《汽车 机械基础》-课题2平面机构的结构分析

1.构件和零件：绪论绪论机车车轮联动机构

单缸内燃机机构的分类：绪论平面机构：所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构（常见）；空间机构：机构中至少有两个构件能在三维空间中运动的机构称为空间机构。一、机构的组成2．运动副及其分类运动副——机构中，两构件间直接接触而又相对运动的可动联接。机构是由构件通过运动副联接而组成的构件系统。运动副中两构件间接触形式：点、线、面（运动副元素）根据组成运动副两构件之间的接触特性，运动副可分为低副和高副。

绪论一、机构的组成运动副的分类：低副——两构件通过面接触而构成的运动副称为。根据低副两构件间的相对运动形式：绪论转动副（两构件间只可相对转动）移动副（两构件间只可相对移动）低副平面运动副及其符号绪论图0-4平面运动副及其符号a）转动副b）移动副c）高副（点接触）d）高副（面接触）

运动副的分类：高副——两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。

绪论运动副的分类：绪论空间运动副——运动副中两构件作空间运动。球面副空间运动副：绪论螺旋副绪论图0-5空间运动副及其符号a）球面副b）球销副c）螺旋副

二．平面机构运动简图机构运动简图——用简单的线条和符号表示机构各构件之间相对运动关系的图形；画机构运动简图的目的意义：在研究机构运动时，通过机构运动简图，可以忽略构件复杂外形及具体构造，仅用简单的符号和线条表示出与运动有关的因素，反映与机构的运动特征，便于分析运动的关系和动力传递的路线等。绪论关于机构运动简图：与机构运动有关的因素：构件数目、运动副性质、数目、相对位置等因素有关；与机构运动无关的因素：构件的外形。常用的运动副代表符号见表0-1。绪论绪论绪论绪论绘制机构运动简图的步骤：绪论例1绘制内燃机的机构运动简图：绪论气缸体1活塞2进气阀3排气阀4连杆5曲轴6凸轮7顶杆8齿轮9绪论内燃机的机构运动简图绪论偏心轮机构运动简图绘制：项目任务：绘制抽水唧筒的机构运动简图解：(1)唧筒的机构分析：①机架是抽水筒4；②原动件是手柄1；

③其余连杆2和活塞杆3为从动件。(2)运动与运动副分析①操作手柄1以转动副A为中心摆动，依次带动连杆2和活塞杆3运动；②该机构在A、B、C三处有三个转动副，活塞杆3与抽水筒4形成移动副。(3)绘制运动简图三平面机构具有确定运动的条件

１、自由度与约束自由度——构件可能出现的独立运动。一个作空间运动的构件具有六个自由度；一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。约束——对构件独立运动的限制。绪论zxy六个自由度绪论六个自由度自由度与约束：在平面机构中：每个平面低副(转动副、移动副等)：引入2个约束，使构件失去两个自由度，保留1个自由度；而每个平面高副(齿轮副、凸轮副等)：引入1个约束，使构件失去一个自由度，保留2个自由度；绪论２．平面机构自由度的计算设：平面机构有n个活动构件，联接前，活动构件自由度总数为3n；用运动副将活动构件与机架联接组成机构后，活动构件具有的自由度受到约束；若机构中有PL个低副、PH个高副，减少的自由度总数应为2PL+PH；机构相对于固定构件的自由度数应为：活动构件自由度数-引入运动副减少自由度数1、机构的自由度计算公式：F=3n-2PL-PH绪论例0-2计算下图机构的自由度。解：如图0-14所示，此机构有3个活动机构，含有4个转动副，没有高副。则此机构的自由度是:F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1机构的自由度计算中特殊情况

（1）复合铰链——两个以上构件组成两个或更多个共轴线的转动副。绪论

有k个构件在同一处构成的复合铰链时，就构成k-1个共线转动副；

计算机构自由度时，应注意是否有复合铰链。

绪论机构的自由度计算中特殊情况

机构的自由度计算中特殊情况

（2）局部自由度——机构中不影响其输出与输入运动关系的个别构件的独立运动自由度；在计算机构自由度时，局部自由度可预先排除。绪论例1-2

计算图1-17所示圆盘锯机构的自由度。

a)b)图1-17圆盘锯机构及其机构运动简图a)圆盘锯b)圆盘锯机构运动简图解：在B、C、D、F四处都是由3个构件组成复合铰链，各有3-1=2个转动副。活动构件数n=7，低副数PL=10，高副PH=0。则此机构的自由度为：F=3n-2PL-PH=3×7-2×10-0=1图0-25内燃机机构运动简图【任务实施】解：(1)机构运动简图如图2-25所示。(2）计算内燃机运动机构的自由度。n=7,Pl=8,Ph=4F=3n-2Pl-Ph

=3×7-2Pl-Ph=3×7-2×8-4=1机构自由度F>0，且F等于主动件的数目，所以机构具有确定的运动。机构的自由度计算中特殊情况

例：凸轮机构中，为减少高副接触处磨损，在从动件2上安装一个滚子3；滚子的转动与否不影响凸轮与从动件间的相对运动，因此滚子绕其自身轴线的转动为机构的局部自由度；在计算机构的自由度时应预先将转动副C和构件3除去不计，设想将滚子3与从动件2作为一个构件来考虑；此时该机构中，n=2，PL=2，PH＝l。其机构自由度为：

F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1此凸轮机构只有一个自由度，符合实际。绪论机构的自由度计算中特殊情况

（3）虚约束——在机构中与其他约束重复而不起限制运动作用的约束；在计算机构自由度时，应当除去虚约束不计。绪论

绪论虚约束的常见情况（表0-2）：(1)轨迹重合的虚约束（上例机车轮）；(2)多个移动方向一致的移动副;(3)导路互相平行多个移动副；(4)多个轴线重合转动副；(5)机构中对运动不起限制作用的对称部分；虚约束对机构运动虽然不起作用，但可以增加构件的刚性，使传力能力增加，常出现。另外虚约束对制造、装配精度要求很高。绪论绪论虚约束：３．平面机构具有确定运动的条件机构的自由度必须大于零，才能保证除机架之外的其它构件能够运动；机构的自由度等于零，所有构件就不能运动了，因此也就构不成机构了；通常我们用具有一个独立运动的构件作原动件，因此，构件系统成为机构的充分必要条件为：

构件系统的自由度必须大于零，且原动件的数目必须等于自由度数。

绪论五杆机构：

从动件运动不确定，不成为机构。绪论

三杆机构：(只能算是一个构件)

构件系统不能运动，不成为机构。

绪论四杆机构：绪论构件系统能否成为机构，与自由度有关。总结1.平面运动构件的自由度自由度：机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目。平面运动构件具有三个自由度，有三个独立运动。约束：对独立运动的限制。2.运动副两构件间组成的可动联接（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动）。

3.平面机构的