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1、机械设计基础,本章要点： 各种常用机构 运动副的概念 机构自由度的概念,第10章 常用机构概述,应掌握内容： 平面机构的运动简图绘制 自由度计算,机构的概念,1. 零件： 机器中单独加工不可再分的单元体。 2构件: 凡彼此之间没有相对运动，而与其它零件之间可以有相对运动的零件或零件组合，称为构件。 构件可以由一个零件组成。 也可以由几个零件组成，但应是一个刚性整体，只构成一个运动单元。,3、机构 机构是具有确定相对运动的构件的组合，组成机构的目的是为了使机构按照预定的要求进行有规律的运动。 所谓平面机构，是指组成机构的所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的机构；否则就称为空间机构。,机构
2、的组成,原动件：按给定运动规律独立运动的构件 从动件：其余的活动构件 机 架：固定不动的构件,机器、机构、构件、零件之间的关系,与动力 源组合,零件,构件,机构,机器,静联接,动联接,(运动副),运动副的概念,两构件通过直接接触，既保持联系又能相对运动的联接，称为运动副。,运动副的分类,根据接触方式的不同，把运动副分为低副和高副两种。 1.低副 两构件间为面接触的运动副为低副 （1）转动副 （2）移动副 2.高副 两构件为点、线接触的运动副为高副。 例如 齿轮副、凸轮副,平面机构的运动简图,撇开实际机构中与运动关系无关的因素，并按一定比例及规定的简化画法表示各构件间相对运动关系的工程图形称为机
3、构运动简图。 用简单线条表示构件 规定符号代表运动副 按比例定出运动副的相对位置 与原机械具有完全相同的运动特性,常用构件和运动副的表达方法,构件的表示方法,杆、轴类构件 机架 同一构件,两副构件 三副构件,平面机构运动简图的绘制,（1）分析机构的结构和运动情况 找出原动部分、传动部分和工作部分 （2）确定构件、运动副的类型和数目 （3）选择视图平面 通常选用平行于构件的平面作为投影面 （4）选定适当的比例尺l，绘制机构运动简图,A,B,C,D,发动机机构运动简图,平面机构的自由度计算,1. 自由度 构件的独立运动的数目称为构件的自由度。 一个作平面运动的自由构件有三种独立运动的可能性。即有3
4、个自由度。,2. 约束 对构件独立运动所加的限制称为约束。 自由度减少的个数等于约束的数目。 运动副所引入的约束的数目与其类型有关。 在平面机构中，每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。,约 束 数：2 自由度数：1,转动副,约 束 数：2 自由度数：1,移动副,约 束 数：1 自由度数：2,凸轮副,低副,高副,机构自由度的计算,机构相对机架（固定构件）所具有的独立运动数目，称为机构的自由度。 活动构件数： n 低副数： NL 高副数： NH,m=3n2NLNH,举例说明：,1,2,3,4,解：,活动构件数： n=4 低副数： NL=5 高副数
5、： NH=1,计算平面机构自由度的注意事项,1、复合铰链 m个构件(m2)在同一处构成转动副 m-1个低副,2,3,5,举例说明：,解：,活动构件数： n=5 低副数： pL=7 高副数： pH=0,2、局部自由度 排除 定义：机构中某些构件所具有的独立的局部运动, 不影响机构输出运动的自由度。 局部自由度经常发生的场合：滑动摩擦变为滚动摩擦时添加的滚子、轴承中的滚珠。 解决的方法：计算机构自由度时，设想将滚子与安装滚子的构件固结在一起，视作一个构件。,F3n2plph 3 2 ,3,3,1, 2,F3n 2plph 3 2 ,2,2,1, 1,错,对,3、虚约束 排除 不影响机构运动传递的重
6、复约束。 在特定几何条件或结构条件下，某些运动副所引入的约束可能与其它运动副所起的限制作用一致，这种不起独立限制作用的运动副叫虚约束。 处理方法：计算自由度时，将虚约束（或虚约束构件及其所带入的运动副）去掉。,虚约束经常发生的场合： （1）两构件组成多个移动方向一致的运动副时；,（2）两构件组成轴线重合的转动副时；,（3）机构中对传递运动不起独立作用的对称 部分所引入的约束；,（4）两构件某两点之间的距离在运动过程中 始终保持不变时。,F3n2PLPH 3 2 ,4,6,0, 0,F3n2PLPH 3 2 ,3,4,0,1,解：,活动构件数： n=7 低副数： pL=9 高副数： pH=1,机构具有确定运动的条件,机构的主动件数等于机构的自由度数，且大于0。,如图所示为一简易冲床机构，原动件凸轮2作逆时针匀速转动，经过摆杆3带动导杆4实现冲头的上下冲压动作。图b为其机构运动简图。试分析该机构设计方案有无错误。若有，应该如何修改？试绘出正确的机构运动简图。,a）,b）,解： 图b中，有3个活动构件，3个转动副、1个移动副、1个高副，即n3，PL4，PH1，则其自由度 M3n2NLNH332410，,机构不能运动，故设计不合理。,b）,分析要点：注意联接两构件的运动副的运动轨迹能否同时满足两构件的运动轨迹。,修改方案,Thank You !,请认真复习本节及预习下节内容 ！,
