《机械基础 少学时 教学课件 ppt 作者 曾德江 第5单元 平面机构的结构分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械基础 少学时 教学课件 ppt 作者 曾德江 第5单元 平面机构的结构分析（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械基础 平面机构的结构分析,机械工业出版社,案例导入,汽车与我们每天的出行息息相关，它既是一种交通运输工具也是一种典型的交通运输机械，正是因为它的存在改变了我们的生活，使我们能够随时随地前往想去的地方。本单元将以汽车发动机作为载体，学习正确分析平面机构的结构、绘制平面机构运动简图及判断平面机构的运动确定性，课程还将通过大量的工程实际案例进行相关能力训练。,机械工业出版社,平面机构的结构分析,机械工业出版社,学习目标,机械工业出版社,学习重点和难点,机械工业出版社,5.1 构件和运动副,机械一般由若干常用机构组成，而机构是由两个以上且具有确定相对运动的构件组成的. 平面机构：若组成机构的所有构
2、件都在同一平面或相互平行的平面中运动，则该机构称为平面机构。,汽车发动机,测量仪表机构,机械工业出版社,5.1 构件和运动副,5.1.1 构件的自由度 构件的自由度：构件作独立运动的可能性，称为构件的自由度。 一个在平面内自由运动的构件有三个自由度，可用x、y、表示。,机械工业出版社,5.1 构件和运动副,5.1.2 运动副和约束 1. 运动副：由两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接，称为运动副。 2.约束：运动副限制了两个构件间的某些独立运动的可能性，这种限制就称为约束。,测量仪表机构,汽车发动机,机械工业出版社,5.1 构件和运动副,5.1.3 运动副的分类 根据组成运动副两构件之间的
3、接触几何特征，运动副可分为低副和高副。 1.低副：两构件通过面接触构成的运动副称为低副。每个低副有两个约束。 按两构件间的相对运动形式，低副又分为移动副和转动副。,移动副,转动副,机械工业出版社,5.1 构件和运动副,（1）转动副：两构件只能做相对转动的运动副。 转动副的符号：用小圆表示，小圆中心代表转动轴线的位置。若构件代表机架则在构件上画上斜线。,转动副的符号表示,机械工业出版社,5.1 构件和运动副,（2）移动副：两构件只能做相对移动的运动副。 移动副符号：用直线表示移动导路或其中心线的位置。,移动副符号表示,机械工业出版社,5.1 构件和运动副,2.高副 概念：两构件呈现点、线接触的运
4、动副称为高副。高副用两构件在直接接触处的轮廓表示，每个高副有一个约束。 注意：画高副时，对于凸轮、滚子，习惯上画出全部的轮廓；对于齿轮，常画点画线画出其节圆。,齿轮副,汽车配汽机构,高副符号表示,机械工业出版社,5.1 构件和运动副,5.1.4 构件的分类 1.机构中的构件可分为三类： （1）固定件（机架）：是用来支承着活动构件的构件。（如缝纫机脚踏机构中的AD构件）,机械工业出版社,5.1 构件和运动副,（2）原动件：是运动规律已知的活动构件，它的运动是由外界输入的，故又称为输入构件。（如缝纫机脚踏机构中的CD构件） （3）从动件：是机构中随原动件运动而运动的其余活动构件。（如缝纫机脚踏机构
5、中的CB、BA构件）,）,机械工业出版社,5.1 构件和运动副,2.机构运动简图中构件的表示法（机构运动简图符号见表5-1）,二运动副构件,三运动副构件,机械工业出版社,5.2 平面机构运动简图,1.机构运动简图的概念 （1）机构运动简图 撇开实际机构中与运动无关的因素，用简单的线条和符号表示构件和运动副，并按一定的比例定出各运动副的相对位置，表示机构各构件间真实运动关系的图，称为机构运动简图。,缝纫机脚踏机构,机械工业出版社,5.2 平面机构运动简图,（2）机构示意图 没有按一定比例表示出各运动副间准确的相对位置，只能表示机构组合方式的机构图称为机构示意图。,剪刀机构,搅拌机构,机械工业出版
6、社,5.2 平面机构运动简图,2. 平面机构运动简图的绘制 （1）比例尺的概念 （2）比例的概念,机械工业出版社,5.2 平面机构运动简图,3.平面机构运动简图绘制的一般步骤 1）分析机构运动的传递情况，找出机架、原动件和从动件； 2）从原动件开始，按照运动的传递顺序，分析各构件间的运动形式，从而确定构件和运动副的数目和类型； 3）测量各运动副间的相对位置； 4）选择适当的视图平面和原动件位置，以便清楚地表达各构件间的运动关系。平面机构通常选择与构件运动平行的平面作为投影面。,机械工业出版社,5.2 平面机构运动简图,5）选择适当的比例尺l，按照各运动副间的距离和相对位置，用简单的线条和运动副
7、符号画出机构运动简图。,机械工业出版社,5.2 平面机构运动简图,案例5-1 绘出如图5-8a所示抽水唧筒机构的运动简图。,机械工业出版社,5.2 平面机构运动简图,思考与分析 请画出汽车发动机罩壳、手摇打气筒的机构示意图,汽车发动机罩壳,手摇打气筒,机械工业出版社,5.2 平面机构运动简图,答案：,汽车发动机罩壳机构示意图,手摇打气筒机构示意图,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,机构自由度：是指机构相对于机架所具有的独立运动的数目。,剪刀机构,铰链五杆机构,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,5.3.1 平面机构具有确定相对运动的条件 1.平面机构自由度的计
