汽車機械基礎(chǔ)課件（35講）：第3講 機構(gòu)組成及運動簡圖繪制

1、 課題:機構(gòu)的組成及運動簡圖的繪制汽車機械基礎(chǔ)技術(shù)應用汽車機械構(gòu)造組成認識機構(gòu)的組成機構(gòu)能實現(xiàn)預期確定的機械運動的、各構(gòu)件的基 本組合體稱為機構(gòu)。機構(gòu)僅能實現(xiàn)預期的機械運動，最簡單的機器只有一個機構(gòu)。機構(gòu)由構(gòu)件組成，由一或幾個零件組成構(gòu)件；構(gòu)件運動的單元體；零件制造的單元體；1.構(gòu)件和零件：(復習)汽車機械構(gòu)造組成認識教學目標 能力（技能）目標 ： 能分析機構(gòu)的組成、繪制機構(gòu)運動簡圖 ；知識目標： 機構(gòu)的組成、運動副類型、機構(gòu)運動簡圖繪制、自由度計算 。汽車機械構(gòu)造組成認識教學活動：1 機構(gòu)的組成認識2 平面機構(gòu)的運動簡圖繪制3 平面機構(gòu)的自由度分析汽車機械構(gòu)造組成認識問題導入： 內(nèi)燃機各構(gòu)件

2、如何組合，形成具確定運動的機構(gòu)？（組合:聯(lián)接、接觸等） 氣缸體1排氣閥4活塞2氣缸體1連桿3頂桿6曲軸4凸輪5齒輪內(nèi)燃機汽車機械構(gòu)造組成認識1 . 機構(gòu)的組成構(gòu)件和構(gòu)件之間既要相互聯(lián)接（接觸）在一起，又要有相對運動。而兩構(gòu)件之間這種可動的聯(lián)接（接觸）就稱為運動副。運動副元素：兩構(gòu)件上直接參加接觸構(gòu)成運動副的部分。運動副：汽車機械構(gòu)造組成認識1 機構(gòu)的組成 自由度:把構(gòu)件相對于參考系具有的獨立運動的數(shù)目稱為自由度運動副作用：限制某些自由度（自由運動），保持一些自由度。汽車機械構(gòu)造組成認識按兩構(gòu)件接觸情況，常分為低副、高副兩大類。 1.低副 兩構(gòu)件以面接觸而形成的運動副。 (1) 轉(zhuǎn)動副：只允許兩

3、構(gòu)件作相對轉(zhuǎn)動，又稱作鉸鏈。 a)固定鉸鏈1 機構(gòu)的組成一、平面運動副汽車機械構(gòu)造組成認識b)活動鉸鏈轉(zhuǎn)動副1 機構(gòu)的組成汽車機械構(gòu)造組成認識汽車機械構(gòu)造組成認識(2) 移動副：只允許兩構(gòu)件作相對移動。移動副1 機構(gòu)的組成汽車機械構(gòu)造組成認識汽車機械構(gòu)造組成認識2.高副 兩構(gòu)件以點或線接觸而構(gòu)成的運動副。凸輪副 1 機構(gòu)的組成汽車機械構(gòu)造組成認識齒輪副 1 機構(gòu)的組成汽車機械構(gòu)造組成認識二、空間運動副若兩構(gòu)件之間的相對運動均為空間運動，則稱為空間運動副。螺旋副球面副 1 機構(gòu)的組成汽車機械構(gòu)造組成認識2平面機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖用簡單的線條和符號表示機構(gòu)各構(gòu)件之間相對運動關(guān)系的圖形； 畫機構(gòu)

