《机械基础》课件 学习情境二 平面机构的运动简图及自由度计算

学习目标：掌握运动副的概念及分类，并能够区分低副和高副；能够绘制机构运动简图，并进行自由度的计算。学习情境二平面机构的运动简图及自由度计算曲轴缸体活塞连杆连杆凸轮大齿轮小齿轮DAYINTEMPLATE导入

如图所示的单缸内燃机，如何运用简单的图形符号代替其复杂的外形，来分析它的运动特性？基本概念输入你的标题微信由于2010年10月筹划启动，由腾讯广州研发中心产品团队打造.微信由于2010年10月筹划启动，由腾讯广州研发中心产品团队打造输入你的标题微信由于2010年10月筹划启动，由腾讯广州研发中心产品团队打造.微信由于2010年10月筹划启动，由腾讯广州研发中心产品团队打造输入你的标题微信由于2010年10月筹划启动，由腾讯广州研发中心产品团队打造.微信由于2010年10月筹划启动，由腾讯广州研发中心产品团队打造（一）运动副分类及特点构件间通过点或线接触形成的运动副称为高副。凸轮副齿轮副高副构件间通过面接触形成的运动副称为低副。转动副移动副螺旋副低副两构件间直接接触且具有确定的相对运动的连接称为运动副（二）运动副及构件的运动简图符号机构运动简图的绘制①分析机构的组成，观察相对运动关系，了解其工作原理③选择恰当的视图平面和瞬时运动位置（能充分反映机构的特性）⑤用规定的符号和线条绘制机构运动简图②确定所有的构件（数目与形状）、运动副（数目和类型）④确定比例尺机构的组成及运动简图教学例题【例1】如图（a)所示的手摇抽水唧筒，试绘制其机构运动简图。（a）（b）1－手柄；2－杆件；3－活塞及活塞杆；4－抽水筒手摇抽水唧筒及其机构运动简图

解：（1）分析机构的运动，判别构件的类型及数目图示抽水唧筒由手柄1、杆件2、活塞及活塞杆3和抽水筒4四个构件组成。其中抽水筒4是固定件，手柄1是原动件，其余构件是从动件。（2）分析各构件间运动副的类型和数目手柄1绕固定件4上的铰链A转动，二者在A点形成转动副。手柄1和杆件2在B点以及杆件2和活塞及活塞杆3在C点为转动副连接。活塞及活塞杆3与抽水筒4之间则以移动副连接。（3）选择恰当的视图平面和瞬时运动位置为了能清楚地表达各构件的相对运动关系，通常选择平行于构件运动的平面作为视图平面。（4）确定比例尺比例尺应根据实际机构和图幅大小来适当选取。（5）用规定的构件和运动副符号绘制机构运动简图如图（b）所示，先画出固定件4和手柄的转动副中心A和活塞及活塞杆3的移动导路直线x轴，然后按比例画出手柄1和杆件2的转动副中心B及杆件2和活塞及活塞杆3的转动副中心C，最后用构件和运动副的符号把各点连接起来，并在原动件上用箭头标明运动方向。平面机构自由度的计算及运动确定性判断（一）自由度与约束1.自由度自由度是指构件相对于定参考系所具有的独立运动数目。对于一个作平面运动的构件，则只有三个自由度——构件沿x轴、y轴方向移动和绕垂直xoy平面的任意轴线的转动。2.约束当两构件组成运动副后，它们之间的某些相对运动受到限制，对于相对运动所加的限制称为约束。（二）平面机构自由度的计算2局部自由度3虚约束

1复合铰链例题2试计算图所示活塞泵机构的自由度。解：（1）活塞泵有四个活动构件分别为2、3、4、5。因此，n=4。（2）构件5和机架、构件5和构件4、构件4和构件3、构件3和机架分别组成了4个转动副；构件1和构件2组成1个移动副。因此，。（3）构件3和构件2组成1个高副。因此，（4）由此可得活塞泵机构的自由度为:（a）(b)1－缸体；2－活塞杆；3－摇杆；4－连杆；5－曲柄图活塞泵及其机构运动简图平面机构自由度计算的注意事项复合铰链1局部自由度2虚约束3①如果机构自由度大于零且大于原动件数，则机构能够运动，但运动不确定。1②如果机构自由度大于零且等于原动件数，则机构具有确定的运动。2③如果机构算度小于等于零或小于原动件数，则机构无法运动。3（三）平面机构具有确定运动的条件平面机构自由度及具有确定运动的条件

例3：计算下图所示大筛机构的自由度，并判断机构的运动是否确定。

因自由度F=2，与机构的原动件数（2个）相等，所以机构具有确定的运动。

n＝7，PL＝9，PH＝1

F＝3n－2PL－PH

＝3×7－2×9－1＝2例4：

如图所示,已知HG=IJ，且相互平行；GL=JK，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、虚约束请指出)。平面机构自由度及具有确定运动的条件解：（1）分析机构机构中C处的滚子自转为局部自由度；IJK与HGL的距离始终保持不变，所以