"),而推桿上齒條 ’ 又推動齒輪 ( 轉動, 齒輪 ( 的轉動則又通過差動機構 - 使蝸桿 & 得到一附加轉動,從而使蝸輪 # 的 輸出運動得到校正,從而可以大幅度提高滾齒機的加工精度。圖 !"#,) 是這種 #$# 第!章 其他常用機構和組合機構 圖 !"#$ 機構的并聯式組合 圖 !"#% 機構的反饋式組合 機構組合方式的運動傳遞框圖。 !" 復合式組合 在機構組合系統中,若由一個或幾個串聯的基本機構去封閉一個具有兩個 或多個自由度的基本機構,則這種組合方式稱為復合式組合。在這種組合方式 中,各基本機構有機連接,互相依存,它與串聯組合方式和并聯組合方式既有共 同之處,又有不同之處。圖 !"#!& 所示就是這種組合方式的一個例子。圖中,構 件 ’、#、(、) 組成自由度為 ’ 的曲柄搖

桿機構(子機構!),轉臂 *(即構件 ’)、#+、, 組成自由度為 # 的差動輪系(子機構")。當曲柄 ’ 為主動件時,子機構"中的 齒輪 ,的運動是齒輪 #(+ 即連桿 #)與轉臂 * 的運動的合成;當搖桿 ( 為主動件 時,也同樣可獲得由齒輪 #+與轉臂 * 的運動合成的齒輪 , 的運動。與串聯式組 合相比,其相同之處在于子機構!和子機構"的組成關系也是串聯關系,不同的 是,子機構"的輸入運動并不完全是子機構!的輸出運動;與并聯式組合相比, 其相同之處在于齒輪 , 的輸出運動也是兩個輸入運動的合成,不同的是,這兩個 !"# 機構的組合方式與組合機構 #,( 運動一個來自子機構!,另一個來自主動件。這種組合方式的運動傳遞框圖按 原動件的不同分別如圖 !"#!$ 和圖 !"#!% 所示。 圖 !"#! 機構的復合式組合 !"#"$ 組合機構 在機構的組合方式中,串聯式機構所形成的機構系統,其分析和綜合的方法 均較為簡單:按運動傳遞框圖由左向右進行,即先分析運動已知的基本機構,再 依次分析與其串聯的下一個基本機構。而設計的次序剛好相反,按框圖由右向 左進行,即先根據工作對輸出構件的運動要求設計最后一個基本機構,然后再依 次設計前一個基本機構。各種具體的基本機構的設計與分析方法可詳見前面的 各個章節,本章不再介紹。 而組合機構則形成了與原基本機構不同結構特點和運動性能的復合式機 構,因此,本章將對此作一簡略的介紹。 具體地說,組合機構指的是用一種機構去約束和影響另一個多自由度機構 所形成的封閉式機構系統,或者是由幾種基本機構有機聯系、互相協調和配合所 組成的機構系統。在組合機構中,自由度大于 & 的差動機構稱為組合機構的基 礎機構,而自由度等于 & 的基本機構稱為組合機構的附加機構。 組合機構可以是同一類型的基本機構的組合,比如圖 !"#’( 所示的聯動凸 輪機構;也可以是不同類型的基本機構的組合,如圖 !"#!( 所示的齒輪連桿機 構。通常,由不同類型的基本機構所組成的組合機構用得最多,因為它更有利于 充分發揮各基本機構的特長和克服各基本機構固有的局限性。 !"! 常用組合機構的類型及功能 組合機構的類型多種多樣,本節介紹幾種常用組合的特點及其功能。 #*) 第!章 其他常用機構和組合機構 !"!"# 聯動凸輪組合機構 在許多自動機和自動機床中,為了實現預定的運動軌跡,常采用由兩個凸輪 組成的所謂聯動凸輪組合機構。 圖 !"#$ 所示即為聯動凸輪組合機構實現預定運動軌跡的兩個實例。圖 !"#$% 所示為刻字、成形機構的運動簡圖,該組合機構中自由度為 # 的四桿四移 動副機構(由構件 #、&、’ 和機架組成)作為基礎機構,兩個自由度為 ( 的凸輪機 構(槽凸輪 ( 和推桿 #、槽凸輪 ()和推桿 &)作為附加構件。利用槽凸輪輪廓曲線 的變化,協調推桿 # 和 & 分別在 ! 和 " 方向運動,從而使十字滑塊 ’ 上的 # 點實 現預定的軌跡。而圖 !"