4、運動簡圖的目的意義： 在研究機構(gòu)運動時，通過機構(gòu)運動簡圖，可以忽略構(gòu)件復雜外形及具體構(gòu)造，僅用簡單的符號和線條表示出與運動有關(guān)的因素，反映與機構(gòu)的運動特征，便于分析運動的關(guān)系和動力傳遞的路線等。汽車機械構(gòu)造組成認識汽車機械構(gòu)造組成認識關(guān)于機構(gòu)運動簡圖：與機構(gòu)運動有關(guān)的因素：構(gòu)件數(shù)目、運動副性質(zhì)、數(shù)目、相對位置等因素有關(guān)；與機構(gòu)運動無關(guān)的因素：構(gòu)件的外形。汽車機械構(gòu)造組成認識 2 平面機構(gòu)的運動簡圖 2.1 運動副及構(gòu)件的表示方法1）.構(gòu)件構(gòu)件均用直線或小方塊等來表示，畫有斜線的表示機架。汽車機械構(gòu)造組成認識 2 平面機構(gòu)的運動簡圖 2）轉(zhuǎn)動副構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動副時，如下圖表示。表示轉(zhuǎn)動副的圓圈，其圓

5、心必須與回轉(zhuǎn)軸線重合。一個構(gòu)件具有多個轉(zhuǎn)動副時，則應在兩條交叉處涂黑，或在其內(nèi)畫上斜線。汽車機械構(gòu)造組成認識 2 平面機構(gòu)的運動簡圖 3）. 移動副兩構(gòu)件組成移動副，其導路必須與相對移動方向一致。汽車機械構(gòu)造組成認識3.2 平面機構(gòu)的運動簡圖 4）. 平面高副 兩構(gòu)件組成平面高副時，其運動簡圖中應畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓，對于凸輪、滾子，習慣劃出其全部輪廓；對于齒輪，常用點劃線劃出其節(jié)圓。汽車機械構(gòu)造組成認識汽車機械構(gòu)造組成認識汽車機械構(gòu)造組成認識汽車機械構(gòu)造組成認識2.繪制機構(gòu)運動簡圖的步驟 ：汽車機械構(gòu)造組成認識例.1 試繪制內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖 2 平面機構(gòu)的運動簡圖 內(nèi)燃機汽車機械構(gòu)

6、造組成認識氣缸體1活塞2進氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪10解：1）分析運動，確定構(gòu)件的類型和數(shù)量 2）確定運動副的類型和數(shù)目 3）選擇視圖平面 4）選取比例尺，根據(jù)機構(gòu)運動尺寸，定出各運動副間的相對位置 5）畫出各運動副和機構(gòu)符號，并表示出各構(gòu)件 2 平面機構(gòu)的運動簡圖 汽車機械構(gòu)造組成認識汽車機械構(gòu)造組成認識鄂式破碎機機構(gòu)運動簡圖繪制：汽車機械構(gòu)造組成認識偏心輪機構(gòu)運動簡圖繪制：汽車機械構(gòu)造組成認識 自由度:把構(gòu)件相對于參考系具有的獨立運動參數(shù)的數(shù)目稱為自由度 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識 (2) 平面機構(gòu)自由度的計算 1)構(gòu)件自由度 一個構(gòu)件未用運動副與其它構(gòu)件連

7、接之前，有三個自由度。 當用運動副連接后，構(gòu)件間的相對運動受到約束，失去一些自由度。運動副不同，失去的自由度數(shù)目和保留的自由度數(shù)目也不同。 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識2)計算公式n：機構(gòu)中活動構(gòu)件數(shù)； Pl ：機構(gòu)中低副數(shù)； Ph ：機構(gòu)中高副數(shù)； F ：機構(gòu)的自由度數(shù)；F = 3n - 2Pl - Ph 3)計算實例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =33 - 2Pl - Ph =33 - 24 - 0設則= 1 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識 3 平面機構(gòu)的自由度1.實例分析 不能產(chǎn)生運動 給定構(gòu)件1運動參數(shù) = (

