外文翻译--机构和机器原理

1 中文 10360字 中文翻译 机构和机器原理 1.机构介绍： 机构的功用是作为机械作用的一个部分从一个刚体到另一个刚体传送即传递运动。 一般能用作机构基本零件的机械装置有三种类型： 1．齿轮装置。那是在回转轴之间进行接触传动的啮合构件。 2．凸轮装置。把输入构件的均匀运动转换成输出构件的非均匀运动的装置。 3．平面机构和空间机构也是能使一个点或一个刚体产生机械运动的有用装置。 运动链是一个构件系统装置即若干个刚体，它们或者彼此铰接或者互相接触，方式 上是允许它们彼此间产生相对运动。如果构件中的某一构件被固定而使 任何其他一个构 件运动到新的位置将会引起其他各个构件也运动到确定的预期的位置上的话，该系统装 置就是一个可约束的运动链。如果构件中的某一构件仍保持固定而使任一运动到达一新 的位置而不会使其他各个构件运动到一个确定的预期的位置上的话，则该系统装置是一 个非约束运动链。 机构或连杆构件是一个可约束的传动链而且是一个从输入到输出以传递运动和 （或）力为目的的机械装置。连杆机构是由通常被认为是刚体构件或杆组成的，它们是 以销轴铰接的，例如用柱销（圆形的）或棱柱体销轴铰接，以便成形开式或闭式（回环 式）的运动链。这样的运动链在至少 有一个构件被固定的条件下：（ 1）如果至少有两个 构件能保持运动，就变为机构，（ 2）如果没有一个构件能够运动，则就成为结构。换句 话说，机构是允许其“刚性构件”之间相对运动，而结构则不能。由于连杆机构做成一 简单机构而且能设定实现复杂的任务，例如非线性运动和力的传递运动。它们在机构学 研究中将受到更多的关注。 机构被用于许多许多的机器和装置中。最简单的封闭式的连杆机构就是四杆机构， 四杆机构有三个运动构件（加上一个固定构件）并且有四个销轴。连接动力源的构件即 2 原动件，而具有一个移动铰和一个固定铰者叫做输入构件。输出构件将 一个移动铰和另 一个固定铰连系起来。连接构件即浮动构件将两个移动的铰（回转副）连系起来，因而 连接构件就将输入传送到输出。 四杆机构若使一个或几个构件无限长而产生某些特殊的构造。曲柄滑块（即曲柄和 滑块）机构就是一个四杆机构特例。其以一个滑块替换一个无限长的输出件。内燃机就 是建立在这一机构基础上。有着另一种形式的四杆机构，其中滑块是在一运动的构件上 导移运动而不是在一固定构件上。这些就被称为曲柄滑块机构的变换，它是其中一个构 件（曲柄、连杆或滑块）被固定时形成的。 虽然四杆机构和曲柄滑块机构是非常有用而且在成千上万的 应用中都可找到。但是 我们还看到，这些连杆机构其性能水平的发挥已经受到限制。具有更多构件的连杆机构 常常用于更多要求的情况中。然而可以设想多回环的连杆机构的运动常常是更为困难 的，特别是当其他零件出现在同一图中的时候，要进行更复杂机构的运动分析：第一步 是绘制一等效运动图即示意图。这示意图用于电路图解类似的目的，即仅仅表示机构的 主要本质的意图，然而它要体现影响其运动的关键的尺寸。运动图可用两种形式中的一 种：一是草图（按比例画出，但放大比例不精确），二是比例准确的运动图（通常用于 进一步分析其位置、位移、速度，加速度， 力和扭矩传递等等）。为了便于参考，对构 件进行顺序编号，（以静止构件编号为 1 开始编写），而回转副则以字母表示。 机构运动分析的第二步：画一个图解图，是要确定机构的自由度数。依据自由度， 可意指需要若干个独立输入的运动的数目，以确定机构所有的构件相对于地面的位置。 人们可以想象存在数以千计的不同类型的连杆机构。你可想象一个袋子包容大量的连杆 机构的组元：二杆组，三杆组，四杆组等等，以及构件，回转副，移动副，凸轮随动件， 齿轮，齿链，链轮，皮带，皮带轮等等。（球形运动副，螺旋副以及允许三维相对运动 的其他连接尚未包括进去， 这里，仅仅讨论平行平面内的平面运动）。而且你可以想象 一下把这些组元放在一起而形成的各种类连杆机构的可能性。存在如何帮助人们控制所 形成这些机构的规律吗？实际上，大多数机构的任务是要求一个单一的输入被传递到一 个单一的输出。因此单一自由度的机构是使用最多的一种机构类型。例如，由直觉即可 以看出：四杆机构就是一个单一自由度的连杆机构。 画运动图和确定机构自由度的过程，就是运动分析和综合过程的第一个阶段。在运 3 动分析中，根据机构的几何形状加上可能知道的其特性（如输入角、速度，角加速度等） 来研究确定具体的机构。另一方面，运 动综合则是设计一个机构以完成一个所要求的任 务的过程。于此，选择新机构的类型和尺寸是运动综合的一个部分。设想相对运动的能 力，能推想出之所以这样设计一个机构的原因和对一个具体设计进行改进的能力是一个 成功的机构学家的标志。虽然这些能力来自先天的创造性，然而更多的是因为掌握了从 实践中提高的技术。 1.1 运动分析： 最简单最有用的机构之一是四杆机构。以下论述中的大部分内容集中讨论连杆机构 上，而该程序也适用于更复杂的连杆机构。 我们已经知道四杆机构具有一个自由度。关于四杆机构，有没有要知道的有用的更 多内容呢？的确是有的 ！这些包括格拉肖夫准则，变换的概念，死点的位置（分歧点）， 分支机构，传动角，和他们的运动特征，包括位置，速度和加速度。 四杆机构可具有一种称作曲柄摇杆机构的形式，一种双摇杆机构，一种双曲柄（拉 杆）机构，致于称作哪一种形式的机构，取决于跟机架（固定构件）相连接的两杆的运 动范围。曲柄摇杆机构的输入构件，曲柄可旋转通过 360°并连续转动，而输出构件仅 仅作摇动（即摇摆的杆件）。作为一个特例，在平行四杆机构中，输入杆的长度等于输 出杆的长度，连接杆的长度和固定杆（机架）的长度，也是相等的。其输入和输出都可 以作整周转动或 者转换成称作反平行四边形机构的交叉结构。格拉肖夫准则（定理）表 明：如果四杆机构中，任意两杆之间能作连续相对转动，那么，其最长杆长度与最短杆 长度之和就小于或等于其余两杆长度之和。 应该注意：相同的四杆机构，可有不同的形式，这取决于哪一根杆被规定作为机架 （即作固定杆）。运动变换的过程就是固定机构传动链中的不同的杆件以产生不同的机 构运动过程。除了具备关于构件回转范围的知识之外，还要具备如何使机构在制造之前 就能“运转”的良好措施，那将是很有用的。哈登伯格说到：“运转”是一个术语，其 意义是传给输出构件的运动的有效性。 它意味着运转平稳，其中能在输出构件中产生一 个力或扭矩的最大分力是有效的。虽然最终的输出力或扭矩不仅是连杆几何图形的函 数，而且一般也是动力或惯性力的结果，那常常是大到如静态力的几倍。为了分析低速 运转或为了易于获得如何能使任一机构“运转”的指数，传动角的概念是非常有用的。