#$* 所示為圓珠筆裝配線上的筆芯自動送進機構。該機 構中,兩個自由度為 ( 的凸輪機構(分別由盤形凸輪 ( 和托架 &、端面凸輪 # 和推 桿 + 與機架組成)作為基本機構有機聯系、互相協調,其工作關系為:主動軸上的 盤形凸輪 ( 控制托架 & 上下運動,將圓珠筆芯 , 抬起或放下;而端面凸輪 # 及推 桿 + 則控制托架 & 左右往復運動。這兩種運動互相配合,使托架 & 沿軌跡 $ 運 動,從而達到使圓珠筆芯步進式地向前送進的目的。 圖 !"#$ 聯動式凸輪機構 !"!"$ 凸輪 % 連桿組合機構 應用凸輪 - 連桿組合機構可以實現多種預定的運動規律和運動軌跡。圖 !"#+% 所示即為這種組合機構。在此機構中,利用兩個附加機構!、"中的凸輪 ’ 及 ’)的輪廓曲線的變化,協調具有兩個自由度的基礎機構#的輸入構件的運 動關系,從而控制 # 點在 ! 及 " 方向的運動,使其準確地實現預定的軌跡 " . "( !)。 圖 !"&/ 則為凸輪 - 連桿組合機構實現預定運動規律的又一個應用實例。 圖 !"&/ 所示為平板印刷機上的吸紙機構。該組合機構中自由度為 # 的五桿機 !"! 常用組合機構的類型及功能 #,, 構(構件 !、"、#、$ 及機架組成)作為基礎機構,而兩個自由度為 % 的擺動凸輪機 構則形成兩個附加機構。兩個盤形凸輪固結在同一個轉軸上,當凸輪 % 轉動時, 推動從動件 !、" 分別按!! ( !)和!" ( !)的運動規律運動,并將這兩個運動輸入到 基礎機構———五桿機構的兩個連架桿,從而使固結在連桿 $ 上的吸紙盤 & 走出 一個工作要求所需的矩形軌跡,以完成吸紙和送進的動作。 圖 ’(") 實現預定運動規律的 凸輪 * 連桿組合機構 圖 ’("% 所示的機構則是能夠實現復雜運 動軌律的凸輪 * 連桿組合機構。圖 ’("%+、, 中,
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均由構件 %、!、"、# 和機架組成自由度為 ! 的基礎機構,其附加機構均為槽凸輪機構。只 要適當地設計凸輪的輪廓曲線,就能使從動滑 塊 "(圖 +)或 #(圖 ,)按預定的復雜運動規律 運動。圖 ’("% 所示的機構實際上相當于構件 長度可變的四桿機構;圖 + 相當于曲柄長度可 變的曲柄滑塊機構,而圖 , 則相當于連桿長度 可變的曲柄滑塊機構。 由此可知,將凸輪機構和連桿機構適當地 進行組合而形成的凸輪 * 連桿機構,克服了單 一機構各自的局限性,既克服了單一的連桿機 構難以實現精確的運動規律和單一的凸輪機 構不能使從動件作整周回轉的缺點,并進而充分地發揮出兩種基本機構的特長, 既實現了從動件的整周回轉運動,又準確地實現了復雜的運動規律。正因為如 此,凸輪 * 連桿機構在工程實際中得到了日益廣泛的應用。 圖 ’("% 實現復雜運動規律的凸輪 * 連桿組合機構 !"!"# 凸輪 $ 齒輪組合機構 凸輪 * 齒輪組合機構多是由自由度為 ! 的差動輪系和自由度為 % 的凸輪機 構組合而成。其中,差動輪系為基礎機構,凸輪機構為附加機構,即用凸輪機構 !$- 第!章 其他常用機構和組合機構 將差動輪系的兩個自由度約束掉一個,從而形成自由度為 ! 的機構系統。凸 輪 " 齒輪機構可使從動件實現多種預定的運動規律,例如使從動件具有任意停 歇時間或使其產生多種復雜運動規律的間歇運動,以及機構傳動校正裝置中所 要求的一些特殊規律的補償運動等等。 圖 #$%&’ 所示的滾齒機上所用校正機構就是凸輪 " 齒輪組合機構進行運動 補償的實例。只不過其基礎機構不是差動輪系,而是具有兩個自由度的蝸桿蝸 輪傳動。 而圖 #$(% 所示的凸輪 " 齒輪機構則能夠實現具有任意停歇時間的間歇運 動。圖中,齒輪 !