8、t ) 構(gòu)件2、3的運動是確定的 (1 ) 機構(gòu)具有確定運動的條件汽車機械構(gòu)造組成認識給定構(gòu)件1運動參數(shù) = ( t )，構(gòu)件2、3、4的運動是不確定的 再給定構(gòu)件4運動參數(shù) = ( t )，構(gòu)件2、3的運動是確定的 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識2）.結(jié)論 機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目稱機構(gòu)的自由度。 平面機構(gòu)具有確定運動的條件：機構(gòu)原動件個數(shù)應等于機構(gòu)的自由度數(shù)目。 原動件數(shù)自由度數(shù)，機構(gòu)無確定運動 原動件數(shù)自由度數(shù)，機構(gòu)在薄弱處損壞 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識汽車機械構(gòu)造組成認識計算實例 n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n

9、2Pl Ph = 35 27 0= 1解： 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識 (3 ) 自由度計算時應注意的幾種情況 1)復合鉸鏈2)局部自由度 3)虛約束 兩個以上構(gòu)件在同一軸線處用轉(zhuǎn)動副連接，就形成了復合鉸鏈。 說 明 個別構(gòu)件所具有的，不影響整個機構(gòu)運動的自由度稱為局部自由度。 說 明 重復出現(xiàn)的，對機構(gòu)運動不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。 說 明 虛約束常見情況及處理方法 說 明 虛約束對機構(gòu)的影響說 明 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識三個構(gòu)件在同一軸線處，兩個轉(zhuǎn)動副。推理：m個構(gòu)件時，有m 1個轉(zhuǎn)動副。 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識慣性篩機構(gòu)C處為復合

10、鉸鏈計算中注意觀察是否有復合鉸鏈，以免漏算轉(zhuǎn)動副數(shù)目，出現(xiàn)計算錯誤。n = 5, Pl = 7, Ph = 0= 35 -27 0 = 1F = 3n - 2Pl Ph 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識滾子的轉(zhuǎn)動自由度并不影響整個機構(gòu)的運動，屬局部自由度。 計入局部自由度時 n = 3, Pl = 3, Ph = 1 F =33 - 23- 1 = 2 與實際不符 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識 應除去局部自由度，即把滾子和從動件看作一個構(gòu)件。處理方法 實際結(jié)構(gòu)上為減小摩擦采用局部自由度，“除去”指計算中不計入，并非實際拆除。N = 2, Pl = 2, Ph = 1, F

11、= 32 - 22 1 = 1與實際相符 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識n = 4, Pl =6, Ph = 0 構(gòu)件5給機構(gòu)引入三個自由度，四個約束。多出的一個約束對機構(gòu)的運動不起獨立的限制作用，是虛約束。 與實際不符 F = 34 -26 0 = 0 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識n = 3, Pl =4, Ph =0F = 33 - 24 0 = 1處理方法與實際相符 應除去虛約束，即將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件5及運動副除去不計。 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識虛約束常見情況及處理計算中只計入一個移動副。 2.兩構(gòu)件組成多個移動副，且導路相互平行或重合時，只有一個移

12、動副起約束作用，其余為虛約束。 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識1)兩構(gòu)件未組成運動副前，連接點處的軌跡已重合為一，組成的運動副存在虛約束。 計算中應將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件及運動副一起除去不計。 虛約束常見情況及處理 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識 3.兩構(gòu)件組成多個轉(zhuǎn)動副，且軸線重合，只有一個轉(zhuǎn)動副起約束作用，其余為約束。 虛約束常見情況及處理計算中只計入一個轉(zhuǎn)動副。 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識虛約束常見情況及處理計算中應將對稱部分除去不計。 5)機構(gòu)中對運動不起獨立作用的對稱部分，將產(chǎn)生虛約束。 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識 虛約束對機構(gòu)的影響機構(gòu)中虛約束是實際存在的，計算中所謂“除去不計”是從運動觀點分析做的假想處理，并非實際拆除。 虛約束是在一些特定的幾何條件下引入的，如“平行”、“重合”、“距離不變”等。如果幾何條件不滿足，虛約束會轉(zhuǎn)化為有效約束。機構(gòu)中引入虛約束是為了受力均衡，增大剛度等，同時也提高了對制造和裝配精度的要求。 3 平面機構(gòu)的自由度汽車機械構(gòu)造組成認識 1.