机械设计基础11绪论平面机构的自由度和速度

1、机械设计基础课堂教学软件绪 论机器实例1：内燃机功能：内燃机是将燃气燃烧时的热能转化为机械能的机器 组成：见右图气缸体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91 本课程研究的对象和内容 一、机械 “机械设计根底研究的对象是机械或机器 活塞下行，进气阀翻开，燃气被吸入汽缸活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞下行，经连杆带动曲轴输出转动 活塞上行，排气阀打开，排出废气工作过程：点击上图观看动画1 本课程研究的对象和内容 。机械 机器机构3。机构的特征 机构只具有机器的1、2特征 机器是由机构组成的，大多数机器都包含假设干个机构，最简单的机器只包含一个机构。构件组

2、成机构的各个相对运动局部；构件是运动的单元；零件是制造的单元； 通用零件零件 专用零件本课程主要学习内容1。机械中的常用机构2。常用机械联接3。主要机械传动4。轴系零部件 主要研究常用机构和通用零件的设计原理和计方法。0-2 本课程在教学中的地位培养目标：培养学生初步具备运用手册设计机械传动装置笔简单机械的能力。 本课程是专业技术根底课！机械设计包括的主要内容1。原理方案设计2。计算作用在各构件上的载荷3。零部件工作能力计算4。总体设计5。结构设计 机械设计的根本要求和一般过程第一章 一、运动副凡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。1-1 运动副及其分类本章主要研究内容：。速度

3、分析方法；。用简单线条和符号绘制机构的运动简图方法；二、运动副的分类1。低副两构件通过面接触组成的运动副。 回转副：图 低副 移动副：图2。高副两构件通过点或线接触组成的运动副。 齿轮副：图, c)高副 凸轮副：图，b)自由度：可能出现的独立运动称为自由度，图示OxyAS图1-1 平面运动 刚体的自由度21图1-2 回转副12图1-3 移动副图1-4 平面高副12 平面机构运动简图一、机构运动简图利用运动副的代表符号和表示运动副位置的直线或曲线所组成的简单图形。二、机构运动简图中的代表符号图示，回转副表示方法A)B)C)121212 12121212121212D)E)F)G)图1-6 平面运

4、动副的表示方法两构件组成移动副图1-7 构件表示方法A)B)C)D)其它常用零部件的表示方法可参看GB4460-84机构运动简图符号“三、机构中构件的分类1。固定件- 机架：用于支承活动构件2。原动件-运动规律的活动构件3。从动件-运动规律未知的活动构件四、机构运动简图的绘制方法1。根据机构运动的情况，找出固定件、原动件和从动件。2。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。3。选定一个与各构件平行的平面作为绘制简图的平面，适当的机构运动瞬时位置。4。选择适当的比例尺，定出各运动副之间的相对位置，用规定符号绘制机构运动简图。5。在机架上画

5、出斜线，在原动件上标出指示运动方向的符号。例1-1 例1-2 说明机构运动简图的绘制方法1-3 平面机构的自由度一个作平面运动的自由构件具有三个自由度不同类型的运动副引入不同数目的约束，图1-2回转副引入2个约束，图1-3移动副引入2个约束，图1-4高副只约束沿接触处公法线方向移动的自由度；一、平面机构自由度计算公式例1-4 计算图1-9所示活塞泵的自由度1523441233124图1-10 原动件数F图1-12 F=0无原动件机构具有确定运动的条件：机构要能够动，它的自由度必须大于0 (F0),要使机构具有确定的运动，那么其自由度数目必须等于原动件的数目。二、计算平面自由度的本卷须知1。复合

6、铰链两个以上的构件同时在一处用回转副相连接就构成复合铰链。图1-13a, K个构件组 成的复合铰链有(K-1) 个 回转副。例1-52。局部自由度 机构中常出现一种与输出构件运动无关的自由度，称局部自由度或多余自由度；例1-6，计算图1-15a机构自由度。3。虚约束对机构运动不起限制作用的重复约束称为消极约束，或称虚约束。 1两个构件之间组成多个导路平行的移动副，只有一个移动副起作用，其余都是虚约束。例图0-1示顶杆与缸体组成一个虚约束；2两个约束之间组成多个轴线重合的回转副，只有一个起作用3机构中对传递运动不起独立作用的对称局部。例图1-16； 例1-7 计算大筛机构的自由度。123A)12

7、3B)图1-13 复合铰链返回图1-15 局部自由度21AB1322图1-16 对称结构的虚约束4、机构在运动中，如果两构件上的某两点的距离始终保持不变，这样的运动副引入了一个虚约束。5、在机构中，如果用来转动副来联接的是两构件运动轨迹的重合点，这样的运动副引入了一个虚约束。补充：1-4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用一、速度瞬心及其求法12VA2AA1VB2B1P12图1-18 相对速度瞬心刚体2相对于刚体1作平面运动时，其相对运动可看作是绕某一重合点的转动，该重合点称为瞬时回中心或速度瞬心，简称瞬心。如果两个刚体都是运动的，那么其瞬心称为相对速度瞬心；如果两个刚体之一是静止的，另一个是

8、运动的，那么称绝对速度瞬心。图1-19 瞬心位置确实定P1212A)21P12B)2P12C)K12Kvk1K2D)1三心定理23Vc3Vc2231P12P13C图1-20 三心定理证明相对瞬心P23应位于P12和P13的连线上。如图1-20示，假定P23不在直线P12和P13上，而在其他任何一点C，那么Vc2和Vc3方向不一致，而瞬心应是绝对速度相同方向和大小相同的重合点，只有位于P12和P13连线上的重合点速度方向才可能一致。构件1、2、3共有三个瞬心二、瞬心在速度分析上的应用1。铰链四杆机构图1-21示，P24是构件4和构件2上绝对速度相同的重合点。AP12DP14CP34BP23)p13p24Vp24122344图1-21 铰链四杆机构2。齿轮或摆动从动件凸轮机构