平面運(yùn)動(dòng)副課件

第一章機(jī)械基礎(chǔ)簡(jiǎn)介陶瓷特種陶瓷—高強(qiáng)度精密陶瓷形狀記憶合金二、常用金屬材料機(jī)器實(shí)例1：內(nèi)燃機(jī)功能：內(nèi)燃機(jī)是將燃?xì)馊紵龝r(shí)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器

組成：見(jiàn)右圖氣缸體1活塞2進(jìn)氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪9一、機(jī)器的組成活塞下行，進(jìn)氣閥打開(kāi)，燃?xì)獗晃肫谆钊闲?，進(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)恻c(diǎn)火后燃?xì)馊紵蛎?，推?dòng)活塞下行，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸輸出轉(zhuǎn)動(dòng)

活塞上行，排氣閥打開(kāi)，排出廢氣工作過(guò)程：運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)件：活塞——由燃?xì)馔苿?dòng)主運(yùn)動(dòng)：將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)→曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輔助運(yùn)動(dòng)：配氣——啟閉進(jìn)排氣閥氣缸體1活塞2進(jìn)氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪9一、機(jī)器的組成機(jī)器實(shí)例2：牛頭刨床床身1，滑塊(2)6，電機(jī)3齒輪4、5，導(dǎo)桿7，刨頭8及其輔助部分經(jīng)變速機(jī)構(gòu)床身1導(dǎo)桿7齒輪5齒輪4滑塊6刨頭8功能：將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，作機(jī)械功。把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)→往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)組成：見(jiàn)右圖一、機(jī)器的組成主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)—主體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)件——電動(dòng)機(jī)主運(yùn)動(dòng)——切削運(yùn)動(dòng)輔助運(yùn)動(dòng)——工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，讓刀運(yùn)動(dòng)等將電機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榕兕^的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，以滿足刨削工件的需要一、機(jī)器的組成

機(jī)器：用來(lái)實(shí)現(xiàn)確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)，完成有用的機(jī)械功，傳遞或轉(zhuǎn)換能量、物料、信息等的裝置。如車(chē)床——實(shí)現(xiàn)確定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，又作有用的機(jī)械功內(nèi)燃機(jī)——轉(zhuǎn)換能量

機(jī)構(gòu)：用來(lái)實(shí)現(xiàn)確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的若干個(gè)構(gòu)件的組合。如齒輪機(jī)構(gòu)——傳遞運(yùn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)——轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)

機(jī)械：是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱(chēng)。

一、機(jī)器的組成搖頭風(fēng)扇—連桿機(jī)構(gòu)

零件：組成構(gòu)件的基本單元。

圖示轎車(chē)除原動(dòng)機(jī)部分、傳動(dòng)部分和執(zhí)行部分外，還包含了控制系統(tǒng)和其它輔助系統(tǒng)

機(jī)器——轎車(chē)機(jī)器——車(chē)床

機(jī)器——帶式輸送機(jī)機(jī)構(gòu)——凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)——齒輪機(jī)構(gòu)零件裝配減速器滾動(dòng)軸承二、機(jī)器的特征1）人為的實(shí)物組合——由人工組合的構(gòu)件系統(tǒng)2）各實(shí)物間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)如3）實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有效的機(jī)械功活塞—缸體：往復(fù)運(yùn)動(dòng)曲軸—缸體：轉(zhuǎn)動(dòng)連桿—曲軸：擺動(dòng)刨頭—床身：往復(fù)直線如內(nèi)燃機(jī)：熱能→機(jī)械能發(fā)電機(jī)：機(jī)械能→電能電動(dòng)機(jī)：電能→機(jī)械能具有以上三個(gè)特征——機(jī)器只具有機(jī)器的前兩個(gè)特征——機(jī)構(gòu)牛頭刨主體機(jī)構(gòu)：把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)→直線運(yùn)動(dòng)——作機(jī)械功凸輪機(jī)構(gòu)（配氣機(jī)構(gòu)）：把回轉(zhuǎn)→直線運(yùn)動(dòng)——作機(jī)械功曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：將活塞的直線運(yùn)動(dòng)→曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)如可見(jiàn)，機(jī)器與機(jī)構(gòu)的關(guān)系：機(jī)器是由一種或多種機(jī)構(gòu)組成的二、機(jī)器的特征

