机械设计基础 杨可帧第五版 课件 第一章 平面机构的自由度和速度分析

机构组成根本概念运动副及其分类平面机构运动简图平面机构的自由度第1章平面机构自由度和速度分析参考学时：课堂教学：3学时；实验：机构运动简图测绘，2学时。3/9/20231

机构的分类：

平面机构：所有的构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。

空间机构：所有的构件不全在相互平行的平面内运动的机构。

构件的自由度：

平面自由构件：平面内不与其它任何构件相连接而作自由运动的构件。

构件的自由度：构件可能出现的独立运动。

约束：附加在构件上对构件自由度的限制。xyＯ213/9/20232三要素§1-1

运动副及其分类

运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对动的联接。运动副元素：构件上直接参与接触而构成运动副的外表。3/9/20233

运动副的分类平面运动副回转副

移动副

高副3/9/20234下一页空间运动副

球面副

螺旋副3/9/202351、面接触——接触比压低，承载能力大。2、接触面为平面或柱面——便于加工，本钱低，便于润滑。3、每个平面低副引入二个约束。

运动副的特点3/9/202361、点、线接触——接触比压高，承载能力小。高副3、每个高副引入一个约束。2、接触面为曲面——不便于加工和润滑。3/9/20237常用运动副的符号二运动构件构成的运动副一构件固定时的运动副转动副移动副平面高副平面运动副122221111222211111112222111222１２１２21运动副符号173/9/20238常用运动副的符号（续）二运动构件构成的运动副一构件固定时的运动副螺旋副球面副及球铰副空间运动副１１１１１１２２２２２２１１１１１２２２２２183/9/20239§1-2平面机构运动简图一．机构运动简图的作用二．影响机构运动的因素原动件的运动规律；构件数；运动副数及类型；机构的运动尺寸；三．机构运动简图包含内容：构件数；各构件的作用〔机架／原动件／中间传动构件／运动输出构件〕；构件间的连接关系〔运动副数及类型〕；机构的运动尺寸〔确定各运动副相对位置的尺寸〕；——根据机构运动尺寸，用国标规定的符号表示运动副，用国标规定的符号和简单线条表示构件，按一定比例绘的表示机构运动情况的简图，Kinematicscheme3/9/202310五．机构运动简图的绘制确定原动件．中间传动件．运动输出构件？搞清原动件的运动如何经过中间传动件传递到运动输出构件？多少构件？各构件间构成何种运动副？〔注意微动局部〕选择投影面，确定原动件某一位置，绘机构示意图；测量运动尺寸；定比例尺，绘机构运动简图。绘制路线：原动件中间传动件最终从动件〔输出构件〕观察重点：各构件间构成的运动副类型；良好习惯：各种运动副和构件用规定的符号表达。误区：构件外形。四．机构示意图3/9/202311六．常用机构运动简图符号及构件表示方法电机带传动机构运动简图符号外啮合圆柱齿轮机构内啮合圆柱齿轮机构3/9/202312机构运动简图符号(续二)链传动齿轮齿条传动圆锥齿轮传动圆柱蜗杆蜗轮传动3/9/202313机构运动简图符号(续三)凸轮机构棘轮机构杆．轴类构件固定构件构件表示方法见GB4460-843/9/202314构件表示方法〔续〕同一构件两副构件三副构件3/9/202315绘制步骤

1、分析机构运动2、恰中选择投影面3、适中选择比例尺4、审核下一页例题13/9/2023163/9/2023173/9/2023183/9/2023193/9/2023203/9/2023213/9/2023223/9/2023233/9/2023243/9/2023253/9/2023263/9/202327

机构运动简图绘制练习根据模型或结构示意图。3/9/2023281〕先找首端——原动件〔带箭头者〕2〕确定机架〔带斜线者〕3〕确定各构件之间的运动副种类——“两两分析相对运动〞4〕代表回转副的小圆，其圆心必须与相对运动回转中心重合。代表移动副的滑块，其导路方向必须与相对运动方向一致。5〕比例、符号、线条、标号绘制运动简图的方法及本卷须知小结：3/9/202329设某机构共有n个活动构件、PL个低副、PH个高副，那么该机构的自由度应为1.平面机构的自由度：机构所具有的独立运动参数的个数。2.平面机构的自由度计算公式每引入一个低副带来2个约束；每引入一个高副带来1个约束；§1-3平面机构的自由度3/9/202330例1-2试计算以下机构的自由度例题分析3/9/202331例题分析例1-2试计算以下机构的自由度3/9/202332例题分析例1-2试计算以下机构的自由度3/9/2023333/9/2023342.机构具有确定运动的条件

2.1什么是确定运动

2.2机构具有确定运动的条件

机构的原动件数应等于机构的自由度数。

3/9/202335例1-3试计算以下机构的自由度，并判断其运动是否确定。例题分析3/9/2023363/9/2023374.计算平面机构自由度应注意的问题4.1复合铰链——两个以上构件在同一轴线上用回转副相联接。3/9/202338例题分析

例1-4计算图示机构的自由度。

3/9/2023394.2局部自由度某些不影响机构运动的自由度。3/9/2023404.3虚约束

在机构运动中，有些约束对机构自由度的影响是重复的。平面机构中的虚约束常出现要以下场合：1、两构件在多处构成移动副，且导路重合或平行。2、两构件在多处构成转动副，且轴线重合3、法线始终重合的高副3/9/2023414、两构件在相联接点的轨迹重合3/9/2023425、机构中对传递运动不起独立作用的对称局部3/9/202343例题分析

例1-5计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。

3/9/2023441.

速度瞬心1.1

定义1.2

特点2.

机构中瞬心的数目：K=N〔N－1〕/2§1-4速度瞬心及其在机构速度分析上的应用当两构件(刚体)1、2作平面相