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1、机械系统的运动简图设计,第一章,原动机,传动装置,工作机构（执行机构）,给机械系统提供动力。,将动力机的动力和运动传递给执 行机构的中间装置。,（1）减速或增速；,（2）变速；,（3）传递动力；,（4）改变运动规律；,（5）实现多路运动；,利用机械能来进行生产或达到预定 要求的装置。,操纵控制装置,操纵及控制机械系统各组成部分协 调动作。,工作机, 原动机,联轴器,带式运输机传动简图,原动机,工作机,二. 机械系统运动简图(machinery system kinetic sketch ),牛头刨床的传动系统简图,刀架,滑枕,内燃机,曲柄滑块机构简图,三. 平面机构运动简图(planar me
2、chanism kinematic sketch ),平面机构(planar mechanism )所有构件都在同一平面或平 行平面内运动的机构。 如：内燃机中的曲柄滑块机构。,齿轮机构简图,或,1）运动副及其分类,四本章主要内容、重点及难点,3）平面机构自由度计算及机构具有确定运动的条件,2）平面机构的运动简图及其绘制,重点 平面机构自由度计算及机构具有确定运动的条件,机构运动简图绘制,有虚约束的机构自由度计算,1-1 运动副及其分类,一. 运动副(kinetic pair )机构中由两构件直接接触的具有一定相对运动的可动联接。如：,内燃机中活塞2与气缸体1（相对移动）,连杆3与活塞2（相对
3、转动）,连杆3与曲轴4（相对转动）,曲轴4与缸体1（相对转动）组成可动连接。,相对移动,相对转动,移动副,转动副,齿轮副,凸轮副,低副：面接触的运动副,高副：点、线接触的运动副,二. 运动副的分类,低副(low pair),高副(high pair),球面副,球销副,空间运动副,螺旋副,平面运动副,空间运动副,1-2 平面机构运动简图,机构运动简图(kinematic sketch ) 是用规定 的符号，绘出的能准确表达机构各构件之间的相对运动关系 及运动特征的简单图形，称为机构运动简图 。(即：用线条和 简单图形代表构件，用规定符号代表运动副，按比例作出的 图形）。内燃机中由汽缸体、活塞、连
4、杆和曲轴组成的曲轴 滑块机构。,一机构构件分类,机架（或固定构件）内燃机的汽缸体,活动构件 除机架外的所有可动构件。如活塞、连杆、 曲轴及齿轮等。,组成机构的构件可分为两大类：,内燃机,曲柄滑块机构 运动简图,内燃机结构分析,原动件：运动规律已知的活动构件。（内燃机中的活塞2）,主动件：作用有驱动力或驱动力矩的活动构件。 （活塞2 、齿轮5 、凸轮7）,输出件：输出运动或动力的从动件。（曲轴4 、推杆8 ）,从动件：机构中随主动件的运动而运动的其余活动 构件（如连杆3、曲轴4 、齿轮5 、推杆8 ）,二常用机构运动简图的表示符号,一）运动副的表示符号,转动副的符号,移动副的符号,高副的符号,三
5、副构件（活动构件）,两副构件（活动构件）,固定构件,注意：固定构件用带有阴影线构件表示,二）构件的表示符号,齿轮机构,凸轮机构,齿轮机构表示符号,凸轮机构表示符号,三）常用机构运动简图符号,电动机,带传动,链传动,锥齿轮机构,蜗杆蜗轮传动,三. 平面机构运动简图绘制 举例说明,1）分析内燃机的机构组成： 主运动机构：由气缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4组成 其他机构：齿轮机构（齿轮5 、齿轮6），凸轮机构（凸轮7 、 推杆8）,固定件: 气缸体1,2）根据机构的运动情况，判别固定件、原动件和从动件,例1-1 绘制内燃机的机构运动简图,凸轮7 、推杆8,解：1分析机构的运动，判别固定件、原动件和从
