《机械设计基础第1章-x》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础第1章-x（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、重 点 运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件、机构自由度的计算及其注意事项。,第1章 平面机构的结构分析,内 容1 构件及其运动副2 平面机构运动简图的绘制3 平面机构自由度的计算,运动副元素两构件相互接触的几何形状（点、线、面）。,1 构件及其运动副,a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动,三个条件，缺一不可,例如: 凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。,构件机构中运动的单元。,运动副两个构件直接接触且具有确定相对运动的联接。,平面运动副的分类,转动副,移动副,按运动副元素分为：低副和高副,低副：面接触，相对转动或相对移动。包括转动副和移动副两种。,转动副：又称
2、回转副或铰链，组成运动副的两构件只能在平面内相对转动。,移动副：组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动。,高副：点或线接触，沿接触点切线方向相对移动绕接触点的转动。例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。,齿轮副,凸轮副,滚动副,运动链两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。,机构中构件的分类：,机构：具有确定运动的运动链称为机构 。,机架作为参考系的构件，如机床床身、车辆底盘、飞机机身。,机构的组成：,原（主）动件按给定运动规律运动的构件。从动件其余可动构件。,机构 机架 原动件 从动件,分为两类：闭式链,开式链,机构运动简图 在研究机构运动时，为了使问题简化，有必要撇开那些与运动无关的构件外
3、形和运动副具体构造，仅用简单的线条和符号来表示构件和运动副，并按比例定出各运动副的位置。这种说明机构各构件间关系的简化图形，称为机构运动简图。它与原机构具有完全相同的运动特性。,表达方式： 用简单线条表示构件，规定符号代表运动副，按比例定出运动副相对位置。,与运动有关的因素： 构件数目、运动副数目及类型；运动副之间的相对位置,一、平面机构运动简图的概念,用途： 分析现有机构，构思设计新机械,2 平面机构运动简图,二、运动副符号,移动副,转动副,齿轮副,凸轮副,一般构件的表示方法,杆、轴构件,固定构件,同一构件,三、构件,不管构件形状如何，简单线条表示，带短剖面线表示机架。,三副构件,两副构件,
4、一般构件的表示方法,注意: 画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。,常用运动副的符号,运动副名称,运动副符号,两运动构件构成的运动副,转动副,移动副,两构件之一为固定时的运动副,平面运动副,常用机构运动简图符号,机构运动简图应满足的条件： 1.构件数目与实际相同,2.运动副的性质、数目与实际相符,3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 成比例。,四、机构运动简图的绘制,方法与步骤： 1.确定构件数目及原动件、输出构件； 2.根据各构件间的相对运动确定运动副的种类和数目； 3.选定比例尺，按规定符号绘制运动简图； 4.标明机架、原动件和作图比例尺； 5.验算自由度。,顺口溜
5、：先两头，后中间，从头至尾走一遍， 数数构件是多少，再看它们怎相联。,A,1,2,3,4,B,C,D,例1 颚式破碎机,例2 齿轮插刀机构运动简图,运动副？,例3 活塞泵机构运动简图,课后作业 P17：题1-1，题1-2，题1-3,给定S3S3(t)，一个独立参数11（t）唯一确定，该机构仅需要一个独立参数。,若仅给定11（t）,则2 3 4 均不能唯一确定。若同时给定1和4 ，则3 2 能唯一确定，该机构需要两个独立参数 。,3 平面机构的自由度,自由度机构中各构件相对于机架的所有的独立运动的数目（确定构件位置所需独立运动参数）。,原动件能独立运动的构件。（通常，原动件为含低副构件且与机架相
6、连, 只有一个自由度。）一个原动件只能提供一个独立参数,机构具有确定运动的条件为：,自由度原动件数,原动件数自由度数，机构无确定运动,原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏,一、 平面机构具有确定运动的条件,二、 平面机构自由度的计算公式,作平面运动的刚体在空间的位置需要三个独立的参数（x，y, ）才能唯一确定。,(x , y),运动副 自由度数 约束数回转副 1（） + 2（x，y） = 3,R=2, F=1,R=2, F=1,R=1, F=2,结论：构件自由度3约束数,移动副 1（x） + 2（y，）= 3,高 副 2（x,） + 1（y） = 3,经运动副相联后，构件自由度会有变化：,自由构
7、件的自由度数约束数,活动构件数 n,计算公式： F=3n2PL PH,要求：记住上述公式，并能熟练应用。,构件总自由度,低副约束数,高副约束数,3n,2 PL,1 PH,计算曲柄滑块机构的自由度。,解：活动构件数n=,低副数PL=,高副数PH=,推广到一般：,计算五杆铰链机构的自由度,解：活动构件数n=,低副数PL=,F=3n 2PL PH,高副数PH=,两个主动件,一个主动件,计算图示凸轮机构的自由度。,解：活动构件数n=,低副数PL=,F=3n 2PL PH,高副数PH=,F=3n-2PL-PH,=3,2,-2,3,-0,=0,三个构件通过三个转动副相连, 相当于一个构件。,3.注意事项,
8、复合铰链,m个构件(m3)在同一处构成共轴线的转动副,F 3n2PLPH 3 2 ,m-1个低副,复,计算在内,1）要正确计算运动副数目,F3n2PLPH 3 2 ,复,复,复,复,例 圆盘锯机构,F3n2PLPH 3 2 ,3.注意事项（续）,机构中某些构件所具有的局部运动，并不影响机构运动的自由度。,局部自由度,排除,2）,计算时去掉滚子和铰链：,滚子的作用：滑动摩擦滚动摩擦。,F=3 2 ,F3n2PLPH 3 2 ,F3n2PLPH 3 2 ,4,6,0, 0,？,虚约束,不产生实际约束效果的重复约束,排除,3.注意事项（续）, FEAB CD ，故增加构件4前后E点的轨迹都是圆弧，增
9、加的约束不起作用，应去掉构件4。,此例存在虚约束的几何条件,1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合，,2.两构件构成多个移动副，且导路平行。,如平行四边形机构，火车轮，,椭圆仪等。,虚约束常发生在下列情况:,4.运动时，两构件上的两点距离始终不变。,3.两构件构成多个转动副，且同轴。,5.对运动不起作用的对称部分。如：多个行星轮。,6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。,如: 等宽凸轮,注意：法线不重合时，变成实际约束！,虚约束的作用：改善构件的受力情况，如多个行星轮。,增加机构的刚度，如轴与轴承、机床导轨。,使机构运动顺利，避免运动不确定，如车轮。,注意：各种出现虚约束的场合都是有条件的 !,F3n2PLPH3 2 ,F3n2PLPH3 2 ,例,例,4,1,2,3,5,6,7,1,2,3,4,5,6,8,7,F3n2PLPH 3 2 ,例,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,例,F3n2PLPH 3 2 ,F3n2PLPH 3 2 ,练习,本章重点小结,三、机构运动简图的绘制,课后作业：1-11-3；1-5 1-7,
