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1、书名：机械原理与机械零件ISBN： 978-7-111-34602-9作者：张景学出版社：机械工业出版社本书配有电子课件工程制图 高职高专 ppt 课件简易冲床简易冲床设计方案设计方案分析分析1）能否实现设计者的意图？为什么？）能否实现设计者的意图？为什么？2）若否，请画出一种改进方案。）若否，请画出一种改进方案。案例导入案例导入案例导入案例导入第二章第二章 平面机构及自由度平面机构及自由度工程制图 高职高专 ppt 课件 铰链铰链B的中心既要随的中心既要随杠杆杠杆2绕轴绕轴A转动，又要转动，又要随冲头随冲头3沿铅垂线移动，沿铅垂线移动，存在运动干涉，无法运存在运动干涉，无法运动动 。不能实现
2、设计者的意图！不能实现设计者的意图！如何改进？如何改进？第二章第二章 平面机构及自由度平面机构及自由度初步分析初步分析初步分析初步分析该类问题可通过该类问题可通过计算得到解决！计算得到解决！工程制图 高职高专 ppt 课件第一节第一节 平面机构的组成平面机构的组成第二节第二节 平面机构运动简图平面机构运动简图第三节第三节 平面机构的自由度平面机构的自由度相关知识相关知识相关知识相关知识第二章第二章 平面机构及自由度平面机构及自由度工程制图 高职高专 ppt 课件第一节第一节 平面机构的组成平面机构的组成平面机构平面机构空间机构空间机构工程制图 高职高专 ppt 课件运动副：运动副：两构件直接接
3、两构件直接接触而构成的可动联接。触而构成的可动联接。二、运动副及分类二、运动副及分类一、构件一、构件第一节第一节 平面机构的组成平面机构的组成运动副元素：运动副元素：两构件上两构件上构成运动副的接触表面。构成运动副的接触表面。4个构件个构件4个运动副个运动副运动副元素均为圆柱面运动副元素均为圆柱面独立运动的单元体。独立运动的单元体。工程制图 高职高专 ppt 课件运动副运动副机构的机构的 “关节关节”！第一节第一节 平面机构的组成平面机构的组成工程制图 高职高专 ppt 课件平面副平面副空间副空间副第一节第一节 平面机构的组成平面机构的组成按相对按相对运动分运动分按接触按接触形式分形式分低副：
4、面接触低副：面接触高副：点、线接触高副：点、线接触运动副运动副分类分类3个构件个构件3个个运动副运动副2个低副个低副1个高副个高副工程制图 高职高专 ppt 课件1. 1. 平面低副平面低副平面低副平面低副转动副转动副（回转副，铰链）（回转副，铰链）移动副移动副第一节第一节 平面机构的组成平面机构的组成工程制图 高职高专 ppt 课件凸轮凸轮高高副副齿轮齿轮高高副副轮轨高副轮轨高副第一节第一节 平面机构的组成平面机构的组成2. 2. 平面高副平面高副平面高副平面高副工程制图 高职高专 ppt 课件球面副球面副螺旋副螺旋副第一节第一节 平面机构的组成平面机构的组成3. 3. 常见空间运动副常见空
5、间运动副常见空间运动副常见空间运动副第一节第一节 平面机构的组成平面机构的组成运动副分析运动副分析运动副分析运动副分析7个构件个构件10个运动副个运动副7个低副个低副3个高副个高副开链开链闭链闭链多个构件通过运动副连接而组成的可动系统。多个构件通过运动副连接而组成的可动系统。第一节第一节 平面机构的组成平面机构的组成三、运动链三、运动链具有确定相对运动的运动链。具有确定相对运动的运动链。从动件从动件原动件原动件机架机架机构机构 = 机架机架 + 原动件原动件 + 从动件从动件第一节第一节 平面机构的组成平面机构的组成四、机构四、机构四、机构四、机构1. 概念：概念：表示机构各构件间相对运动关系
6、的简单图形表示机构各构件间相对运动关系的简单图形实际机构实际机构运动简图运动简图2. 作用：作用：分析现有机构，设计新机构。分析现有机构，设计新机构。第二节第二节 平面机构运动简图平面机构运动简图实际实际机构机构运动运动简图简图3. 简化原则简化原则构件数不变构件数不变运动副类型不变运动副类型不变运动副数不变运动副数不变运动尺寸不变运动尺寸不变机架不变机架不变原动件不变原动件不变运动特性不变运动特性不变简单、形象简单、形象第二节第二节 平面机构运动简图平面机构运动简图4. 运动副符号运动副符号第二节第二节 平面机构运动简图平面机构运动简图高副高副两构两构件均件均为为活活动动构构件件两构两构件之
