汽车机械基础 课件 3.1平面机构的组成

汽车机械基础课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-10023760033.13.23.33.4平面机构的组成平面连杆机构凸轮机构其他常用机构运动副及其分类、机构运动简图的绘制、平面机构的自由度平面连杆机构概述、铰链四杆机构的基本形式及应用、铰链四杆机构基本类型的判别、铰链四杆机构的演化、四杆机构的基本特性凸轮机构的应用及分类、从动件常用运动规律、凸轮机构的传力特性间歇运动机构、螺旋机构项目三

汽车常用机构3.1平面机构的组成能力目标：能够绘制平面机构运动简图能够分析计算平面机构的自由度

要回答以上问题，首先要了解汽车常用机构。机构是具有确定相对运动的构件的组合。组成机构之后，可以按照预定的要求进行有规律的运动。

驾驶员转动方向盘时车轮为什么也会随着旋转？想让汽车停下来为什么要使用手刹才能将车锁住？汽车的气门是如何开启和闭合的呢？3.1平面机构的组成任务导入任务分析1.构件和运动副一运动副及其分类（一）运动副和约束

构件（机构的组成部分）作为一个整体参与机构运动的刚性单元体称为构件。

一个构件，可以是不能拆开的单一整体，也可能是由若干个不同零件组装起来的刚性体。例如：3.1平面机构的组成一运动副及其分类

运动副由两个构件直接接触而产生一定相对运动的联接称为运动副。两构件上参与接触构成运动副的部分称为运动副元素。运动副是机械原理中最重要的概念之一对运动副的理解要把握以下三点：以上是机构的两大组成要素可以说：机构是由运动副逐一联接各个构件组成的。（１）运动副是一种联接；（２）运动副由两个构件组成；（３）组成运动副的两个构件之间有相对运动。3.1平面机构的组成一运动副及其分类2.运动副的分类

组成机构的运动副的类型决定机构的运动形式。运动副有多种类型，对运动副进行正确的分类，在机构设计和综合中是非常重要的。

平面机构中的运动副称为平面运动副，根据其接触形式不同，可分为低副和高副。3.1平面机构的组成一运动副及其分类低副：若两构件通过面接触构成的运动副称为低副。移动副：两构件间只能产生相对移动平面低副按两构件间相对运动形式的不同还可以分为移动副和转动副。转动副：两构件间只能产生相对转动3.1平面机构的组成一运动副及其分类高副：两构件通过点或线接触的运动副称为高副。3.1平面机构的组成齿轮副凸轮副除了平面运动副外，还有空间运动副球销副螺旋副圆柱套筒副球面高副一运动副及其分类3.1平面机构的组成一运动副及其分类（二）构件的分类机架：机构中视作固定不动的构件，它支承着其他可动构件。如下图构件4。原动件：机构中接受外部给定运动规律的可动构件。如下图构件1。从动件：机构中随原动件而运动的可动机构。如下图构件2、3。A1B2C3D43.1平面机构的组成

为了便于研究机构的运动，可以撇开构件、运动副的外形和具体构造，而只用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副位置，表示机构的组成和传动情况。这样绘制出能够准确表达机构运动特性的简明图形就称为机构运动简图。

只是为了表明机构的运动状态或各构件的相互关系，也可以不按比例来绘制运动简图，通常把这样的简图称为机构示意图。二机构运动简图的绘制3.1平面机构的组成常用运动副及其简图运动副符号

转动副3.1平面机构的组成二机构运动简图的绘制运动副符号移动副3.1平面机构的组成二机构运动简图的绘制齿轮副122122凸轮副3.1平面机构的组成二机构运动简图的绘制螺旋副球面副3.1平面机构的组成二机构运动简图的绘制

绘制机构运动简图的步骤：

1.在绘制机构运动简图时，首先确定机构的原动件和执行件，两者之间为传动部份，由此确定出组成机构的所有构件，然后确定构件间运动副的类型。3.1平面机构的组成

2.为将机构运动简图表示清楚，恰当地选择投影面。一般选择与多数构件的运动平面相平行的面为投影面，必要时也可以就机械的不同部分选择两个或两个以上的投影面，然后展开到同一平面上。总之，绘制机构运动简图要以正确、简单、清晰为原则。

3.选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出各运动副之间的相对位置，然后用规定的符号画出各类运动副，并将同一构件上的运动副符号用简单线条连接起来，这样便可绘制出机构的运动简图。二机构运动简图的绘制3.1平面机构的组成二机构运动简图的绘制3.1平面机构的组成颚式破碎机图2－6二机构运动简图的绘制二机构运动简图的绘制3.1平面机构的组成缝纫机踏板机构二机构运动简图的绘制3.1平面机构的组成例题

1.什么是运动副？平面运动副分为哪几类？各种平面运动副的约束性质如何？2.

