机构及机构运动简图

1、10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,1,2 机构及机构运动简图,2.1 机构 概念 用于传递运动或改变运动形式的用各种机件组合而成的组合体。 实例内燃机 齿轮机构 曲柄滑块机构 凸轮机构,图2-4 内燃机工作原理图,可见，机构是一个组合体，如何进行细分？,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,2,2 机构及机构运动简图,2.2 零件与构件 零件 每一个单独加工的单元体(独立的加工单元) 构件 有相对运动的各个单元体(独立的运动单元)。可以是单一的零件，也可以是多个零件固联成的内部没有相对运动的刚性结构。 特点 不同构件间有相对运动 单一构件内部没有相对运动 可

2、以是单一零件（如曲轴），也可以是多个零件组成（如连杆）,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,3,2 机构及机构运动简图,2.2 零件与构件,实体,零件,构件,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,4,2 机构及机构运动简图,2.2 零件与构件 零件、构件、机构与机器的联系 机构中构件的分类,机器,机构,构件,零件,运动单元,制造单元,机械,刚性联结,确定的相对运动,一个或多个做功或实现能量转换,总称,固定件：机架 原动件：主动件 从动件：随原动件运动的其余构件,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,5,2 机构及机构运动简图,2.3 运动副 构

3、件的自由度 构件所具有的独立运动的数目（或确定构件位置的独立参变量的数目） 一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动数 如图所示，在Oxy坐标系中，构件S 可随其上任一点A沿x轴、y轴方向移 动和绕A点转动。即一个作平面运动 的自由构件具有三个自由度。,图2-5 构件的平面运动,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,6,2 机构及机构运动简图,2.3 运动副 约束 对独立运动所加的限制。每加上一个约束，构件便失去一个自由度。 运动副 使构件直接接触又能保持一定形式的相对运动的连接 按接触方式分类,点接触高副(1个约束，2个自由度) 线接触高副(1个约束，2个自由度) 面接触低副

4、(2个约束，1个自由度),10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,7,2 机构及机构运动简图,2.3 运动副 典型运动副 转动副 使两个构件的相对移动受到约束，而只有一个独立相对转动自由度的运动副。也称为回转副或铰链。如铰链、轴与轴承等。 移动副 使构件的一个相对移动和相对转动受到约束，而只有一个方向独立相对移动自由度的运动副。也称为棱柱副。如汽缸与活塞、滑块与导轨等。,图2-6 典型运动副,转动副和移动副分别是低副还是高副？,转动副和移动副都是低副,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,8,2 机构及机构运动简图,2.4 运动链 定义 两个以上的构件通过运动副的

5、联接而构成的系统。 分类 开式链：运动链的各构件不构成首尾封闭的系统。 闭式链：运动链的各构件构成了首尾封闭的系统。 机构 将运动链的一个构件固定为机架，其中的一个或几个原动件作独立运动时，其余从动件即随之作确定的运动 注：不能运动或无规则乱动的运动链不能成为机构,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,9,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构运动简图 定义 不考虑与运动无关的因素而仅用简单的线条和符号代表构件与运动副，并按一定比例表示各构件间的相对运动关系的简单图形。 作用 表示机构的组成和运动情况 作为运动分析和动力分析的依据 构件与运动副的表示 常用运动副的符号 一般构

6、件的表示方法 常用机构运动简图符号,如何用简单的线条和符号表示构件和运动副？,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,10,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构运动简图 绘图步骤 分析清楚所要绘制机械的结构和动作原理。 从原动件开始，按照运动传递的顺序，仔细分析各构件相对运动的性质，确定运动副的类型和数目。 合理选择视图平面，通常选择与大多数构件的运动平面相平行的平面为视图平面。 选取适当的长度比例尺，按一定的顺序进行绘图，并将比例尺标注图上。,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,11,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构运动简图 注意事项 画构件时应撇

7、开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。,图2-7 构件的表示方法,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,12,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构运动简图 实例一内燃机,图2-8 内燃机,曲柄滑块机构,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,13,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构运动简图 实例一内燃机,图2-8 内燃机,齿轮机构,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,14,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构运动简图 实例一内燃机,图2-8 内燃机,凸轮机构,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,15,2 机构及机

8、构运动简图,2.4 平面机构运动简图 实例一内燃机,+,+,=,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,16,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构运动简图 实例二颚式破碎机,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,17,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构运动简图 实例二颚式破碎机,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,18,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构运动简图 思考如图所示的破碎机应如何绘制运动简图？,A,B,C,E,F,D,G,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,19,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构

9、运动简图 练习,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,20,练习1解答,1,2,3,4,A,B,C,14,12,23,A14,B12,C234,3,2,4,1,4,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,21,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 运动链（或机构）的自由度 运动链（或机构）具有的独立运动的数目 运动链成为机构的条件 自由度大于0（保证运动链能运动） 自由度数等于原动件数（保证运动链具有确定的运动） 自由度的计算 设n个活动构件，PL个低副，PH个高副，自由度数为F,构件总自由度,低副约束数,高副约束数,3n,2 PL,1 Ph,= F=

10、3n-2PL-PH,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,22,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 实例一：铰链四杆机构,n=3 pL=4 ph=0 F=3n-2pL-ph=1,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,23,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 实例二颚式破碎机,n=3 pL=4 ph=0 F=3n-2pL-ph) =1,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,24,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 练习曲柄滑块机构,n=,3,PL=,4,F=3n - 2PL - PH =1,PH=,0,10

11、/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,25,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 练习五连杆机构,n=,4,PL=,5,F=3n - 2PL - PH =2,PH=,0,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,26,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 实例三圆盘锯机构,n=,7,PL=,6,F=3n 2PL PH,PH= 0,=9,实际上自由度为1，错在哪里？,因为存在复合铰链！,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,27,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 复合铰链定义 两个以上的构件在同一处以转动副相联 复合

12、铰链的计算 m个构件的复合铰链，有m1转动副。,两个低副,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,28,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 实例三圆盘锯机构（正确解法）,n=,7,PL=,10,F=3n 2PL PH,PH= 0,=1,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,29,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 实例四滚子凸轮,n=,3,PL=,3,F= 2,PH= 1,n=,2,PL=,2,F= 1,PH= 1,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,30,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 实例四滚子凸

13、轮,事实上，两个机构的运动相同，且F=1。作图多出的1个自由度为滚子局部运动所产生的局部自由度。,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,31,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 局部自由度定义 构件局部运动所产生的自由度 局部自由度出现的场合 加装滚子的场合 局部自由度的计算 计算总的自由度后减去局部自由度数 计算时将局部自由度坐在的滚子和铰链排除 为什么需要局部自由度 添加滚子使滑动摩擦变为滚动摩擦，减少运动过程中的摩擦，延长使用寿命,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,32,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 实例五凸轮机构,F

14、3n2PLPH 3 2 ,2,3,1,-1,错！,实际自由度为1，为什么？,存在虚约束！,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,33,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 虚约束定义 对机构的运动实际不起作用的约束,1,2,3,4,A,B,C,D,E,F,10/10/2020 6:25 PM,机械基础第一章,34,2 机构及机构运动简图,2.4 平面机构的自由度 虚约束出现场合 两构件之间构成多个运动副时 两构件某两点之间的距离在运动过程中始终保持不变时 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时 机构中对运动不起作用的对称部分 虚约束的处理方法 计算自由度时将虚约束排除 虚约束的作用 改善构件的受力情况 传递较大功率 满足某种特殊需要