、扇形齒輪 % 和轉臂 ) 組成的差動輪系形成一個自由度為 % 的 基礎輪系,而由固定凸輪 * 和從動擺桿(與扇形齒輪 % 做成一體)組成的凸輪機 構則成為該組合機構的附加機構。當以轉臂 ) 為主動件等速回轉時,其將帶動 行星輪(即扇形齒輪 %)的軸線作周轉運動;又由于行星輪 % 同時還是凸輪機構的 從動擺桿,因此,通過槽凸輪 * 的溝槽對滾子 ( 的約束作用,將迫使行星輪 % 相 對于轉臂 ) 產生轉動。這樣,中心輪 ! 輸出的運動將是轉臂 ) 的運動和行星輪 相對于轉臂的轉動的合成運動。 由于 !) !% + !! "!) !% "!) + " "% "! 故 !! + " "% "! (!% "!) ),!) 圖 #$(% 實現具有任意停歇時間的 間歇運動的凸輪 " 齒輪組合機構 圖 #$(( 實現復雜運動規律的 凸輪 " 齒輪組合機構 圖 #$(( 則為能實現復雜運動規律的凸輪 " 齒輪組合機構。該機構中,輸入 軸 ! 勻速轉動,經兩對斜齒輪 % " (、- " & 驅動輸出軸 #。中間軸上的齒輪 ( 及 - 與凸輪 * 連接,可作軸向運動。凸輪溝槽中的滾子 . 固定于機架上。工作時,各 齒輪除傳遞勻速轉動外,中間軸齒輪 ( 和 - 還有來自凸輪的軸向運動,而斜齒輪 !"! 常用組合機構的類型及功能 %.& 副中兩齒輪的相對軸向運動將產生派生的相對轉動,并最終匯總到 ! 軸的輸出 運動中。因此,該凸輪 " 齒輪機構能夠將輸入軸的勻速運動變換為輸出軸的非 勻速運動,獲得復雜的運動規律。 !"!"# 齒輪 $ 連桿組合機構 齒輪 " 連桿組合機構是由定傳動比的齒輪機構和變傳動比的連桿機構組合 而成。由于齒輪和連桿機構便于加工、精度易保證、運動可靠且運動特性具有多 樣性,因此,近年來,齒輪 " 連桿組合機構在工程實際中的應用日益廣泛。齒 輪 " 連桿組合機構可用來實現多種復雜的運動規律和多種復雜的運動軌跡。 圖 !#$!% 就是一種能實現復雜運動規律的齒輪 " 連桿組合機構。這類組合 機構通常都是以自由度為 $ 的差動輪系作為基礎機構,

而以自由度為 & 的連桿 機構作為附加機構組合而成。在圖 !#$!% 中,由輪系的傳動比計算公式可以得 到 !’ (!& ) !* ’$+ ( !$ "!& ) 因此,輸出構件齒輪 ’ 的運動是輸入構件 *(即構件 &)的運動和行星輪 $+的 運動的合成運動,改變四桿機構各桿的尺寸或改變兩輪的齒數即可獲得不同的 運動規律。 圖 !#,- 所示則是齒輪 " 連桿組合機構實現復雜運動規律的另外兩個實例。 圖 !#,-% 中,齒輪 $ 與 $+固接為一個構件,因而形成鉸鏈四桿機構 "#$% 的連桿 #$,搖桿 ’ 和 - 則分別繞 " 軸和% 軸擺動,其中齒輪 $ 的輪心與搖桿 ’ 鉸接于 $ 點,齒輪 $+ 的輪心與搖桿 - 鉸接于 # 點。另外,齒輪 $、$+ 還分別與活套在軸 " 和 軸 % 上的齒輪 & 和 , 嚙合。該組合機構中,自由度為 $ 差動輪系(由齒輪 ,、$ 與 桿 ’ 組成)形成基礎機構,其附加機構為四桿機構 "#$%。當各輪的齒數均相等, 且 "# ( $% ( $#$ ( $&( & 為各齒輪的節圓半徑)時,構件 &、,、-、’ 和構件 $(即 $+ )的角速度之間的關系為 !, ( $!’ "!$ 或!, ( $(!’ "!- ))!& 因此,從動輪的 , 的運動是由行星輪 $ 和轉臂 ’ 的運動合成(或是由搖桿 -、 ’ 及主動輪 & 的運動合成)。而通過改變連桿機構上各構件的長度,可獲得從動 輪 , 的多種運動規律。 圖 !#,-. 的機構系統則是由相互嚙合的三個齒輪 &、$、’ 以及連接齒輪 &、$ 中心的桿件

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