题2图所示为一手摇唧筒，试绘制其机构运动简图。3.题3图所示为一缝纫机下针机构，试绘制其机构运动简图。

二机构运动简图的绘制3.1平面机构的组成

题2图手摇唧筒

二机构运动简图的绘制3.1平面机构的组成题3图缝纫机下针机构

二机构运动简图的绘制3.1平面机构的组成4.试绘制如题4图所示四种机构的运动简图。

二机构运动简图的绘制3.1平面机构的组成二机构运动简图的绘制三平面机构的自由度3.1平面机构的组成1.平面机构自由度的计算公式(1)自由度与约束构件独立运动的数目称为自由度。对构件运动的限制作用称为约束。xyzxyz3.1平面机构的组成(2)机构自由度机构独立运动的数目称为机构的自由度。什么是独立运动?三平面机构的自由度3.1平面机构的组成什么是机构的独立运动?三平面机构的自由度3.1平面机构的组成什么是机构的自由度?机构的自由度=机构的独立运动数目

平面机构独立运动的数目为:所有活动构件的自由度的和减去所有运动副引入约束数目的和。

对于具有n个活动构件的平面机构，若各构件之间共构成了PL个低副和PH个高副，则它们共引入(2PL+PH)个约束。机构的自由度F显然应为:

F=3n－(2PL+PH)=3n－2PL－PH这是机构自由度的计算公式。三平面机构的自由度3.1平面机构的组成2、机构自由度的意义及机构具有确定运动的条件

所谓机构的自由度，实质上就是机构具有确定位置时所必须给定的独立运动参数的数目。机构的自由度数也就是机构应当具有的原动件数目。计算下列机构的自由度：n=2,PL=3,PH=0

F=3n－2PL－PH=3×2-2×3=0n=3,PL=5,PH=0

F=3n－2PL－PH=3×3-2×5=-1n=3,PL=4,PH=0

F=3n－2PL－PH=3×3-2×4=1n=4,PL=5,PH=0

F=3n－2PL－PH=3×4-2×5=2三平面机构的自由度3.1平面机构的组成讨论：n=2,PL=3,PH=0

F=3n－2PL－PH=3×2-2×3=0n=3,PL=5,PH=0

F=3n－2PL－PH=3×3-2×5=-1（1)若机构自由度Ｆ≤０，则机构不能动；三平面机构的自由度3.1平面机构的组成（2）若Ｆ>０，而原动件数>F，则构件间不能运动或产生破坏。n=3,PL=4,PH=0

F=3n－2PL－PH=3×3-2×4=1三平面机构的自由度3.1平面机构的组成（3)若Ｆ>0，而原动件数<F，则构件间的运动是不确定的；n=4,PL=5,PH=0

F=3n－2PL－PH=3×4-2×5=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。

三平面机构的自由度3.1平面机构的组成例试计算下列机构的自由度，并判断其运动是否确定。

三平面机构的自由度3.1平面机构的组成三平面机构的自由度3.1平面机构的组成3、计算机构自由度时应注意的事项（1)复合铰链由两个以上构件在同一处构成的重合转动副称为复合铰链。由m个构件构成的复合铰链应当包含(m-1)个转动副。三平面机构的自由度3.1平面机构的组成

例计算图示机构的自由度。

三平面机构的自由度3.1平面机构的组成（2)局部自由度不影响机构整体运动的自由度，称为局部自由度。在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。三平面机构的自由度3.1平面机构的组成（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。三平面机构的自由度3.1平面机构的组成平面机构中的虚约束常出现要下列场合：

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。三平面机构的自由度3.1平面机构的组成④两构件在相联接点的轨迹重合。三平面机构的自由度3.1平面机构的组成⑤机构中对传递运动不起独立作用的对称部分。三平面机构的自由度3.1平面机构的组成⑥如果机构中两活动构件上某两点的距离始终保持不变，此时若用具有两个转动副的附加构件来连接这两个点，则将会引入一个虚约束。带虚约束的杆机构三平面机构的自由度3.1平面机构的组成虚约束的本质是什么?从运动的角度看,虚约束就是“重复的约束”或者是“多余的约束”。机构中为什么要使用虚约束?a.使受力状态更合理b.使机构平衡c.考虑机构在特殊位置的运动三平面机构的自由度3.1平面机构的组成例题分析

例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。

三平面机构的自由度3.1平面机构的组成三平面机构的自由度3.1平面机构的组成例三平面机构的自由度3.1平面机构的组成例

如图所示，已知：DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相互平行。计算此机构的自由度(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。三平面机构的自由度3.1平面机构的组成三平面机构的自由度3.1平面机构的组成例计算图