7、件之一一为为机架机架转动副转动副移动副移动副5. 构件符号构件符号第二节第二节 平面机构运动简图平面机构运动简图同一同一构件构件两副两副构件构件三副三副构件构件6. 机构符号机构符号第二节第二节 平面机构运动简图平面机构运动简图支架支架上的上的电动电动机机带传带传动动链链传传动动外外啮啮合合圆圆柱柱齿齿轮传轮传动动内内啮啮合合圆圆柱柱齿齿轮传轮传动动齿齿轮轮齿齿条条传传动动锥齿锥齿轮传轮传动动圆圆柱柱蜗蜗杆杆传动传动凸凸轮轮机机构构7. 绘制步骤绘制步骤2）测量）测量 构件的运动尺寸构件的运动尺寸3）绘图）绘图 选择视图平面、瞬时位置和比例尺，选择视图平面、瞬时位置和比例尺，采用构件和运动副的
8、规定符号作图。采用构件和运动副的规定符号作图。内燃机机构运动简图绘制内燃机机构运动简图绘制颚式破碎机机构运动简图绘制颚式破碎机机构运动简图绘制1）分析）分析运动副的类型、数目、位置运动副的类型、数目、位置机架、原动件、从动件，构件数机架、原动件、从动件，构件数运动传递过程运动传递过程第二节第二节 平面机构运动简图平面机构运动简图构件能够发生的独立运动数目构件能够发生的独立运动数目一、平面机构自由度计算一、平面机构自由度计算1. 构件的自由度构件的自由度空间自由构件空间自由构件有六个自由度有六个自由度平面自由构件平面自由构件有三个自由度有三个自由度第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度链接
9、动画链接动画链接动画链接动画2. 运动副的约束运动副的约束xyzxyz引入引入2个约束，保留个约束，保留1个自由度个自由度 低副低副第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度凸轮凸轮高高副副齿轮齿轮高高副副轮轨高副轮轨高副引入引入1个约束，保留个约束，保留2个自由度个自由度高副高副第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度3. 机构的自由度机构的自由度F = 3n 2PL PHn 活动构件数（原动件数从动件数）活动构件数（原动件数从动件数）PL低副数低副数PH高副数高副数所有构件能够发生的独立运动的总数目所有构件能够发生的独立运动的总数目第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度F 3n
10、 2PL PH 33 24 1 F 3n 2PL PH 32 23 0F 3n 2PL PH 33 25 1 第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度例：计算机构的自由度例：计算机构的自由度F = 0 不能动不能动为为稳定稳定桁架桁架F 0 不能动不能动为为超稳定超稳定桁架桁架F 3n 2PL PH 33 24 1 第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度F 3n 2PL PH 34 25 2 例：计算机构的自由度例：计算机构的自由度F = 1能发生能发生1个独立运动个独立运动F = 2能发生能发生2个独立运动个独立运动二、机构具有确定运动的条件二、机构具有确定运动的条件 F 3n 2
11、PL PH 32 23 0F = 0 不能动不能动为为稳定稳定桁架桁架F 0 不能动不能动为为超稳定超稳定桁架桁架F 3n 2PL PH 33 25 1 第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度1）必要条件必要条件 机构的自由度必须大于零。机构的自由度必须大于零。F= W 运动确定运动确定F 3n 2PL PH 33 24 1 链链接接动动画画链链接接动动画画F 3n 2PL PH 33 24 1 F W 机构破坏机构破坏W原动件的个数原动件的个数第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度2）充分条件充分条件 机构的自由度必须等于原动件的个数机构的自由度必须等于原动件的个数链链接接动动画
12、画F 3n 2PL PH 34 25 2 F= W 运动确定运动确定F 3n 2PL PH 34 25 2 F W 运动不确定运动不确定链链接接动动画画第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度结论结论F 3n 2PL PHF=0 不能动，为稳定桁架不能动，为稳定桁架F0 不能动，为超稳定桁架不能动，为超稳定桁架F0 能动能动F W 机构破坏机构破坏F W 运动不确定运动不确定F W 运动确定运动确定机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件机构的自由度大于零，且等于原动件的个数机构的自由度大于零，且等于原动件的个数第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度F=3n2PLPH = 362
