机械设计基础.01小结

1、主要内容：平面运动副的类型，平面机构运动简图的绘制方法， 平面机构自由度的计算。基本概念：构件、零件、运动副、转动副、移动副、平面滚滑 副（凸轮副、齿轮副）、机构、机构具有确定运动 的条件、机构运动简图、机构简图(机构示意图)、机 构自由度、复合铰链、局部自由度、虚约束。 重点： 1. 机构运动简图的绘制； 2. 机构具有确定运动的条件； 3. 平面机构自由度的计算。 难点：机构中虚约束的确定。 机构自由度计算步骤：(1) 注意复合铰链，刚化局部自由度，去除虚约束；(2) 分别确定构件数、低副数和高副数；(3) 用平面机构自由度计算公式 F = 3n (2Pl+Ph) 计算机构的自 由度。绘制

2、机构运动简图步骤：(1) 确定机架和主动件，按运动传递路线逐个分清各从动构件， 并依次标上数字编号；(2) 认清相邻两构件所组成的运动副(可根据运动的几何特征和 运动特征来判断)，并标上字母；(3) 选择合理的视图和主动件位置，使所画的机构运动简图上构 件的线条尽可能避免重叠和相交现象；(4) 按比例及规定的符号绘制机构运动简图；(5) 标上主动件及与运动有关的参数。 解题的一般方法和步骤：例：计算曲柄滑块机构的自由度。解：活动构件数 n=3低副数 Pl=4F=3n 2Pl Ph =33 24 =1 高副数 Ph=0S3123例：计算图示凸轮机构的自由度解：活动构件数 n=2低副数 Pl=2F

3、=3n 2Pl Ph =32 22 1 =1高副数 Ph=1123例：计算颚式破碎机的自由度，并 判断机构是否有确定的运动。解： n =5 Pl=7 Ph=0F =3n 2Pl Ph =35 27 =1机构原动件为1， 机构运动确定。例：判断牛头刨床主体机构是否 有确定的运动。解： n =5 Pl=7 Ph=0F =3n 2Pl Ph =35 27 =1 机构原动件为1， 机构运动确定。CDABF1E23456O计算平面机构自由度时应注意的问题1. 复合铰链由三个或更多个构件在同一处构成的多个转动副称为复合铰链。例：判断图示机构的运动确定性。解： n =5CDABF1E23456图中C为复合铰

4、链，由3个构件组成，转动副为2个，Pl=7 F =3n 2Pl Ph =35 27 =1 ， 机构运动确定。例：判断图示机构的运动确定性。解： n =5CDABF1E23456若复合铰链由m个构件组成，则其转动副的数目为(m 1 )个。图中C为复合铰链，由3个构件组成，转动副为2个，pL=7 F =3n 2pL pH =35 27 =1 ， 机构运动确定。正确识别复合铰链举例：1231342123441321432312两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副关键：分辨清楚哪几个构件在同一处形成了转动副。2. 局部自由度注意：局部自由度可改善构件工作状况。局部自由度：是指在

5、机构中某些构件所产生的不影响其他构件 运动的局部运动的自由度。处理办法：去除局部自由度。OwBF =3n2PlPh =33231=2 F =3n2PlPh =32221=1 去除局部自由度后：3. 虚约束解：n=4 Pl=6 Ph=0F=3n 2Pl Ph =34 26 =0但实际上机构自由度为1，可以运动。例：已知AB=CD=EF，且ABCDEF， 计算图示平行四边形机构的自由度。 A1234BCDEF虚约束：机构中某些运动副带入的对机构运动起重复约束作用 的约束。123ABCD去掉构件4后：n =3 Pl=4 Ph =0F =3n 2Pl Ph =33 24 =1此例为连接点处轨迹相重合引

6、入的虚约束。 FE=AB=CD，故杆2与杆4上E点 的轨迹相重合， 增加的约束不起作用，应去掉构 件4。虚约束对机构运动不产生约束作用，但会导致机构自由度的计算结果与其实际自由度不相符，计算机构自由度时应去掉虚约束。虚约束处理办法：在计算自由度时去除虚约束。A1234BCDEF常出现虚约束的几种情况： 两构件在多处接触而构成转动副，且转动轴线重合，只能算一个转动副，其余为虚约束。1) 两构件在多处接触而构成移动副，且移动方向平行或重合， 只能算一个移动副，其余为虚约束。如：如：如：2) 机构运动过程中，用双转动副杆联接两构件上距离始终 保持不变的两点产生的虚约束。EF3) 对运动不起作用的结构

7、重复部分引入的虚约束。如：多个行星轮去掉重复部分。4) 两构件在多处接触而构成平面高副，且各接触点处的公法 线彼此重合，只能算一个平面高副。如：等宽凸轮注意：法线不重合时，变成实际约束！ 改善构件的受力情况，如多个行星轮。 增加机构的刚度，如轴与轴承、机床导轨。 使机构运动顺利，避免运动不确定，如车轮。虚约束的作用：例：计算牛头刨床主体机构的自由度，并判断机构是否有确 定的运动。解： n=6 Pl=8 Ph=1F=3n 2Pl Ph=36 28 1=1 机构原动件为1， 机构运动确定。n = 7 Pl = 10F = 37210 = 1BCDE12345678An =7 Pl = 10F = 37210 = 1二维直线运动机构筛料机构复合铰链局部自由度虚约束自由度：F=3n2PlPh=37291=2机构原动件为2，运动确定。CAB12344D556例：计算内燃机主体机构的自由度，并 判断机构是否有确定的运动。解： n=5 Pl=6 Ph=2F=3n2PlPh=35 262=1 机构原动件为1， 机构运动确定。局部自由度虚约束EABCDO FGHn=6 Pl=8 Ph=1因为机构自由度数F等于主动件数，机构具有确定运动 。例：试判断图示机构的运动确定性。解：F=3n 2PlPh=3628 1=1 例