8、算 式中：F平面机构的自由度数 n机构中活动构件个数 PL机构中低副的个数 PH机构中高副的个数,剪刀机构,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,案例5-2 计算图5-8所示的抽水唧筒机构的自由度。,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,2.平面机构具有确定相对运动的条件 (1)请计算下列机构的自由度 (2)平面机构具有确定相对运动的条件: F=3n-2PL-PH=W0,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,案例5-3 图5-11a所示为简易冲床（1）试画出简易冲床的运动简图；（2）通过自由度计算判断该机构是否有确定相对运动；（3）如果不满足有确定相对
9、运动的条件，请提出修改意见并画出运动简图。,简易冲床结构示意图,简易冲床运动示意图,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,简易冲床修改方案,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,分析思考： 请计算下列机构的自由度，并判断机构是否有确定相对运动？请思考B点的转动副有几个？,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,5.3.2 几种特殊情况处理 1.复合铰链： （1）概念：两个以上构件在同一处用同轴转动副相联接组成的运动副，称为复合铰链。 （2）处理方法：复合铰链所代表的转动副个数（k）应是该处汇交构件个数减一（k-1）。,机械工业出版社,5.3 机构具有确定
10、相对运动的条件,案例5-4 请计算图5-13所示直线机构的自由度，并判断机构是否有确定相对运动？,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,2.局部约束 （1）概念：不影响整个机构运动的局部的独立运动，称为局部自由度。 （2）出现的场合：将滑动摩擦改为滚动摩擦处。 （3）处理方法：计算自由度时将局部自由度除去，将滚子与杆件固结一体。,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,3.虚约束 概念：机构中与别的约束起重复限制作用的约束，称为虚约束。 虚约束出现的场合： （1）两个构件形成多个具有相同作用的运动副 1) 两个构件在同一轴线上形成多个转动副。 处理方法：只保留一个转动
11、副,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,2）两构件形成多个导路平行或重合的移动副。 处理方法：只保留一个移动副。,两构形成多个导路平行或重合的移动副实例,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,3）两构件在多处接触形成的高副。 处理方法：只保留一个高副。,两个构件在两处形成高副-虚约束,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,计算下列图所示的机构自由度，并判断它们是否具有确定的相对运动（图中画有箭头的构件为原动件）。,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,（2）被联接件上点的轨迹与机构上联接点的轨迹重合。 处理方法：去除虚约束及多余的构件,
12、机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,（3)机构中对传递运动不起独立作用的对称部分。 处理方法：去除对称部分的构件和形成的运动副。,周转轮系,机械工业出版社,5.3 机构具有确定相对运动的条件,案例5-5 计算图5-18a所示机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度、虚约束（应说明属于哪一类虚约束），并判断该运动机构是否有确定运动（图中箭头所示构件为原动件），为什么？,机械工业出版社,综合案例分析,如图5-19a所示为单缸内燃机，它的工作原理是利用燃料在气缸内燃烧产生的热能，通过气体受热膨胀推动活塞移动，再经过连杆传递到曲轴使其旋转做功。,图5-19 单缸内燃机结构图,
13、机械工业出版社,综合案例分析,试利用所学知识完成以下任务：1）分析单缸内燃机的结构；2）绘制单缸内燃机的机构运动简图；3）判断该机构是否具有确定的相对运动。,图5-20 单缸内燃机的机构运动简图 1机架（气缸体）2曲柄 3连杆 4活塞,机械工业出版社,综合案例分析,分析思路： （1）单缸内燃机结构分析； （2）单缸内燃机三种结构的运动副类型分析 ； （3）平面机构运动简图绘制； （4）机构运动确定性判断。,机械工业出版社,项目训练,习5-4 绘制图5-22中各机构的机构运动简图，并计算自由度,机械工业出版社,项目训练,习5-5 计算图5-23中各机构自由度，并判断它们是否具有确定的相对运动？,Thank You !,
