编辑: 笔墨随风 | 2019-01-06 |
为了适应不同路 面且使骑行更省力, 人们又设计出具有大小链轮的牙盘和超越机构的自行车变速器, 从而有 了如图1 -
1 ( f ) 所示的山地自行车……如今的自行车形式多样, 有城市公路自行车、 山地自行 车、 折叠自行车、 多人骑行自行车等, 自行车的用材也越来越高级、 外形越来越美观、 骑行感 受越来越舒适, 但可以看出, 其演变过程是一个渐进的过程, 其中大部分变化都是适应性设 计.而为了适应不同的使用者而将自行车的大小做成二
八、 二
六、 ……, 一直到童车的十寸, 这就是典型的变型设计了.另外, 图1 - 1( g ) 所示为雪地自行车, 它将自行车的前轮做成雪 橇、 后轮做成类似坦克履带的形式, 可以看作是装置、 技术的转用融合, 这也是设计工作时常 用的一种思路.
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2 机械系统的组成 机械是机器与机构的总称.现代机械的种类越来越多, 结构也越来越复杂, 常称为机械 系统.传统的定义中, 机器是执行机械运动的装置, 它用来变换或传递能量、 物料及信息. 这里物料指被加工的对象或被搬运的重物.按照这个定义, 根据所起到的作用不同, 可将机 器分为动力机器、 工作机器和信息机器. 动力机器是能量变换装置, 可以实现机械能与其他形式的能量之间的转换.例如内燃 机、 涡轮机、 电动机、 发电机等, 都属于动力机器. 工作机器用来做有用的机械功.例如金属切削加工机床、 轧钢机、 起重机、 输送机、 缝纫 机等, 都属于工作机器. 信息机器是用来获得和变换信息的.如打字机、 绘图仪依赖机械运动来实现信息的记 录和输出, 属于信息机器.而电子计算机, 由于并不依靠机械运动来获取和变换信息, 按此 定义, 并不能称之为机器.但电子计算机的硬件系统中却离不开机械的支撑, 例如计算机光 驱中就有螺旋机构. 机械系统从其实现功能的角度看, 主要由动力系统、 传动系统、 执行系统、 操纵系统和控 制系统等子系统组成, 如图1 - 2所示. 图1 -
2 机械系统的组成
4 机械系统区别于其他装置或设备的主要区别为机械系统一定要作机械运动, 并通过运 动来实现其功能.而机械运动是由机械系统中的各种机构来完成的.所谓机构, 是指具有 确定相对运动的物的组合.机构与机器的区别在于, 机器更强调其做机械功或转换机械能 的功能性, 而机构仅仅起到运动传递和运动形式转换的作用. 随着电子和自动化技术与机械技术的结合, 诞生了机电一体化技术, 它的迅猛发展改变 了传统的机械设计模式.如今纯粹的机械系统已不多见, 取而代之的是机、 电结合的机电一 体化系统.在国民经济、 社会生活的各个领域, 从军事到经济、 从生产到生活、 从简单的消费 品生产到复杂的社会化生产和管理系统, 机电一体化技术的渗透几乎达到 无孔不入 的地 步.近年来, 机电一体化技术的日益发展, 使得机器中的传动机构、 控制机构和执行机构的 数目有减少的趋势, 机械结构有简化的可能.但无论如何发展, 都离不开机构的应用.例如 电脑绣花机, 相比于传统纯机械式的绣花机, 其机械结构大大简化, 但主要集中在控制和操 纵部分, 其挑线、 刺布、 勾线等动作仍采用相应的执行机构来完成.
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3 机械原理课程的研究对象及内容 机械原理主要研究机械中常用机构的工作原理、 结构特点, 以及基本的设计理论和计算 方法. 无论简单还是复杂的机械系统都离不开常用机构的应用, 有时是常用机构的直接应用, 有时是常用机构的组合、 变型应用.在开发设计新型机械时, 也往往需要从机械学科所积累 的已有的常用机构中得到启示.通过对本课程的学习, 学生应具有分析和选择基本机构的 能力, 并为后续专业课程的学习提供必要的理论基础. 常用机构有连杆机构、 凸轮机构、 齿轮机构及齿轮系、 间歇运动机构等.以图1 - 3所示 的单缸四冲程内燃机为例, 其中就有连杆机构、 凸轮机构和齿轮机构的组合运用, 而这三种 机构恰恰是应用最广的, 也是本课程要学习的重点内容.图1 - 3( a ) 所示为单缸四冲程内燃 机的结构示意图, 图1 - 3( b) 所示为其完成机械运动的主要部件的机构运动简图.可以看 出, 所用机构包括齿轮机构― ― ―齿轮4 ′ 、 齿轮5和气缸体1;