6、动件,原动件: 活塞2,连杆3、曲轴4,齿轮5 、 6,2从原动件开始，按运动传递顺序，分析各构件之间相对运动的性质、确定运动副的种类和数目。,2个移动副2和1、8和1；,4个转动副2和3、3 和4、5和1、6和1；,2个高 副5和6、7 和8 。,3合理选择视图平面 （选机构的主运动平面及其 平行平面）适当的机构的运 动瞬时位置（图示位置）,4选择适当的长度 比例尺l定出运动副之 间的相对位置，用规定 的符号绘制机构运动简 图。,1,例1-2 绘制鄂式破碎机机构运动简图,鄂式破碎机的组成情况,解：1鄂式破碎机的结构分析,鄂式破碎机的主运动机构 由：机架1、偏心轴2（与带 轮5固连在一起）、动
7、颚板3 和肘板4组成。动颚板3在偏 心轴驱动下作平面运动，将 堆放在动颚板与定颚板之间 的矿石压碎。,2分析机构的运动，判别固定件、原动件和从动件,1）机构的运动情况分析,固定件 机架1 原动件 偏心轴2 从动件 动颚板3、肘板4,3从原动件开始，按运动传递顺序，分析各构件之间相对运动的性质、确定运动副的种类和数目。因机构各构件之间的相对运动均为转动，固组成4个转动副，即：转动副A、B、C、D，其中A和D为固定铰链， B、C为活动铰链,4合理选择视图平面（一般选机构的运动平面或者与运动平面平行的平面），适当的机构的运动瞬时位置（以能够清楚反映出各构件之间相对位置关系为原则）,5选择适当的长度比
8、例尺l = ，定 出运动副之间的相对位置，用规定的符号绘制机构运动简图。,机构运动简图,1）确定固定铰链A和D： 先定A点位置 根据D点相对于A点的坐标和长度比例尺l 定出D点；,2）确定活动铰链B的位置：以A点为圆心，偏心距e/l（即lAB/l）为半径画圆，在其圆周上确定一适当的运动瞬时位置B,2,3）确定活动铰链C的位置：分别以B、D点为圆心， lBC/l 、 lCD/l 为半径画弧相交于C点；,4）用规定的构件符号连接各点，所形成的简单图形即为鄂式破碎机的主运动机构,4,1）确定固定铰链A和D： 先定A点位置 根据D点相对于A点的坐标和长度比例尺l 定出D点； 2）确定活动铰链B的位置：
9、以A点为圆心，偏心距e/l（即lAB/l）为半径画圆，在其圆周上确定一适当的运动瞬时位置B； 3）确定活动铰链C的位置：分别以B、D点为圆心， lBC/l 、lCD/l 为半径画弧相交于C点； 4）用规定的构件符号连接各点，所形成的简单图形即为鄂式破碎机的主运动机构,鄂式破碎机机构运动简图绘制步骤：,1-3 平面机构的自由度,一.平面机构的自由度(degree of freedom),（一）构件的自由度,一个作平面运动的自由构件有三个独立运动。即有三个自由度。,（二）约束,当两构件用运动副连接后,彼此间的相对运动受到约束, 自由度减少,失去一个自由度,产生一个约束。对构件的约束 数取决于运动副
10、的类型。, 平面机构自由度：机构中各活动构件相对于机架的可 能的独立运动的数目。,（三）平面机构自由度,平面机构中有 n 个活动构件，,未用运动副联接时有 3n 个自由度。,用pL个底副及pH个高副联接后，自由度减少（2 pL+ pH ） 。,机构中的高副数目,机构中的低副数目,机构中活动构件数目n = N（总构件数）-1（机架）,平面机构自由数目： 3n - （2 pL+ pH ）,二.机构具有确定运动的条件,pL =4,pH =1,F= 3324-1= 0,n=3,n=2,pL =3,F= 3223 = 0,n=3,pL =5,F= 3325 = 1,n=3,pL =4,F= 3324 =
11、 1,不能动,不能动,不能动,能 动,1.机构可能运动的条件是：,2.机构具有确定运动的条件是：,即:主动件数等于机构自由度数F 。,输入的独立运动数目等于机构自由度数F 。,机构自由度数F1。,pL =5,n=4,F=2,n=3,pL =4,F=1,给定1构件的运动 则机构运动确定,只给定1构件的运动时，机构运动不确定,给定1、4构件运动， 机构运动才确定。,一）复合铰链:,筛料机构自由度：F=3n-2PL PH= 35 2 6 = 3 ？,因此，筛料机构自由度的正确计算是：F=3527=1,筛料机构,复合铰链处理方法 计入复合铰链数目,复合铰链,由m个构件在一处组成轴线重合的转动副, 实际
