平面机构的运动简图的绘制课件.ppt

1、机械设计基础机械设计基础重庆工业职业技术学院重庆工业职业技术学院典型机构典型机构相关知识相关知识一、机器、机构及其结构组成一、机器、机构及其结构组成1 1、机器、机构及其结构组成、机器、机构及其结构组成 机械是各类机器的通称。它是人类改造自然、发展进步机械是各类机器的通称。它是人类改造自然、发展进步的主要工具。在日常生活和工作中，我们接触到很多机器的主要工具。在日常生活和工作中，我们接触到很多机器。零件：零件是加工制造的基本单元。零件：零件是加工制造的基本单元。构件：由若干个相互之间没有相对运动的零件刚性连接在一构件：由若干个相互之间没有相对运动的零件刚性连接在一起的运动整体称为构件，它是机械

2、中运动的单元。构件可起的运动整体称为构件，它是机械中运动的单元。构件可以是一个零件；也可以是由一个以上的零件组成。以是一个零件；也可以是由一个以上的零件组成。机构：具有特定结构形状和运动特征的构件组合称为机构。机构：具有特定结构形状和运动特征的构件组合称为机构。通过上述三个机构的协调工作便能将燃气的热能转换为曲柄通过上述三个机构的协调工作便能将燃气的热能转换为曲柄转动的机械能。转动的机械能。部件：在工程中，常常把组成机器的某一部分的零件组部件：在工程中，常常把组成机器的某一部分的零件组合体称为部件，如轴承、减速器、变速器、联轴器、离合合体称为部件，如轴承、减速器、变速器、联轴器、离合器、制动器

3、等。这些部件用以完成特定的工作，企业往往器、制动器等。这些部件用以完成特定的工作，企业往往把它们独立加工装配。把它们独立加工装配。下图为减速器部件。下图为减速器部件。减速器部件减速器部件 1 1、现代机器及其组成、现代机器及其组成 现代机器的定义：由计算机信息网络协调与控制的、用现代机器的定义：由计算机信息网络协调与控制的、用于完成包括机械力、运动和能量转换动力学任务的机械和于完成包括机械力、运动和能量转换动力学任务的机械和（或）机电部件相互联系的系统。（或）机电部件相互联系的系统。2 2、现代机器的主要特征、现代机器的主要特征1 1、构件、构件 由若干个相互之间没有相对运动的零件刚性连接在一

4、起由若干个相互之间没有相对运动的零件刚性连接在一起的运动整体称为构件，它是机械中运动的单元。构件可以的运动整体称为构件，它是机械中运动的单元。构件可以是一个零件；也可以是由一个以上的零件组成。是一个零件；也可以是由一个以上的零件组成。2 2、运动副、运动副 两个以上的构件通过运动副联接而成的系统称为运动链两个以上的构件通过运动副联接而成的系统称为运动链。运动链分为闭式运动链和开式运动链两种。运动链分为闭式运动链和开式运动链两种。如果将运动链中的一个构件固定作为参考系，另一个或几个构件按给定的运动规律相对于固定构件运动，若其余构件都具有确定运动时，运动链则成为机构。一运动副的概念一运动副的概念

5、1.1.构件的自由度构件的自由度 构件的自由度构件的自由度构件所具有的独立运动的数目，空间自构件所具有的独立运动的数目，空间自由运动的构件具有六个自由度，一个作平面运动的自由构由运动的构件具有六个自由度，一个作平面运动的自由构件有三个自由度。件有三个自由度。运动副运动副两构件直接接触而又能产生一定形式的相对两构件直接接触而又能产生一定形式的相对运动的联接。运动的联接。平面机构中，由于运动副将各构件的运动限制在同一平平面机构中，由于运动副将各构件的运动限制在同一平面或相互平行的平面内，故这种运动副也称为平面运动副面或相互平行的平面内，故这种运动副也称为平面运动副。根据构件间接触形式的不同，平面运

