第二章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖及其自由度

第二章

平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖及其自由度2/6/20231機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章主要內(nèi)容1 運(yùn)動副及其分類2 平面結(jié)構(gòu)運(yùn)動簡圖3 平面結(jié)構(gòu)的自由度2/6/20232機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章1運(yùn)動副及其分類基礎(chǔ)知識構(gòu)件有相對運(yùn)動的各個單元體(獨(dú)立的運(yùn)動單元)。不同構(gòu)件間有相對運(yùn)動單一構(gòu)件內(nèi)部沒有相對運(yùn)動可以是單一零件，也可以是多個零件組成平面機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件都在同一平面或平行平面內(nèi)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)是一個能夠相對運(yùn)動的構(gòu)件系統(tǒng)構(gòu)件組合應(yīng)滿足一定條件才能構(gòu)成機(jī)構(gòu)2/6/20233機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章1運(yùn)動副及其分類基礎(chǔ)知識構(gòu)件的自由度構(gòu)件具有的獨(dú)立運(yùn)動數(shù)目確定構(gòu)件位置的獨(dú)立變量數(shù)目約束對獨(dú)立運(yùn)動所加的限制每加上一個約束，構(gòu)件便失去一

個自由度平面運(yùn)動的自由構(gòu)件的自由度Oxy坐標(biāo)系中，構(gòu)件S可隨其上任一點(diǎn)A沿x軸、y軸方向移動和繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動，即一個作平面運(yùn)動的自由構(gòu)件具有三個自由度同理一個做空間運(yùn)動的自由構(gòu)件具有六個自由度2/6/20234機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章1運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副有兩個構(gòu)件直接接觸組成的具有一定相對運(yùn)動的可動連接兩構(gòu)件組成運(yùn)動副后，它們的獨(dú)立運(yùn)動受到約束，但都保留一定的自由度運(yùn)動副分類（按接觸方式分）典型運(yùn)動副低副：轉(zhuǎn)動副、移動副高副：齒輪副、凸輪副空間副：球面副、螺旋副點(diǎn)接觸——高副(1個約束，2個自由度)線接觸——高副(1個約束，2個自由度)面接觸——低副(2個約束，1個自由度)2/6/20235機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章1運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類轉(zhuǎn)動副兩個構(gòu)件的相對移動受到約束，只能繞某一軸線作相對轉(zhuǎn)動的運(yùn)動副，也稱為回轉(zhuǎn)副或鉸鏈2個約束1個自由度實(shí)例鉸鏈軸與軸承2/6/20236機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章1運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類移動副兩構(gòu)件的相對移動和相對轉(zhuǎn)動受到約束，只能作相對直線移動的運(yùn)動副，也稱為棱柱副2個約束1個自由度實(shí)例汽缸與活塞滑塊與導(dǎo)軌2/6/20237機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章1運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類移動副2/6/20238機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章1運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類移動副2/6/20239機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章1運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類凸輪副沿徑向的相對移動受到約束，能作相對轉(zhuǎn)動和沿切線方向的相對移動1個約束2個自由度2/6/202310機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章1運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類凸輪副凸輪發(fā)動機(jī)2/6/202311機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章1運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類齒輪副沿徑向的相對移動受到約束，能作相對轉(zhuǎn)動和沿切線方向的相對移動1個約束2個自由度2/6/202312機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章1運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類球面副球面副可繞空間坐標(biāo)系X、Y、Z獨(dú)立轉(zhuǎn)動自由度為32/6/202313機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章1運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類螺旋副螺旋副可做轉(zhuǎn)動和移動的合成運(yùn)動自由度為12/6/202314機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章1運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類螺旋副2/6/202315機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖知識點(diǎn)回顧構(gòu)件獨(dú)立的運(yùn)動單元特點(diǎn)不同構(gòu)件間有相對運(yùn)動單一構(gòu)件內(nèi)部沒有相對運(yùn)動可以是單一零件（如曲軸），也可以是多個零件組成（如連桿）構(gòu)件分類固定件：機(jī)架原動件：主動件從動件：隨原動件運(yùn)動的其余構(gòu)件2/6/202316機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖運(yùn)動鏈定義兩個以上的構(gòu)件通過運(yùn)動副的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。分類開式鏈運(yùn)動鏈的各構(gòu)件不構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。閉式鏈運(yùn)動鏈的各構(gòu)件構(gòu)成了首尾封閉的系統(tǒng)。機(jī)構(gòu)定義將運(yùn)動鏈的一個構(gòu)件固定為機(jī)架，其中的一個或幾個原動件作獨(dú)立運(yùn)動時，其余從動件即隨之作確定的運(yùn)動注：不能運(yùn)動或無規(guī)則亂動的運(yùn)動鏈不能成為機(jī)構(gòu)2/6/202317機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)特點(diǎn)機(jī)構(gòu)各部分的運(yùn)動僅取決于該機(jī)構(gòu)中原動件的運(yùn)動規(guī)律、各運(yùn)動副的類型和運(yùn)動尺寸（各運(yùn)動副相對的位置的尺寸），而與構(gòu)件的外形和運(yùn)動副的具體結(jié)構(gòu)無關(guān)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖不考慮與運(yùn)動無關(guān)的因素而僅用簡單的線條和符號代表構(gòu)件與運(yùn)動副，并按一定比例表示各構(gòu)件間的相對運(yùn)動關(guān)系的簡單圖形作用表示機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動情況作為運(yùn)動分析和動力分析的依據(jù)2/6/202318機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)簡圖（也稱機(jī)構(gòu)示意圖）只是為了表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征，而不按比例繪制得到的簡圖無法進(jìn)行正確的運(yùn)動和動力分析構(gòu)件與運(yùn)動副的表示常用運(yùn)動副的符號一般構(gòu)件的表示方法常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖符號如何用簡單的線條和符號表示構(gòu)件和運(yùn)動副？？？2/6/202319機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪圖步驟分析清楚所要繪制機(jī)械的結(jié)構(gòu)和動作原理，判別固定件、原動件和從動件，確定構(gòu)件的數(shù)目。從原動件開始，按照運(yùn)動傳遞的順序，仔細(xì)分析各構(gòu)件相對運(yùn)動的性質(zhì)，確定運(yùn)動副的類型和數(shù)目合理選擇視圖平面，通常選擇與大多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動平面相平行的平面為視圖平面選取適當(dāng)?shù)拈L度比例尺，按一定的順序進(jìn)行繪圖，并將比例尺標(biāo)注圖上注意與機(jī)械制圖中的比例相區(qū)別2/6/202320機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖注意事項(xiàng)畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實(shí)際外形，而只考慮運(yùn)動副的性質(zhì)。2/6/202321機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖實(shí)例1234A14B12C234A14B12C23432412/6/202322機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖實(shí)例——內(nèi)燃機(jī)2/6/202323機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖實(shí)例——內(nèi)燃機(jī)齒輪機(jī)構(gòu)2/6/202324機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖實(shí)例——內(nèi)燃機(jī)凸輪機(jī)構(gòu)5'62/6/202325機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖實(shí)例——內(nèi)燃機(jī)12344'55'615'6++=2/6/202326機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖實(shí)例——顎式破碎機(jī)4.肘板1.機(jī)架2.偏心軸5.帶輪3.動顎板2/6/202327機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖實(shí)例——顎式破碎機(jī)3D12BA1C44.肘板1.機(jī)架2.偏心軸5.帶輪3.動顎板ACBD2/6/202328機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖例題如圖所示的破碎機(jī)應(yīng)如何繪制運(yùn)動簡圖？ABCEFDG2/6/202329機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度運(yùn)動鏈（或機(jī)構(gòu)）的自由度運(yùn)動鏈（或機(jī)構(gòu)）具有的獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目運(yùn)動鏈成為機(jī)構(gòu)的條件自由度大于0（保證運(yùn)動鏈能運(yùn)動）自由度數(shù)等于原動件數(shù)（保證運(yùn)動鏈具有確定的運(yùn)動）自由度的計算設(shè)n個活動構(gòu)件，PL個低副，PH個高副，自由度數(shù)為F構(gòu)件總自由度低副約束數(shù)高副約束數(shù)3×n2×PL1

