2平面机构运动分析学习情境

2平面机构运动分析学习情境汇报人：AA2024-01-31目录CATALOGUE平面机构基本概念及分类平面机构运动学基础知识平面连杆机构运动分析凸轮机构运动分析齿轮机构运动分析轮系运动分析及应用平面机构运动分析方法总结平面机构基本概念及分类CATALOGUE01平面机构是指所有构件都在相互平行的平面内运动的机构，也称为平面低副机构。定义运动副为低副，面接触，压强小，承载能力大，磨损慢，效率较高；且易于加工，几何形状较简单，便于润滑和维修。特点平面机构定义与特点机构中的运动单元体，如连杆、曲柄等。构件运动副功能使两构件直接接触并能产生相对运动的联接，如铰链、滑块等。传递运动和力，或改变运动形式，如将旋转运动转换为直线运动。030201机构组成要素及功能平面机构类型与实例由四个构件组成的平面机构，如曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构等。由凸轮和从动件组成的平面机构，如盘形凸轮机构、移动凸轮机构等。由齿轮组成的平面机构，如直齿圆柱齿轮机构、斜齿圆柱齿轮机构等。汽车发动机中的曲柄连杆机构、缝纫机中的凸轮机构、钟表中的齿轮机构等。四杆机构凸轮机构齿轮机构实例应用领域广泛应用于各种机械、仪器、仪表等设备中，是实现机械运动的基础。重要性平面机构的设计和分析是机械工程中的重要环节，其性能直接影响到整个机械系统的运动精度、稳定性和可靠性。同时，平面机构也是机械创新设计的重要源泉，新型平面机构的研发和应用能够推动机械行业的进步和发展。应用领域及重要性平面机构运动学基础知识CATALOGUE02运动学定义点的运动刚体的运动轨迹与运动方程运动学基本概念回顾研究物体运动的几何性质，即物体在空间的位置随时间变化的规律。研究刚体上各点的位置随时间变化的规律。研究点在空间的位置随时间变化的规律。点的轨迹是点在空间运动时所经过的路线；运动方程是描述点或刚体运动规律的数学表达式。在直角坐标系中，用点的坐标来描述点的位置，通过坐标的变化来描述点的运动。直角坐标法对于沿曲线运动的点，可以用自然坐标来描述其位置和运动。自然坐标是沿曲线长度方向的坐标。自然坐标法用位置矢量来描述点的位置，通过矢量的变化来描述点的运动。矢量法具有直观、简便的优点。矢量法点的运动描述方法

刚体简单运动形式平移刚体上所有点都沿同一方向作等距离的移动。旋转刚体绕某一点作圆周运动。这个点称为旋转中心，旋转中心到刚体上任意一点的连线在旋转过程中始终保持不变。定轴转动刚体绕某一固定直线作旋转运动。这条固定直线称为转轴。运动副定义两个构件之间直接接触并能产生相对运动的连接称为运动副。平面运动副分类根据两构件接触形式的不同，平面运动副可分为低副和高副。低副包括转动副和移动副；高副包括点接触高副和线接触高副。运动副约束运动副对两构件之间的相对运动有一定的限制作用，这种限制作用称为约束。约束分为几何约束和运动约束两种类型。几何约束限制两构件之间的相对位置；运动约束限制两构件之间的相对运动。平面机构运动副及其约束平面连杆机构运动分析CATALOGUE03铰链四杆机构曲柄滑块机构导杆机构其他连杆机构连杆机构类型及特点01020304由四个构件通过铰链连接而成，各构件之间相对运动为转动。将一个转动副转化为移动副，实现往复直线运动与旋转运动之间的转换。含有移动副和转动副的平面四杆机构，导杆作整周转动或往复摆动。包括多杆机构、组合机构等，具有更复杂的运动形式和特性。在往复运动中，从动件回程速度大于工作行程速度的现象。急回特性压力角是力与运动方向所夹的锐角，传动角是压力角的余角。它们反映了机构的传力性能。压力角和传动角当机构处于特定位置时，主动件通过连杆作用于从动件的力恰好通过其回转中心，使从动件不能运动的现象。死点位置铰链四杆机构能够实现连续的回转运动或往复摆动。运动连续性铰链四杆机构运动特性曲柄滑块机构运动分析曲柄存在条件滑块运动规律压力角和传动角变化死点位置及避免方法当机构中的最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和时，最短杆为曲柄。滑块的往复直线运动规律取决于曲柄的旋转运动规律和连杆的长度。在曲柄滑块机构中，压力角和传动角随着机构位置的变化而变化。当滑块处于极限位置时，机构可能处于死点位置。为避免死点位置，可以采用偏置曲柄或安装飞轮等方法。导杆机构分类根据导杆的运动形式，导杆机构可分为转动导杆机构和摆动导杆机构。导杆机构运动特性导杆机构具有急回特性和良好的传力性能，适用于需要较大行程和较小摆角的场合。其他连杆机构简介包括多杆机构、组合机构等，这些机构具有更复杂的运动形式和特性，可以满足不同的应用需求。