構(gòu)件：組成機(jī)器的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)物。是機(jī)器中獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體，由一個(gè)或幾個(gè)零件組成構(gòu)件是機(jī)械中運(yùn)動(dòng)的單元體，零件是機(jī)械中制造的單元體。構(gòu)件的分類(lèi)：固定件：又稱(chēng)機(jī)架，機(jī)構(gòu)中相對(duì)不動(dòng)的構(gòu)件，如牛頭刨床的床身。原動(dòng)件：又稱(chēng)主動(dòng)件或輸入構(gòu)件，是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力（或力矩）且運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)件，如牛頭刨床導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊。從動(dòng)件：又稱(chēng)輸出構(gòu)件，隨著原動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，如牛頭刨床導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)桿。

零件：機(jī)械中不可拆的制造單元體。

專(zhuān)用零件：特定機(jī)器中所使用的零件，如活塞、曲軸、葉片通用零件：各類(lèi)機(jī)器中普遍使用的零件，如齒輪、軸、螺栓等

零件可分為兩類(lèi)：二、機(jī)器的特征二、機(jī)器的特征

構(gòu)件與零件：?jiǎn)我涣慵S多個(gè)零件的剛性組合——連桿構(gòu)件是機(jī)器中獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體，由一個(gè)或幾個(gè)零件組成構(gòu)件是機(jī)械中運(yùn)動(dòng)的單元體，零件是機(jī)械中制造的單元體。三、課程的性質(zhì)和任務(wù)

一、性質(zhì)性質(zhì)：技術(shù)基礎(chǔ)課目標(biāo)：為了解醫(yī)療器械領(lǐng)域所涉及到的機(jī)械傳動(dòng)原理、運(yùn)行維修、改進(jìn)等方面獲得必要的基本知識(shí)內(nèi)容：常用機(jī)構(gòu)的工作原理及設(shè)計(jì)方法：連桿、凸輪、齒輪等；通用零部件的設(shè)計(jì)與選型：聯(lián)接零件——螺紋、鍵、花鍵、銷(xiāo)聯(lián)接傳動(dòng)零件——齒輪、蝸桿、帶、鏈、螺旋傳動(dòng)軸系零件——軸、滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器和離合器其他——彈簧二、任務(wù)

(1)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論解決簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)和零件的設(shè)計(jì)問(wèn)題,掌握通用機(jī)械零件的選用及計(jì)算方法。

(2)培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，具有初步的機(jī)械設(shè)計(jì)與改進(jìn)能力。(3)學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等設(shè)計(jì)資料。

四、機(jī)械設(shè)計(jì)基本要求與內(nèi)容1、基本要求在滿足預(yù)期功能的前提下，使產(chǎn)品性能好，效率高，成本低，在預(yù)定的使用期限內(nèi)安全可靠。性能：強(qiáng)度、剛度、耐磨性、振動(dòng)穩(wěn)定性、耐熱性2、主要內(nèi)容

1）確定機(jī)械的工作原理，選擇適宜的機(jī)構(gòu)

2）擬定設(shè)計(jì)方案

3）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和受力分析，計(jì)算作用于各構(gòu)件上的載荷

