《机械基础》绪论及自由度计算PPT课件

机械基础，机械基础，主讲人：姜桂芝，电话简介，机械及机械中常用机构和零件的组成，课程研究的内容、性质和任务，机械基础，课程的特点和学习方法，课程研究的主要内容、性质和任务，等它综合运用工程力学、金属工艺学、机械制图、公差配合等现有课程的知识，分析常用机构和常用零件的组成和使用。与以前已有的课程相比，本课程更接近工程实践，但也不同于专业课程。它主要研究各种机械的常见问题，在汽车专业课程体系中占有重要地位。本课程的主要内容包括：1 .平面连杆机构和凸轮机构的组成、原理及运动分析等。2.各种连接部件的类型和功能(如螺纹连接、键、销连接等。)；3.各种传动装置(如齿轮传动、皮带传动和链传动等)的组成、原理、运动分析和参数计算及选择。)；4.轴系部件(如轴、轴承、联轴器等)的功能和应用要求。)；5.液压传动、液压传动和气动传动。课程的任务，1。了解常用机构的工作原理、运动特点和机械设计的基本方法。2.掌握常用零件的工作原理、选择和维护。3.培养初步使用标准手册、查阅相关技术数据的能力，以及选择参数和计算通用零件的能力。4.通过本课程的学习，为后续的专业课程打下良好的基础。课程的特点和学习方法，特点：每章的内容没有紧密联系，显得杂乱无章，学习方法：勤奋学好这门课，你不必很聪明，但你必须足够勤奋。注意方法注意解决过程中出现的问题的方法和途径，将其与其他用途联系起来，并举出-反三个例子。通过问题研究、勤奋思考、更多实践和更多交流，真正掌握了可以“说”给别人而不仅仅是自己“理解”的知识。机械是人类生产和劳动的主要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。一、机器和机制1。机器、成形器、内燃机、照相机、齿轮机构、凸轮机构、棘轮机构、机器的两个例子1。内燃机，功能：内燃机是将气体燃烧产生的热能转化为机械能的机器，部件：机器和机械的部件以及机器中常用的部件，机器和机械的部件以及机器中常用的部件，活塞向下，进气门打开，气体被吸入气缸，工作过程：2。颚式破碎机，功能：破碎材料，组成：见右图，机器和机器中常见机构和零件的组成，电机，工作过程：机器和机器中常见机构和零件的组成，机器和机器中常见机构和零件的组成，以及原动机将其他形式的能量转化为机械能的机器。利用机械能转换或转移能量、材料等的机器。机器的共同特征，(1)是人类各种实体的结合；(2)组成机器的各种实体之间有明确的相对运动；(3)能完成有用的机械工作或转换机械能来代替或减少人力。具有上述三个特征的物理物体的任何组合都被称为机器，它执行机械运动来转换或传递能量、材料或信息。例如，成形器实现明确的机械运动并进行有用的机械工作，内燃机转换能量，操纵器传送材料，照相机传送信息，机器组成和机器中的普通机构和部件，以及机构：具有明确相对运动的各种实体的组合。角色：表演，例如：齿轮、轴、螺栓、键、花键、销；例如，曲轴、活塞等。零件：几个零件的组合。例如，滚动轴承、减速器等。机器的组成以及机器中常用的机构和零件，零件：制造单位。零件可分为两类：第二章：运动原理图和平面机构的自由度。当分析机构或设计机构时，工程中通常指定的简单符号和线用于绘制机构的运动图，以表示机构的运动关系。本章还讨论了如何绘制机构的运动图。该机制由几个组件组成，但几个组件可能不形成一个机制。(1)运动副，运动副的两个部件直接接触并能产生某种相对运动的连接。根据两个部件的接触特性，平面机构中的运动副可分为：1)低副的两个部件表面接触。它可以分为旋转副和移动副。第一部分包括运动副及其分类。第二部分是运动副的分类。第一部分是平面运动副。机械中经常使用两种空间运动副：球面副和螺旋副。2)点接触或线接触的两个部件的高对。2:空间运动副，1:机构中部件的分类：机构中的部件可分为三类：(1)固定件或齿条-用于支撑移动部件的部件。在研究机构中运动部件的运动时，通常以固定部件作为参考坐标系。(2)致动器具有已知运动规律的可移动构件。它的运动是由外界输入的，所以也被称为输入成员。(3)从动件-机械装置中随原件移动的其余移动部件。其中，输出机构是具有预期运动的从动件，称为输出构件，而其他从动件起传递运动的作用。在绘制一般运动图时，必须将一个构件视为相对固定的构件。在活动构件中，必须有一个或几个原始构件，其余的是从动构件。当两个部件形成高对时，应在图中绘制两个部件接触处的曲线轮廓。运动部件相对于参考系统的独立运动的数量称为部件的自由度。在平面内运动的自由构件有三个自由度。由约束对相对运动施加的限制称为约束。运动副约束的数量和特征取决于运动副是低副还是高副。在第三节中，平面机构的自由度计算、自由构件的自由度以及运动副引入的约束是不同的，因此保留的自由度也是不同的。