6、动副可分为低副和根据构件间接触形式的不同，平面运动副可分为低副和高副。高副。（1 1）低副）低副 两构件以面接触而形成的运动副。两构件以面接触而形成的运动副。a)固定铰链 转动副 只允许两构件作相对转动，又称作铰链。b)活动铰链转动副凸轮副齿轮副螺旋副 球面副 1.1.带转动副的构件带转动副的构件 连杆机构中的构件有杆状、块状、偏心轮、偏心轴和曲连杆机构中的构件有杆状、块状、偏心轮、偏心轴和曲轴等型式。当构件上两转动副轴线间距较大时，一般做成轴等型式。当构件上两转动副轴线间距较大时，一般做成杆状。杆状。带两个转动副的双副杆结构带两个转动副的双副杆结构带三个转动副的三副杆结构：带三个转动副的三副

7、杆结构：a)为十字滑块联轴器；b)为十字滑槽椭圆画器；c)为带移动导杆的六杆机构用螺纹联接调节（图a）用长槽调节（图b）转动副：转动副有滑动轴承式和滚动轴承式特点：特点：结构简单，径向尺寸较小，减振能力较强，但滑动表面摩擦较大，应考虑润滑或采用减摩材料。特点：特点：摩擦小，换向灵活，润滑和维护方便，但对振动敏感，易产生噪声，径向尺寸较大。v 移动副：移动副：v 按滑块和导路相对移动摩擦性质的不同，移动副结构有滑按滑块和导路相对移动摩擦性质的不同，移动副结构有滑动导轨式和滚动导轨式。其中滑动导轨式又可分为：动导轨式和滚动导轨式。其中滑动导轨式又可分为：一机构运动简图的绘制一机构运动简图的绘制 机

8、构是由若干构件通过若干运动副组合在一起的。机构是由若干构件通过若干运动副组合在一起的。机构运动简图机构运动简图根据机构的运动尺寸（确定各运动副根据机构的运动尺寸（确定各运动副相对位置的尺寸），按一定的比例尺定出运动副的相对位相对位置的尺寸），按一定的比例尺定出运动副的相对位置，并用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副，绘置，并用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副，绘制出能够表达机构运动特征的简单图形。制出能够表达机构运动特征的简单图形。构件的分类及带有运动副元素的构件的图示构件的分类及带有运动副元素的构件的图示1.构件的分类 机构中的构件按其运动性质可分为三类：(1)机架机架 机架是机构

9、中视作固定不动的构件固定不动的构件，它用来支承其它可动构件。(2)原动件原动件 已给定运动规律的活动构件给定运动规律的活动构件，即直接接受能源或最先接受能源作用有驱动力或力矩的构件。(3)从动件从动件 机构中随着原动件的运动而运动的其他活动构件。2 2带有运动副元素的构件的图示带有运动副元素的构件的图示运动副以及带有运动副元素的构件的画法见表。运动副以及带有运动副元素的构件的画法见表。l l 分析机械的运动原理和结构情况，确定其原动件、机架分析机械的运动原理和结构情况，确定其原动件、机架、执行部分和传动部分。、执行部分和传动部分。2 2 沿着运动传递路线，逐一分析每个构件间相对运动的性沿着运动

10、传递路线，逐一分析每个构件间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目。质，以确定运动副的类型和数目。3 3 恰当地选择视图平面，通常可选择机械中多数构件的运恰当地选择视图平面，通常可选择机械中多数构件的运动平面为视图平面，必要时也可选择两个或两个以上的视动平面为视图平面，必要时也可选择两个或两个以上的视图平面，然后将其展到同一图面上。图平面，然后将其展到同一图面上。实例实例1 1：4 4 选择适当的比例尺，定出各运动副的相对位置，并用各选择适当的比例尺，定出各运动副的相对位置，并用各运动副的代表符号、常用机构的运动简图符号和简单的线运动副的代表符号、常用机构的运动简图符号和简单的线条，绘制机构

11、运动简图。条，绘制机构运动简图。5 5 从原动件开始，按传动顺序标出各构件的编号和运动副从原动件开始，按传动顺序标出各构件的编号和运动副的代号。在原动件上标出箭头以表示其运动方向。的代号。在原动件上标出箭头以表示其运动方向。一一 平面机构的自由度平面机构的自由度 一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H P PLL低副数，低副数，P PHH高副数高副数机构要能运动，它的自由度必须大于零机构要能运动，它的自由度必须大于零机构具有确定运动的条件是：原动件数目应等于机构的自由机构具有确定运动的条件是：原动件数目应

