常用机构-平面机构及其运动简图

第第 1章章 常用机构常用机构常用机构常用机构各种机械中各种机械中 经经 常使用的机构。常使用的机构。各种机械中普遍使用的零件。各种机械中普遍使用的零件。通用零件通用零件 第第 1章章 第第 1章章 平面机构及其运动简图平面机构及其运动简图本章要点：本章要点： 各种常用机构各种常用机构 运运 动动 副的概念副的概念 机构自由度的概念机构自由度的概念 第第 1章章平面运动副平面运动副平面机构的运平面机构的运 动简图绘动简图绘 制制 平面机构的平面机构的 自由度自由度 计计 算算应应 掌握内容：掌握内容：第第 1章章 平面机构及其运动简图平面机构及其运动简图 第第 1章章1.1 平面运平面运 动动 副副构件和构件之间既要相互连接（接触）在一起，又要有相对运动。而两构件之间这种可动的连接（接触）就称为运动副。运动副元素运动副元素 ：两构件上直接参加接触构成运动副的部分。1.1.1 运动副运动副运动副运动副 ： 第第 1章章 平面运平面运 动动 副副1.1.2 自由度和运动副约束自由度和运动副约束自由度：自由度： 把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度 第第 1章章 平面运平面运 动动 副副按两构件接触情况，常分为 低副、高副低副、高副 两大类。 1.低副低副 两构件以面接触而形成的运动副。 (1) 转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。 a)固定铰链一、平面运动副一、平面运动副 第第 1章章 平面运平面运 动动 副副b)活动铰链转动副 第第 1章章(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。移动副 平面运平面运 动动 副副 第第 1章章2.高副 两构件以点或线接触而构成的运动副 。凸轮副 平面运平面运 动动 副副 第第 1章章 平面平面 运运 动动 副副齿轮副 第第 1章章 平面平面 运运 动动 副副二、空间运动副二、空间运动副若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。螺旋副 球面副 第第 1章章 第第 9章章1.2 平面平面 机构的运动简图机构的运动简图1.2.1 运动副及构件的表示方法运动副及构件的表示方法1.构件构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。 第第 1章章 平面机构的运动简图平面机构的运动简图2.转动副转动副构件组成转动副时，如下图表示。图垂直于回转轴线时用图 a表示；图面不垂直于回转轴线时用图 b表示。表示转动副的圆圈，其圆心必须与回转轴线重合。一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或在其内画上斜线。 第第 1章章 平面机构的运平面机构的运 动简图动简图3. 移动副两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。 第第 1章章 平面机构的运平面机构的运 动简图动简图4. 平面高副两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。 第第 1章章 平面机构的运平面机构的运 动简图动简图1.2.2 绘制机构运动简图的步骤绘制机构运动简图的步骤1）功能分析。确定机械系统的总功能和进行功能分解。2）绘制机械系统运动循环图。3）执行（工作）机构选型。4）绘制机械系统的运动方案图。5）机构的尺度综合。6）绘制机械系统运动简图。 第第 1章章 平面机构的运平面机构的运 动简图动简图 例例 题题 1试绘制内燃机的机构运动简图试绘制内燃机的机构运动简图 第第 1章章 平面机构的运平面机构的运 动简图动简图 例例 题题 1气缸体 1活塞 2进气阀 3排气阀 4连杆 5曲轴 6凸轮 7顶杆 8齿轮 10解： 1）分析运动，确定构件的类型和数量2）确定运动副的类型和数目3）选择视图平面4）选取比例尺，根据机构运动尺寸，定出各运动副间的相对位置5）画出各运动副和机构符号，并表示出各构件 第第 1章章 平面机构的运平面机构的运 动简图动简图 例例 题题 1 第第 1章章 平面机构的运平面机构的运 动简图动简图 例例 题题 2绘 制右 图 所示机构模型的机构运 动简图解解 ：观察动画可知，构件、构成转动副，中心为点；构件、在点构成转动副；构件、在点构成转动副；构件、构成移动副。由于构件、的表达不同，该机构模型的机构运动简图有两种，分别称为导杆机构和摇块机构。这个例子说明：实现同样功能的机械是可以用不同的机构来实现的。 第第 1章章1.3 平面平面 机构的自由度机构的自由度1.实例分析 不能产生运动 给定构件 1运动参数 = ( t ) 构件 2、 3的运动是确定的 1.3.1 机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件 第第 1章章 平面机构的平面机构的 自由度自由度给定构件 1运动参数 = ( t )，构件 2、 3、 4的运动是不确定的 再给定构件 4运动参数 = ( t )，构件 2、 3的运动是确定的 第第 1章章 平面机构的平面机构的 自由度自由度2.结论 机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称机构的自由度。 平面机构具有确定运动的条件：机构原动件个数应等于机构的自由度数目。 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 第第 1章章 平面机构的平面机构的 自由度自由度1.3.2 平面机构自由度的计算平面机构自由度的计算 1.构件自由度 一个构件未用运动副与其它构件连接之前，有三个自由度。当用运动副连接后，构件间的相对运动受到约束，失去一些自由度。运动副不同，失去的自由度数目和保留的自由度数目也不同。 第第 1章章 平面机构的平面机构的 自由度自由度2.计算公式n：机构中活动构件数； Pl ：机构中低副数； Ph ：机构中高副数； F ：机构的自由度数；F = 3n - 2Pl - Ph 3.计算实例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =33 - 2Pl - Ph =33 - 24 - 0设则= 1 第第 1章章 平面机构的平面机构的 自由度自由度v计算实例 n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n 2Pl Ph = 35 27 0= 1解： 第第 1章章 平面机构的平面机构的 自由度自由度1.3.3 自由度计算时应注意的几种情况自由度计算时应注意的几种情况 1.复合铰链2.局部自由度 3.虚约束 两个以上构件在同一轴线处用转动副连接，就形成了复合铰链。 说说 明明 个别构件所具有的，不影响整个机构运动的自由度称为局部自由度。 说说 明明 重复出现的，对机构运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。 说说 明明 4.虚约束常见情况及处理方法 说说 明明 5.虚约束对机构的影响 说说 明明 第第 1章章 平面机构的平面机构的 自由度自由度三个构件在同一轴线处，两个转动副。推理： m个构件时，有 m 1个转动副。 第第 1章章 平面机构的平面机构的 自由度自由度惯性筛机构C处为复合铰链 计算中注意观察是否有复合铰链，以免漏算转动副数目，出现计算错误。n