第一讲_机械常识___机构运动简图及_自由度计算

第二篇 常用机构与机械传动 第九章 平面机构的结构分析 9.1 构件与运动副 9.2 平面机构运动简图 9.3 机构具有确定相对运动条件 自由度计算 教学目标 基本概念 运动副及其分类 机构运动简图 机构运动简图 课堂练习 机构自由度计算 计算平面机构自由度时应注意的事项 平面机构自由度计算课堂练习 学习提要 9.1 基本常识 学习提要 1、 概念： 机器 、 机构 、 构件 、 零件 、 平面机构 内燃机 鄂式破碎机 机器 具有三个特征： 1）它们都是人为的各个实物的组合； 2）各个实物之间具有确定的相对运动； 3）它们都能代替或减轻人类的劳动，去完成机械功或转换机械能。 构件 是指机构的运动单元。 机构 具有机器的前两个特征，但不具有第三个特征。 平面机构 :若组成机构的所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动，则称为该机构为平面机构。（ 实例 1、 实例 2） 零件 是机构的制造单元。 通用零件 、 专用零件 机械是机器和机构的总称。 轴系结构 （ 动画 ） 滚动轴承的组成 （ 动画 ） 轴的结构 通用零件 平 键 轴 承 专用零件 曲 轴 2、机器的组成 动画 原动部分 传动部分 执行部分 原动部分 传动部分 执行部分 一、运动副及其分类 1.运动副的概念 两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的联接称为 运动副 。 例如轴与轴承的联接、活塞与汽缸的联接等。 动画 2.运动副的分类 平面运动副 ：被联接的两个构件只能在同一平面或相互平行的平面内作相对运动的运动副称为 平面运动副 。 根据两构件的接触形式不同，平面运动副可分为 低副 和 高副 。 低副： 两构件通过面接触组成的运动副。 移动副动画 转动副动画 按两构件间的相对运动不同可分为： 转动副 、 移动副 2）移动副：两个构件只能做相对移动的运动副。 1）转动副：两构件只能做相对转动的运动副。 高副： 两构件通过点或线接触组成的运动副。 螺旋副动画 齿轮副 高副 3.平面运动副的表示法 1）构件 2）转动副 3）移动副 4）高副 4.构件的分类（补充） 1）机架： 机构中固定不动的构件，它支承着其他活动构 件。 2）原动件： 机构中接受外部给定运动规律的活动构件。 3）从动件： 机构中随原动件运动的活动构件。 原 动 件 机 架 从 动 件 二、机构运动简图 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，并按一定比例定出各运动副的位置，表示机构各构件间相对运动关系的图。 动画 2.机构示意图 只是定性地表示机构的组成及运动原理，而不用严格按比例绘制的简图，通常称为机构示意图。 12345678ABCDEF机 构 运 动 简 图 动画 动画 2 总结 1. 知识要点 2. 作业 9-1 9-2 画出一种体育设备的机构示意图 作业要求 用纸做 3.绘制机构运动简图的方法和步骤 1）找出各构件和选定视图平面 一般选定的视图平面应与各构件平行，由原动件 从动件及机架 2）找出联接构件的各运动副 由 从原动构件出发沿运动的传递路线，分析各构件间的相对运动性质；确定活动构件数目、运动副的类型和数目 根据运动副类别画上相应的符号，并逐个注上表示运动副的代号 A、 B、 C、 D .,和构件的数目 1、 2、 3、 . 3)画出机构的示意图 4）测量各运动副间相对位置 5）绘制机构运动简图 a)选取长度比例尺 动画 b)按几何关系作图（即作出机构运动简图） c)标出各运动副和构件的代号，并在机构原动件上画出表示运动方向的箭头。 注意事项： 1.比例尺：是在图上用一定的长度代表实际长度。 2.比例 L=实际构件长度（ m） /图示构件长度（ mm） L=实际长度 /图示长度 M=图示长度 /实际长度 4.机构运动简图绘制实例 动画 ABCDxy12346 0oL= 1 m m / m m5.