机械设计基础教材课件第8章

第8章平面机构运动简图及自由度

（时间：1次课，2学时）第8章平面机构运动简图及自由度

学习目标：本章主要介绍平面机构的组成、运动简图、机构具有确定运动的条件、自由度计算。重点介绍机构、运动副、自由度与约束等基本概念，机构运动简图的绘制和机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件。复合铰链、局部自由度和虚约束的判断是正确计算自由度的关键。第8章平面机构运动简图及自由度

重点与难点： 机构具有确定运动的条件。 机构运动简图的绘制。 平面机构自由度的计算。 机构中虚约束的确定。第8章平面机构运动简图及自由度

案例导入：

本章以机械产品中常见的一种机械装置——颚式碎矿机作为案例导入。学习者可以通过颚式碎矿机机构运动简图的测绘，学习机构自由度的计算方法及其计算机构自由度时应注意的复合铰链、局部自由度和虚约束事项，以及机构运动简图测绘的基本步骤。8.1机构组成及运动副8.2平面机构运动简图8.3平面机构具有确定运动的条件8.4本章实训机构运动简图的绘制和自由度的计算8.5练习题第8章平面机构运动简图及自由度

8.1机构组成及运动副8.1.1构件及其自由度8.1.2运动副与约束8.1.3运动副的分类8.1机构组成及运动副若组成机构的所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动，则称该机构为平面机构，否则称为空间机构。大多数机构为平面机构，故本章只讨论平面机构。8.1.1构件及其自由度

机械中每一个独立的运动单元体称为一个构件。它可以是若干个零件(机械中不可拆卸的基本单元体)的刚性组合体，也可以是一个单独的刚性零件。例如齿轮、轴与键组成的齿轮轴。构件的独立运动称为自由度。一个做平面运动的自由构件具有3个独立的运动，如图8-1所示。图8-1构件的自由度

8.1.2运动副与约束我们已经看到，在机构中每一构件都以一定方式与其他构件相互联接，这种使两构件直接接触的可动联接称为运动副。如图8-2所示，图中轴与轴承、滑块与导轨、轮齿与轮齿等都构成运动副。8.1.3运动副的分类当一个构件与另一构件组成运动副后，两构件间约束的多少和约束的特点完全取决于运动副的形式。图8-2(a)所示运动副，构件2沿x轴和y轴两个方向的相对移动受到约束，构件2只能绕垂直xOy平面的z轴转动。这种具有一个独立相对转动的运动副称为转动副。其相对自由度数为1，而约束条件数为2。图8-2(b)所示运动副，构件2沿y轴的相对移动和绕垂直于xOy平面的z轴转动受到约束，构件2只能沿x轴方向相对移动。这种具有沿一个方向独立相对移动的运动副称为移动副，其相对自由度数为1，而约束条件数为2。如图8-2(c)所示，当两构件组成运动副后，构件2沿公共法线n-n方向的移动受到约束，但可以沿触点切线t-t方向相对移动，还可以同时绕接触点(或线)转动。其运动副的相对自由度数为2，约束条件数为1，称为高副。8.2平面机构运动简图8.2.1平面机构运动简图8.2.2平面机构运动简图的绘制8.2平面机构运动简图8.2.1平面机构运动简图在进行机械的研究或设计时，需要运用能够表明某一机构运动情况的机构运动简图。机构各构件间的相对运动，是由原动件的运动规律、机构中所有运动副的类型和数目及其相对位置决定，而与构件和运动副的具体结构无关。因此可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副的相对位置。这种能准确表达机构运动情况的简化图形称为机构运动简图。8.2.2平面机构运动简图的绘制机构运动简图所要表示的主要内容包括运动副的类型和数目、构件的数目及运动尺寸。

绘制机构运动简图步骤如下。(1)分析机构的组成，判断机构的原动件、从动件及原动件运动方向。(2)分析机构运动，判断机构中各构件的运动尺寸及运动副的类型。(3)恰当地选择投影面，以能够简明地把机械的结构及运动情况表示清楚为原则。(4)选择适当的比例尺用简单的线条和各种运动副的代号将机构运动简图画出来。8.3平面机构具有确定运动的条件8.3.1平面机构的自由度8.3.2平面机构具有确定运动的条件8.3.3计算平面机构自由度的注意问题8.3平面机构具有确定运动的条件

8.3.1平面机构的自由度机构具有确定运动的独立运动参数称为机构的自由度。机构自由度与机构中构件的个数、运动副的个数及类型有关。8.3.2平面机构具有确定运动的条件图8-4所示为一曲柄滑块机构。n=3，PL=4，PH=0，由式(8-1)得F=3×3-2×4-0=18.3.3计算平面机构自由度的注意问题为了改善机构的使用机能，机构中有时采用一些特殊结构。在计算平