12、等于机构的自由度数目。度数目。1.1.解：该机构的构件总数解：该机构的构件总数N=6,N=6,活动构件数活动构件数n=5,6n=5,6个转动副个转动副、一个移动副，、一个移动副，没有高副。由此可得机构的自由度数为没有高副。由此可得机构的自由度数为：F=3n-2P F=3n-2PL L-P-PH H=3=35-25-27-0=17-0=1例例2.2.试计算图示牛头刨床工作机构的自由度。试计算图示牛头刨床工作机构的自由度。解：该机构的构件总数解：该机构的构件总数N=7,N=7,活动构件数活动构件数n=6,n=6,5 5个转动副、个转动副、3 3个移动副，个移动副，1 1个高副。个高副。由此可得机构

13、的自由度数为：由此可得机构的自由度数为：F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3=36-26-28-1=18-1=1 1.1.复合铰链复合铰链 两个以上构件在同一轴线处用转动副连接，就形成了两个以上构件在同一轴线处用转动副连接，就形成了复合铰链。三个构件在同一轴线处，两个转动副。复合铰链。三个构件在同一轴线处，两个转动副。推理推理：m m个构件时，有个构件时，有m m 1 1个转动副。个转动副。n=5,Pl=7,Ph=0F=3n-2Pl Ph=35-27 0=12.局部自由度；个别构件所具有的，不影响整个机构运动的自由度称为局部自由度。3.3.虚约束：重复出现的，对机构运动不起独立

14、限制作用的虚约束：重复出现的，对机构运动不起独立限制作用的约束称为约束称为虚约束。虚约束。1.1.两构件未组成运动副前，连接点处的轨迹已重合为一，组成的运动副两构件未组成运动副前，连接点处的轨迹已重合为一，组成的运动副存在虚约束。存在虚约束。计算中应将产生虚约束的构件及运动副一起除去不计。计算中应将产生虚约束的构件及运动副一起除去不计。计算中只计入一个移动副。计算中只计入一个移动副。2.2.两构件组成多个移动副，且导路相互平行或重合时，只有一个移动副两构件组成多个移动副，且导路相互平行或重合时，只有一个移动副起约束作用，其余为虚约束。起约束作用，其余为虚约束。3.3.两构件组成多个转动副，且轴

15、线重合，只有一个转动副起约束作用，两构件组成多个转动副，且轴线重合，只有一个转动副起约束作用，其余为约束。其余为约束。计算中只计入一个转动副。计算中只计入一个转动副。计算中应将产生虚约束的构件及运动副一起除去不计。计算中应将产生虚约束的构件及运动副一起除去不计。4.4.两构件两点间未组成运动副前距离保持不变，两点间两构件两点间未组成运动副前距离保持不变，两点间用另一构件连接时，将产生虚约束。用另一构件连接时，将产生虚约束。计算中应将对称部分除去不计。5.5.机构中对运动不起独立作用的对称部分，将产生虚约束。机构中对运动不起独立作用的对称部分，将产生虚约束。虚约束对机构的影响虚约束对机构的影响机构中虚约束是实际存在的，计算中所谓机构中虚约束是实际存在的，计算中所谓“除去不计除去不计”是从运动观点是从运动观点分析做的假想处理，并非实际拆除。分析做的假想处理，并非实际拆除。虚约束是在一些特定的几何条件下引入的，如虚约束是在一些特定的几何条件下引入的，如“平行平行”、“重合重合”、“距离不变距离不变”等。如果几何条件不满足，虚约束会转化为有效约束等。如果几何条件不满足，虚约束会转化为有效约束。机构中引入虚约束是为了受力均衡，机构中引入虚约束是为了受力均衡，增大刚度等，同时也提高了对制造和装配增大刚度等，同时也提高了对制造和装配精度的要求。精度的要求。虚约束虚约束