课堂练习 绘制出下列机构的机构运动简图 动画 动画 三、平面机构的自由度 1.平面机构自由度的计算 1） 自由度： 构件作独立运动的数目。 2） 约束： 对构件的独立运动的限制称为约束。 思考 ？ 3）机构的自由度：是指机构作独立运动的数目。 4）机构自由度计算式 式中 ： F-机构的自由度 n-机构中活动构件数目 PL-机构中低副的数目 PH-机构中高副的数目 OAxyF=3n-2PL-PH 低副和高副的约束各是多少？ 移动副动画 转动副动画 5）例题：计算内燃机的自由度 12345678ABCDEF 内燃机运动简图 平面机构只有机构自由度大于零，才可能运动。 平面机构具有确定相对运动的条件是： 2.平面机构具有确定相对运动的条件 平面机构的自由度等于原动件数，即 F=W0 实例 实 例：计算下列图示机构的自由度 BCD1234ABC123ABCDE12345图一 图二 图三 3.计算平面机构自由度应注意的事项 1）复合铰链 a)概念： 两个以上的构件在同一处以转动副相联组成的运动副，称为复合铰链。 b)处理方法： 当组成复合铰链的构件个数为 m时，所包含的转动副数目应为（ m-1）个。 c)实例 ： 计算图示柱塞式油泵的自由度。 AA112233ABCDE123456AA112233复合铰链 ABCDE123456 实 例 一 判断下列那些运动副是复合铰链 (a) (b) (c) (d) (e) 2）局部自由度 a)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。 b）常见类型： 凸轮机构中的滚子从动件及类似滑动摩擦改为滚动摩擦处。 c)处理方法： 自由度计算时应将局部自由度除去，可设想把滚子与从动件固成一体。 d)自由度计算实例 d)实例： 计算下列图示机构自由度。 ABC123 a)概念： 机构中与其他运动副所起的限制作用重复，对机构运动不起新的限制作用的约束， 称为虚约束。 b)处理方法： 保留一个构件，而撤去其余的对称构件及其有关的运动副。 c)常见约束类型： （ 1）两构件之间组成多个导路平行的移动副。（ 图例 1） （ 2）两构件之间组成多个轴线重合的转动副。（ 图例 2） （ 1）（ 2）种情况的处理方法，两构件之间只按一个运动副计算。 3）虚约束 实例 导路平行的多个移动副 处理方法：两构件之间只按一个运动副计算 。 轴线重合的多个转动副 处理方法：两构件之间只按一个运动副计算 。 （ 3）两构件联接点的运动轨迹互相重合。 图例 3 处理方法：将构件图（ b）中构件 5及两个转动副所引入的约束视为虚约束而除去不计。 （ 4）机构中起相同作用的对称部分。 图例 4 简化后的机构 处理方法： 只需保留对称部分中的一个，将作用完全相同部分引如的构件和运动副去掉。 课 堂 练 习 ABCDEF计算下列图示机构自由度，并判断机构是否有确定的相对运动？ ABCDEF12345678ABCDEF123456(1) (2) 计算下列图示机构自由度，并判断机构是否有确定的相对运动？ (1) n=8,PL=10,PH=0 F=3n-2PL-PH=3 8-2 10-0=1 W=F0,机构具有确定的相对 运动。 (2) n=5,PL=7,PH=0 F=3n-2PL-PH=3 5-2 7-0=1 W=F0,机构具有确定的相对 运动。 计算下列图示机构自由度，并判断机构是否有确定的 相对运动？ ABCDE F12345解： n=4,PL=5,PH=1 F=3n-2PL-PH=3 4-2 5-1=1 W=F0,机构具有确定的相对 运动。 计算下列图示机构自由度，并判断机构是否有确定的 相对运动？ ABCD9 00 计算下列图示机构自由度，并判断机构是否有确定的 相对运动？ 计算绘制出下列的冲压机构示意图，计算机构的自由度并判断机构是否有确定的相对运动？ 1 (2) n=7,PL=9,PH=2 F=3n-2PL-PH=3 7-2 9-2=1 W=F0,机构具有确定的相对 运动。 计算绘制出下列的冲压机构示意图，计算机构