12、有(m-1)个转动副。,三. 计算机构自由度时应注意的问题,二）局部自由度,局部自由度：机构中个别构件所具有的不影响其它构件 运动，即与整个机构运动无关的自由度。,F=332 31 =2 ？,F= 322 21 =1,局部自由度处理方法 ：计算机构自由度时，应将局部自由度除去不计，即将滚子与推杆固联成一体，看成一个零件,AB CD EF,F=342 6=0 ?,F=332 4=1,三）虚约束,虚约束处理方法: 将虚约束去除不计,机车车轮的联动机构,机构中那些对构件间的相对运动不起独 立限制作用的重复约束。或称消极约束。,例,F=332 4=1,常见的虚约束：,1.机构中联结构件与被联结构件的轨
13、迹重合,橢圆规机构,AB=BC=BD,AB CD EF,2.两构件组成若干个导路中心线互相平行或重叠的移动副,F=332 4=1,3.两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。,F=332 32 =1,4.在机构整个运动过程中，的距离始终不变。,AB=CD， AE=DF， BE=CF， BC=EF=AD,4,F=332 4=1,5.机构中对运动不起独立作用的对称部分。,F=332 32 =1,例1,找出图示直线机构中的是复合铰链,F=372 10 =1,例2,F=372 10 =1,机构具有确定运动,因为主动件数等于机构自由度数F 。,直线机构,复合 铰链,计算图示压缩机机构的自由度F,复合 铰链
14、,机构具有确定运动,因为主动件数等于机构自由度数F 。,例,F=362 81 =1,F=3n2Pl Ph,例,部分图示油泵机构中，1为曲柄，2为活塞杆，3为转块， 4为泵体。试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。,1,2活塞杆,机构运动简图,2. 机构的自由度： F = 3 n2 PlPh = 3324 = 1,解：1 . 机构组成结构分析,3 转块,2,本章内容小结,机构具有确 定运动的条：,计算公式：F = 3n - 2pL - pH,注意事项：复合铰链、局部自由度 虚约束的判别及其处理,机构的原动件数目=机构的自由度数目,1运动副及其分类、表示方法、规定画法,2构件类型、表示方法及
15、规定画法,3机构运动简图及其绘制方法,作业题：P21：1-6, 1-8 P22： 2-9 图1-24 、 1-26 、 1-27 、 1-28,结 束,机械系统：,牛头刨床的组成,滑枕,刀架,机械系统：,牛头刨床的组成,滑枕,刀架,工作机, 原动机,传动系统,工作机,其 他 操纵装置或控制系统等,完整的机 械系统, 原动机,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.8.2120.8.21Friday, August 21, 2020 2、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。10:40:2410:40:2410:408/21/2020 10:40:24 AM 3、越是没有本领的就越加自命
16、不凡。20.8.2110:40:2410:40Aug-2021-Aug-20 4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。10:40:2410:40:2410:40Friday, August 21, 2020 5、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。20.8.2120.8.2110:40:2410:40:24August 21, 2020 6、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2020年8月21日星期五上午10时40分24秒10:40:2420.8.21 7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2020年8月上午10时40分20.8.2110:40August 21, 2020 8、业余生活要有意
