北方工业大学机械原理课件

1、 第二章 机构的结构分析2.1 机构结构分析的内容及目的2.2 机构的组成及分类2.3 机构运动简图2.4 机构具有确定运动的条件2.5 机构自由度的计算2.6 计算平面机构自由度时应注意的事项2.7 平面机构组成原理、结构分类及结构分析1 机架 2,3 齿轮 4 滑块 5 导杆 6 连杆 7 刨头 绘制牛头刨床机构的运动简图与自由度分析1235467牛头刨床运动机构由主电机通过传动系统驱动，主电机转数为1500转/分时，欲实现60次/分的切削运动，设计牛头刨床机构运动简图。172345676牛头刨床机构的运动简图123452.1 机构结构分析的内容及目的5.机构的组成原理及结构分类机构的组成

2、及分类2.机构运动简图的绘制3.机构具有确定运动的条件认识机构会表达机构的设计4.机构自由度的计算机构的分析设计知道(1)构件（link） 从运动角度来看，任何机器（或机构）都是由许多运动单元组合而成的，这些运动单元称为构件。气缸体曲轴齿轮活塞连杆构件：独立的运动单元。2.2 机构的组成及分类1.机构的组成轴承连杆体螺栓垫圈螺母轴瓦连杆盖内燃机连杆 构件可以是一个零件；也可以是由几个零件组成。这些零件分别加工制造，但是当它们装配成连杆后则作为一个整体运动，相互之 间不产生相对运动。 运动副: 是两构件互相接触而构成的可动连接。要点是： a)两个构件，b)互相连接， c)相对运动。 机构中各个构

3、件之间需要有确定的相对运动。因此，构件之间的连接既要使两个构件接触，又能产生一定的相对运动，这种互相接触的可动连接称为运动副。(2)运动副 1)运动副（kinematic pair, joint） 转动副移动副齿轮副轴承座转轴滑杆滑套主动轮从动轮xyz 运动副元素是两构件参与接触而构成的运动副表面。(点、线、面)例如轴与轴承、活塞与缸套、齿轮齿廓。转动副元素移动副元素齿轮副元素2)运动副元素 运动副的作用是限制构件间的相对运动，这种限制作用称为约束。凸面凹面外面内面从动线主动线3)约束xyz一个自由构件在空间中有6个独立运动。6个独立运动：3个移动和3个转动。运动副带来约束独立运动数目减少带来

4、一个约束的运动副：I级副带来二个约束的运动副：II级副 依此类推带来五个约束的运动副：V级副一个自由构件在平面上有3个独立运动。3个独立运动：2个移动和1个转动xyz4)运动副的分类 按引入的约束数分 有:I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副。 构件每加上一个约束，便失去一个自由度, 自由度与约束数之和为6。I级副zxyIII级副zxyII级副zxyV级副-1V级副-3V级副-2 提供4个约束条件的，称为级副，提供5个约束条件的，称为级副。IV级副zxy4)运动副的分类 按引入的约束数分 有:I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副。4)运动副的分类按运动副接触形式分 高副：点

5、（或线）接触的运动副。低副：面接触的运动副；低副的例子：如转动副、移动副等；高副的例子：如齿轮副、凸轮副等。有转动副（曲面接触） 移动副（平面接触）低副的例子 凸轮副 (点接触)高副的例子齿轮副（点接触）作者：潘存云教授按运动副相对运动形式分移动副 P螺旋副 H球面副 S4)运动副的分类转动副 R4)运动副的分类 按相对运动范围分平面运动副: 产生平面运动( plannar kinematic pair ) 例如：转动副(R)、移动副(P)。空间运动副: 产生空间运动( spatial kinematic pair )例如：球面副(S)、螺旋副(H)。平面高副 5)常用的平面运动副平面低副转动

6、副移动副级副 约束:2个自由度:1个 级副约束:2个自由度:1个级副约束:1个自由度:2个齿轮副凸轮副2yx1 xy1212 nt nt12 nntt运动副小结 两个构件之间接触，而又能产生一定相对运动的可动连接，称为运动副。 组成运动副的两构件上参与接触的点、线、面称为运动副元素。运动副有多种分类。常用运动副的符号运动副符号两运动构件构成的运动副转动副移动副121212121212平面运动副两构件之一为固定时的运动副1221121122112运动副名称21211221平面高副螺旋副21121221211212球面副球销副1212空间运动副122112平面运动副21(3)运动链1) 运动链：通

7、过运动副的连接而构成的可相对运动的构件系统。分为闭式运动链和开式运动链两种。作者：潘存云教授开式运动链（kinematic chain） 闭式运动链闭式运动链开式运动链平面运动链空间运动链按运动分按结构分运动链平面闭式运动链空间闭式运动链平面开式运动链空间开式运动链(3)运动链（kinematic chain） 2）运动链分类12342134123451234 首尾两构件不相互联接，形成一个非封闭可动系统称为开式运动链。四杆开式链开式运动链四杆闭式链 首尾两构件相互联接形成一个封闭的可动系统,称为闭式运动链。 闭式运动链闭环运动链的型式四杆运动链六杆运动链1142365六杆运动链26 1345

