作者杨之勇
随动机构是机构学中的紧缺之项,也是现实汽车前轮早期磨损涉及到前轮转向机构设计的难题,辊锻机操作机械手设计的难题除了操作速度要快,另一个是要解决操作机械手随锻件尺寸加长自动随动设计问题,随动机构是机械自动化设计的绕不开的问题,可见其意义重大不可轻视,所以随动机构的研创是械设计中急需要解决的新课题。
不少机械设备,也包括飞机等重要设备设计都不能不考虑随动机构的方案结构问题,随动机构是配合机械系统稳定和安全的不可或缺的机构。下图的千斤顶因机构设计为摆杆形式的摆动升起,顶头升起不是直线,下边没有行走轮来随动,车体会倾斜失稳。这就是利用随动机构功能确保系统平衡。
(此种汽修千斤顶下边四个轮子是为顶头随动保证车体平衡和安全)
这种随动机构可分为自然自动随动和人为(利用传感,弹性、液压、气动)等平衡力随动两种。
自动随动是系统为达平衡要求,自动驱使随动使之随遇平和,这种随动设计要留出开路,给以随动的调节和动作搭配,总之要满足机械系统平衡设计及合乎耗散性结构的耗能最小原理的要求。
方法是要利用机械系统平衡自动调节原理实现
随动机构设计条件:1)自由度允许,2)系统平衡为了节能最小的自驱动。
随动机构的深入研创是新产品问世的园地,是技术升级的助力器,利用随动机构的设计原理可以改进提高汽车前轮转向机构的设计质量;创新设计出:1)汽车前轮随动转向新机构装置,2)皮带张紧随动换向新机构装置;3)机动车辆新型差速器,4)弯管机弯管半径随动轮架装置,5)液压系统油管内自动排气阀装置…。可见随动机构研创的重要性。一种科技的研创不在于机构本身,而在于研创的人的能动性,点化,开化,转化。升华的能力性。
两前轮行进中后轮和行进方向随动,这是由于车轮设计中后轮有立轴,在行进中任何物体运动都有保持节能省力的原则,这是自然法则,如果不随动,后轮就会托地走,增大摩擦力,只有随动才能达到最小阻力原则,从这个现象中随动现象是早已客观存在了。同理下面图示说明同理现象。轮轴在回转AB两轮回以各自的速度运转,形成随动的自然运转。
发现规律是人的能力的体现,会利用规律创造未来世界,无中生有的去创新设计,制造,也是人的能力性的体现。
(两轮运行中互为随动示意图)
前轮在转向过程中两轮轴延长线不能和后轴延长线三线共点,这样就会加速前轮不必要的磨损。不利于两前轮的转向控制。
根据随动原理对该转向机构建议进行改进如下图:
驱动前轮中一个轮子,另一个前轮会自然随动。这是既简化了机构,也有力于两前轮的转向控制,免得机构不完善两轮转向会发生矛盾三线不共点。当然又有用液压传感方式进行前轮转向控制设计设想,本人认为两前轮在转向中能自然随动配位,分配转速也就可以了。
液压系统油管内自动排气阀装置,设计和创新设计实质是利用系统平衡随动原理设计的,当阀腔内有气时阀桶浮不起来,密封处开启,液压油中气体从自动排气空中排出,当阀腔里是油时浮筒随油面上升,自动密封不又至于泄出。这是利用系统油气特性设计的系统随动机构液压油管路自动放气阀。
创新设计不全是经验,也不是都能学来的,是一种理性感悟,思维能力变通的体现,液压油自动排气阀是笔者(70年)毕业劳动锻炼一年为生产需要想出来的,所以不能轻视年轻人的智慧和想法,科学技术是有层面性的,有知识结构框架的合理性要求的。学的太专业了,客观用场实际是多科交叉,理念多维的。公共共性的理论很重要。机械设计的机构学,特别是广义机构学及理念不可或缺。
实际还有很多随动机构例子,这里不便更多涉及。总之随动是机械设计中一种理念,也是机械设计创新开发性产品的一种创新方法。
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