×Ph=>F=3n-2PL-PH2/6/202330機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度實(shí)例——鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)n=3pL=4ph=0F=3n-2pL-ph

=12/6/202331機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度實(shí)例二——顎式破碎機(jī)3D12BA1C4n=3PL=4Ph=0F=3n-2pL-ph=12/6/202332機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度練習(xí)——曲柄滑塊機(jī)構(gòu)n=3PL=4F=3n-2PL-PH

=1

PH=0S31232/6/202333機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度練習(xí)——五連桿機(jī)構(gòu)n=4PL=5F=3n-2PL-PH

=2PH=01234θ12/6/202334機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度實(shí)例三——圓盤鋸機(jī)構(gòu)12345678ABCDEFn=7PL=6F=3n－2PL－PHPH=0=9實(shí)際上自由度為1，錯在哪里？？因?yàn)榇嬖趶?fù)合鉸鏈?。?/6/202335機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度復(fù)合鉸鏈定義兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)復(fù)合鉸鏈的計算m個構(gòu)件的復(fù)合鉸鏈，有m－1轉(zhuǎn)動副。兩個低副2/6/202336機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度實(shí)例三——圓盤鋸機(jī)構(gòu)（正確解法）12345678ABCDEFn=7PL=10F=3n－2PL－PHPH=0=12/6/202337機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度實(shí)例四——滾子凸輪123123n=3PL=3F=2PH=1n=2PL=2F=1PH=12/6/202338機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度實(shí)例四——滾子凸輪123123事實(shí)上，兩個機(jī)構(gòu)的運(yùn)動相同，且F=1。作圖多出的1個自由度為滾子局部運(yùn)動所產(chǎn)生的局部自由度。2/6/202339機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度局部自由度定義構(gòu)件局部運(yùn)動所產(chǎn)生的自由度局部自由度出現(xiàn)的場合加裝滾子的場合局部自由度的計算計算總的自由度后減去局部自由度數(shù)計算時將局部自由度坐在的滾子和鉸鏈排除為什么需要局部自由度添加滾子使滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減少運(yùn)動過程中的摩擦，延長使用壽命2/6/202340機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度實(shí)例五——凸輪機(jī)構(gòu)123F＝3n－2PL－PH

＝3－2－231＝-1錯！實(shí)際自由度為1，為什么？？存在虛約束?。?/6/202341機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度虛約束定義對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動實(shí)際不起作用的約束1234ABCDEF4F123BA2/6/202342機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度虛約束出現(xiàn)場合兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個運(yùn)動副時兩構(gòu)件某兩點(diǎn)之間的距離在運(yùn)動過程中始終保持不變時聯(lián)接構(gòu)件與被聯(lián)接構(gòu)件上聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合時機(jī)構(gòu)中對運(yùn)動不起作用的對稱部分虛約束的處理方法計算自由度時將虛約束排除虛約束的作用改善構(gòu)件的受力情況傳遞較大功率滿足某種特殊需要2/6/202343機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——第二章2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度實(shí)例五——凸