8、2八杆运动链简言之具有固定构件的运动链称为机构。机架:机构中特殊的构件, 一般情况下机架相对地面固定不动, 即机构中的固定构件。(4)机构机构：将运动链中某一构件固定，而其余构件相对于它有确定的运动，此种运动链称为机构 。（mechanism）1)机构的组成平面铰链四杆机构4机架原动件从动件123从动件原动件：按给定运动规律独立运动的构件； 从动件：机构中其余的活动构件 ,其运动取决于原动件的运动规律、机构的结构和构件的尺寸。机构分为平面机构和空间机构两类，其中平面机构应用最为广泛。1个或几个1个机构的组成：机构机架原动件从动件若干空间铰链四杆机构从动件原动件机架1341)机构的组成2）机构的

9、分类平面机构空间机构低副机构高副机构按运动副分按运动维数分机构按工作原理分连杆机构凸轮机构齿轮机构按构件性质分刚性机构柔性机构液压机构机构：将运动链中某一构件固定作为参考系，并有一个或几个构件给定运动规律（主动件或原动件），而使其余构件（从动件）具有确定的运动，则此种运动链称为机构 。运动链：两个以上的构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的构件系统。构件：从运动角度来看，机构是由若干运动单元组合而成的，这些运动单元称为构件。运动副：两个构件之间接触，而又能产生一定相对运动的可动连接，称为运动副。机构小结：2.3 机构运动简图 在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构运动简图。 1

10、.机构运动简图 根据机构的运动尺寸，按比例定出各运动副的位置，采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构运动传递情况表示出来的简化图形。 3.作用 （1）表示机构的结构和运动情况；（2）作为运动分析和动力分析的依据。2.机构运动示意图 不按精确比例绘制的机构简图。同一构件构件4.表示构件的符号固定构件 机构运动简图符号已经有国家标准，该标准对运动副、构件及各种机构的表示符号作了规定，下图为构件与部分机构的表示方法。 双副构件构件4.表示构件的符号三副构件常用机构简图符号（摘自GB/T4460-1984）在机架上的电机齿轮齿条传动圆锥齿轮传动带传动链传动圆柱杆蜗轮传动凸轮机构外啮合

11、圆柱齿轮传动常用机构简图符号（续）常用机构简图符号（续）内啮合圆柱齿轮传动棘轮机构 机构的真实运动仅与机构中运动副的情况（转动副、移动副及高副等）和机构的运动尺寸（由各运动副的相对位置确定的尺寸）有关，而与机构的外形尺寸等因素无关。绘制机构运动简图的思路：先定原动部分，再定工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，找出中间构件，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。顺口溜：先两端，后中间，从头至尾走一遍， 数数构件是多少，再看它们怎相连。5.机构运动简图应满足的条件(1)构件的数目与实际相同；(2)运动副的数目、类型与实际相符；(3)运动副之间的相对位置及构件尺寸与实际机构成

12、比例。检验机构是否满足运动要求。(4)绘制机构运动简图的注意事项分析机构中相邻构件之间的运动副，搞清楚运动副的类型与数目、构件的数目以及运动传递路线；选视图平面（通常选与运动平面平行的平面），测量各运动副之间的尺寸，绘制示意图；确定各运动副之间的相对位置，选取适当比例尺，根据机构的运动尺寸定出各运动副之间的相对位置（转动副的中心，移动副的导路方向及高副的接触点等），画出相应的运动副符号，用构件符号将各运动副连接起来，标出构件号数字、运动副的字母代号、原动件的运动方向箭头。工作部分原动部分中间部分辊压机破碎机EC颚式破碎机分析：该例题中各构件全部由转动副连接而成，其中O、E、F 三处是与机架相连

13、的固定铰链，原动件为AO，作整周旋转。BDFAO12345 6例1：绘制破碎机的机构运动简图。OFE难点：关键是搞清楚原动构件AO是一个作整周旋转的偏心轴，不容易看出。ECBDFAO1234561234分析：该例题中共有四个构件，三个转动副，一个移动副。原动件是 一个偏心轮，其上有两个转动副。另外一个构件是摇块,其外形是圆柱，与机架构成转动副，与深黄色构件（连杆）构成移动副。偏心真空泵的运动简图例2：绘制图示偏心真空泵的运动简图难点：弄清原动构件为一个偏心轮以及摇块上运动副的特点。例3 绘制图示牛头刨床机构的运动简图机架刀架滑枕电动机横梁工作台变速手柄1 机架 2,3 齿轮 4 滑块 5 导杆 6 连杆 7 刨头 例3 绘制图示牛头刨床机构的运动简图1235467解:（1）从主动件开始，按运动传动顺序，分析各构件之间相对运动性质，并确定联接各构件的运动副类型。 构件2-3之间组成平面高副;构件1-7、4-5之间组成移动副;其余相互接触的构件间组成转动副;构件2为原动件。 （2）合理选择视图。本题选