1低对(1)移动对如图所示，移动对将在一个坐标轴方向上的移动和在平面内的旋转限制在总共两个自由度，只留下在另一个坐标轴方向上移动的自由度。(2)如图所示，回转副限制了沿两个坐标轴的运动自由度，只留下一个旋转自由度。如图所示，高副仅限制在接触点处沿公共法线n-n方向的运动自由度，并保持围绕接触点的两个旋转自由度和在接触点处沿公共切线t-t方向的运动自由度。(1)平面机构自由度的计算公式。结论：在平面机构中，(1)每个低副引入两个约束，使机构失去两个自由度；(2)每个高副引入一个约束，使机构失去自由度。如果一个平面机构包含n个可动构件，则有低对和高对。那么在这些可移动构件通过运动副连接之前，它们的自由度总数是3n。当P1低副和PH1高副连接成一个机构时，所有运动副引入的约束是2PL。因此，可移动部件的自由度总数减去运动副引入的约束总数就是机构的自由度数，用f表示，其中：f=3n-2pl-ph，2:机构的运动图用规定的lin表示例1:绘制颚式破碎机机体机构的运动图，如图所示。实施例2绘制了如图所示的单缸内燃机的机构运动的示意图。第二，机构有一定的运动条件，机构的自由度也是机构独立运动的次数。从上文可以看出，从动构件不能独立移动，只有原始构件可以独立移动。通常，每个致动器只有一个独立的运动，因此，机构的自由度必须等于致动器的数量，即平面机构具有确定运动的条件。在图中所示的五杆机构中，致动器的数量等于1，并且两个构件的自由度f为34-25=2。由于致动器的数量小于f，很明显，当仅给出致动器1的位置角 1时，从动件2、3和4的位置可以是实线位置或虚线位置，因此它们的运动是不确定的。只有当给定两个致动器使得构件1和4都处于给定位置时，随动件才能获得确定的运动。在图中所示的四杆机构中，由于致动器的数量比自由度f=32-24=1大2，致动器1和3不可能以图中给出的方式同时移动。综上所述，机构具有确定运动的条件是：机构的自由度必须大于零，执行机构的数量必须等于其自由度。(3)计算平面机构自由度时的注意事项，(1)复合铰链如果两个以上的部件同时用转动副连接，则该连接是复合铰链，如图所示(A)是由三个部件在A处形成的复合铰链.从其侧视图(b)可以看出，这三个构件形成了两个同轴旋转对。当复合铰链由k个构件组成时，它应由(k-1)个同轴旋转副组成。2、独立于输出构件运动的自由度通常存在于局部自由度机构中，称为局部自由度或冗余自由度。在计算机构的自由度时，可以预先排除。在图(a)所示的平面凸轮机构中，为了减少高副接触处的磨损，滚子3安装在从动件上以与凸轮轮廓线滚动接触。显然，滚子是否绕其自身轴线旋转并不影响凸轮和从动件之间的相对运动，因此，滚子绕其自身轴线的旋转是机构的局部自由度。当计算机构的自由度时，旋转副c应该被预先移除，或者如图2-15 (b)所示，假设滚子3和从动件2作为部件固定连接在一起。因此，在该机构中，n=2，pl=2，ph=1，其自由度为f=3n-2pl-ph=32-22-1=1。也就是说，这个凸轮机构只有一个自由度。3、虚拟约束，在运动副引入的约束中，有些约束对机构的自由度有重复作用。这些对机构运动没有限制作用的重复约束称为负约束或虚拟约束，在计算机构自由度时应予以消除。平面机构中的虚拟约束通常发生在以下情况：(1)当两个部件形成具有平行导轨的多个移动副时，只有一个移动副起作用，其余的是虚拟约束。如图所示，在缝纫机引导机构中，针杆3和框架形成移动对，它们分别在位置A和位置B与引导路径重叠。在计算机构的自由度时，只能计算一个移动副，另一个是虚拟约束。(2)当两个部件形成具有重合轴的多个旋转对时，只有一个旋转对工作，其余的是虚拟约束。如图所示，两个轴承支撑一个轴，只能视为旋转副。在如图所示的机车车轮连杆机构中，在计算机车车轮连杆机构的自由度时，应排除E点连接约束，即，F=3n-2PL-酸碱度=33-24-0=1，机车车轮连杆机构中的虚拟约束，以及(3)对传动运动没有独立影响的机构的对称部分也是虚拟约束。在应该注意的是，从机构运动的角度来看，虚拟约束是不必要的，但是从加强部件的刚性和改善机构的机械条件的角度来看，虚拟约束是必要的。综上所述，在计算平面机构的自由度时，有必要考虑是否存在复合铰链，并排除局部自由度和虚拟约束，以获得正确的结果。例2-3尝试计算图2-19所示的发动机配气机构的自由度。解决方案：在这个机制中，G和F是两个具有重合的引导路径的移动对，其中一个是虚拟约束；p处的滚子是局部自由度。去除虚拟约束和局部自由度后，机构的n=6。PL=8；酸碱度=1 .自由度为：f=3n-2pl-ph=36-28-1=1。例2-4试图计算图(a