例如，多杆机构可以实现多个运动构件的协同运动，组合机构则可以将多个基本机构组合在一起以实现更复杂的运动功能。导杆机构及其他连杆机构凸轮机构运动分析CATALOGUE04凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。凸轮机构工作时，凸轮通常作连续等速转动，从动件根据使用要求设计使其获得所需运动规律。凸轮机构组成及工作原理工作原理组成123根据从动件所需运动规律，反求凸轮轮廓曲线。满足从动件运动规律要求凸轮轮廓曲线应平滑连续，避免产生过大的压力角和加速度。保证凸轮机构受力良好凸轮轮廓曲线形状应尽量简单，便于加工和制造。便于加工和制造凸轮轮廓曲线设计原则03简谐运动规律（余弦加速度运动规律）从动件按简谐运动规律运动，具有连续的加速度和跃度。01等速运动规律从动件在推程或回程中作等速运动。02等加速等减速运动规律从动件在推程的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动；回程同理。从动件常用运动规律压力角在不计摩擦力、重力、惯性力的条件下，机构中驱动从动件运动的力的方向线与从动件上受力点的速度方向线所夹的锐角，称为压力角。自锁现象当凸轮机构的压力角增大到某个临界值时，无论驱动力多大，都无法推动从动件运动，这种现象称为自锁现象。自锁现象对凸轮机构的工作是不利的，应尽量避免。凸轮机构压力角与自锁现象齿轮机构运动分析CATALOGUE05包括平面齿轮机构、空间齿轮机构等，其中平面齿轮机构应用最为广泛。齿轮机构类型能够实现定比传动、变速传动、换向传动等多种功能，具有传动效率高、结构紧凑、工作可靠等优点。齿轮机构特点齿轮机构类型及特点渐开线直齿圆柱齿轮啮合原理渐开线齿廓渐开线齿廓具有传动平稳、承载能力强等特点，是直齿圆柱齿轮最常用的齿廓形式。啮合原理通过两个齿轮的轮齿相互啮合来传递运动和动力，啮合过程中需要满足连续传动和正确啮合的条件。斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮传动斜齿圆柱齿轮的齿线是斜的，与轴线成一定角度，具有传动平稳、承载能力强、噪音小等优点。斜齿圆柱齿轮传动圆锥齿轮的齿面为圆锥形，能够实现相交轴之间的传动，广泛应用于汽车、机床等领域。圆锥齿轮传动蜗杆蜗轮传动具有传动比大、结构紧凑、自锁性好等特点，但传动效率相对较低。蜗杆蜗轮传动行星齿轮传动由太阳轮、行星轮和内齿圈组成，具有结构紧凑、承载能力大、传动比大等优点，广泛应用于汽车、航空等领域。行星齿轮传动蜗杆蜗轮传动和行星齿轮传动轮系运动分析及应用CATALOGUE06所有齿轮轴线相互平行，分为定轴轮系和周转轮系。平面轮系定轴轮系周转轮系复合轮系齿轮轴线固定不动，适用于传递平行轴间的运动和动力。至少有一个齿轮的轴线绕其他齿轮的轴线转动，适用于实现复杂的运动传递和变速要求。由定轴轮系和周转轮系组合而成，兼具两者的特点，可实现更复杂的运动和动力传递要求。轮系类型及特点输入轴转速与输出轴转速之比，表示轮系传动速比的大小和方向。传动比定义根据齿轮齿数和啮合关系，利用传动比公式进行计算。传动比计算考虑齿轮的转向和齿数比，确保计算结果的正确性。注意事项定轴轮系传动比计算由行星轮、太阳轮和内齿轮组成，行星轮既自转又绕太阳轮公转。周转轮系组成根据周转轮系中各齿轮的齿数和转速，利用相对运动原理进行传动比计算。传动比计算考虑行星轮的公转和自转对传动比的影响，以及各齿轮的转向关系。注意事项周转轮系传动比计算复合轮系组成由定轴轮系和周转轮系组合而成，具有多个输入和输出轴。传动比计算根据复合轮系中各齿轮的齿数、转速和转向关系，利用传动比公式进行逐步计算。应用实例汽车变速器、工业机械中的复杂传动系统等，通过复合轮系实现多档变速和换向要求。复合轮系传动比计算及应用实例平面机构运动分析方法总结CATALOGUE07用简单线条和符号表示机构各构件及相对运动关系。绘制机构运动简图根据实际尺寸和图纸大小选择合适的比例尺。选择比例尺根据机构运动规律，在图纸上绘制各构件的运动线图。绘制运动线图通过测量运动线图上各点坐标，求解机构在不同位置时的运动参数。求解运动参数图解法在平面机构运动分析中应用建立坐标系以机构某一固定点为原点，建立直角坐标系。列出位移方程根据机构各构件之间的几何关系，列出构件上各点的位移方程。求解位移方程通过数学方法求解位移方程，得到构件上各点的位移、速度和加速度。绘制运动曲线将求解结果绘制成曲线图，直观表示机构运动规律。解析法在平面机构运动分析中应用设计实验方案根据机构类型和需要测量的运动参数，设计实验方案。选择测量仪器根据实验方案选择合适的测量仪器，如光电编码器、位移传感器等。进行实验测量按照实验方案进行实际测量，记录数据。处理实