13、73 =1F原动件数原动件数 运动确定运动确定例：计算内燃机机构的自由度例：计算内燃机机构的自由度第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度 F=3n2PLPH = 36281 =1F原动件数原动件数 运动确定运动确定第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度例：计算牛头刨床机构的自由度例：计算牛头刨床机构的自由度播放动画播放动画F = 35260 = 3 ？三、计算平面机构自由度的注意事项三、计算平面机构自由度的注意事项1. 复合铰链复合铰链 两个以上的构件两个以上的构件（k个）在同一轴线上个）在同一轴线上用转动副相联构成复用转动副相联构成复合铰链，其实际转动合铰链，其实际转动副数为副数
14、为k1个。个。F = 35270 = 1复合铰链复合铰链第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度不影响其他不影响其他构件运动的构件运动的独立的运动独立的运动可减轻摩擦可减轻摩擦和磨损。和磨损。计算时应除计算时应除去局部自由去局部自由度。度。将滚子与推将滚子与推杆假想焊接杆假想焊接后再计算。后再计算。F= 33231 = 2 ?2. 局部自由度局部自由度F= 32221 = 1链链接接动动画画链链接接动动画画第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度对机构运动不起限制作用的重复约束。对机构运动不起限制作用的重复约束。1）两构件间构成多个重复的运动副）两构件间构成多个重复的运动副轴线重合的转
15、动副轴线重合的转动副平行或重合的移动副平行或重合的移动副法线重合的高副法线重合的高副3. 虚约束虚约束第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度F = 32221 = 1重复运动副只算一个重复运动副只算一个可提高刚度、强度等可提高刚度、强度等2）机构中存在的某些重复部分所引入的约束）机构中存在的某些重复部分所引入的约束处理办法：去掉重复部分处理办法：去掉重复部分链接动画链接动画F=3n2PLPH =33232 = 1第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度F=3n2PLPH =34244 = 0 ?可使传动可靠、平稳，传递更大功率。可使传动可靠、平稳，传递更大功率。3）两构件上两点间的距
16、离保持恒定不变，若用两转）两构件上两点间的距离保持恒定不变，若用两转动副杆联接，会引入虚约束。动副杆联接，会引入虚约束。F=3n2PLPH =33240 =1链接动画链接动画F=3n2PLPH =34260 =0?链接动画链接动画第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度曲柄联动，转向相同，传动可靠。曲柄联动，转向相同，传动可靠。F =原动件数原动件数机构有确定运动机构有确定运动F = 3721 = 2例：计算大筛机构的自由度，判断其运动确定性例：计算大筛机构的自由度，判断其运动确定性复合铰链复合铰链虚约束虚约束局部自由度局部自由度链接动画链接动画链接动画链接动画第三节平面机构的自由度第三节
17、平面机构的自由度不能。因为自由度不能。因为自由度为零，不能动。为零，不能动。1）绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。）绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。2）该简图能否实现设计）该简图能否实现设计 者的意图？为什么？者的意图？为什么？案例分析案例分析案例分析案例分析第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度运动确定运动确定运动确定运动确定运动确定运动确定3）请画出改进方案，并计算其自由度。）请画出改进方案，并计算其自由度。第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度4）机械设计中，计算机构自由度有何意义？）机械设计中，计算机构自由度有何意义？可以判断机构的运动确定情况，初步排除错误！可以判断机构的运动确定情况，初步排除错误！第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度