4）進(jìn)行零部件工作能力計(jì)算（強(qiáng)度計(jì)算）

5）整體和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

五、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程

明確設(shè)計(jì)要求提出設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)試制鑒定產(chǎn)品定型信息反饋以減速器為例從中選出最佳方案在設(shè)計(jì)過(guò)程中，這些步驟是相互交錯(cuò)、反復(fù)進(jìn)行的。設(shè)計(jì)者要從實(shí)際出發(fā)，注重調(diào)查研究，善于學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中不斷積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以期取得最佳成果?！齨↑T，限制條件：通用化、標(biāo)準(zhǔn)化等齒輪減速（直齒、斜齒、蝸桿等）帶—齒輪—鏈或帶—齒輪等總體傳遞運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：（電機(jī)—帶—齒輪減速器—鏈—運(yùn)輸帶）總裝圖、零部件圖及技術(shù)條件工廠試制、評(píng)價(jià)、論證平面低副運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件之間直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。運(yùn)動(dòng)副元素：構(gòu)件上參與接觸的點(diǎn)、線、面。平面運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件只能在同一平面內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。平面運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)：低副：兩構(gòu)件形成面與面接觸的運(yùn)動(dòng)副，有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副

六、運(yùn)動(dòng)副

平面高副

高副：兩構(gòu)件以點(diǎn)或線的形式相接觸而組成的運(yùn)動(dòng)副

六、運(yùn)動(dòng)副

具有移動(dòng)副元素和轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的構(gòu)件

六、運(yùn)動(dòng)副

七、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念

用規(guī)定的線條和符號(hào)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定的比例確定運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置及與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸，這種表明機(jī)構(gòu)的組成和各構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。不嚴(yán)格按比例繪制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖稱(chēng)為機(jī)構(gòu)示意圖。

平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制（1）分析機(jī)構(gòu)的組成，確定機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件。（2）由原動(dòng)件開(kāi)始，依次分析構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式，確定運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目。顎式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)

（3）選擇適當(dāng)?shù)囊晥D平面和原動(dòng)件位置，以便清楚地表達(dá)各構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。通常選擇與構(gòu)件運(yùn)動(dòng)平面平行的平面作為投影面。（4）選擇適當(dāng)?shù)谋壤擀蘈

=構(gòu)件實(shí)際長(zhǎng)度/構(gòu)件圖樣長(zhǎng)度（單位:m/mm或mm/mm），按照各運(yùn)動(dòng)副間的距離和相對(duì)位置，以規(guī)定的線條和符號(hào)繪圖。

常用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的簡(jiǎn)圖符號(hào)見(jiàn)教材

例：

繪制如下圖所示的顎式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

七、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

例：繪制如下圖所示單缸內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。已知LAB=75mm，LBC=300mm。解：

（1）在內(nèi)燃機(jī)中，活塞為原動(dòng)件，曲軸AB為工作構(gòu)件?；钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)連桿BC變換為曲軸AB的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（2）活塞與缸體（機(jī)架）組成移動(dòng)副，與連桿BC在C點(diǎn)組成轉(zhuǎn)動(dòng)副;曲軸與缸體在A點(diǎn)組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，與連桿BC在B點(diǎn)組成轉(zhuǎn)動(dòng)副。（3）選長(zhǎng)度比例尺μL=0.01m/mm，按規(guī)定符號(hào)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖所示。活塞的大小與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，可酌定。單缸內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖單缸內(nèi)燃機(jī)實(shí)物結(jié)構(gòu)圖

七、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

1.自由度運(yùn)動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于參考系所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，稱(chēng)為構(gòu)件的自由度。2.約束對(duì)于相對(duì)運(yùn)動(dòng)所加的限制稱(chēng)為約束。運(yùn)動(dòng)副約束數(shù)目和約束特點(diǎn)取決于運(yùn)動(dòng)副是低副還是高副.自由構(gòu)件的自由度

八、平面機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算和機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件設(shè)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)由N個(gè)構(gòu)件組成，其中必有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，則活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n=N-1。它們?cè)谖唇M成運(yùn)動(dòng)副之前，共有3n個(gè)自由度。用運(yùn)動(dòng)副連接后便引入了約束，減少了自由度。若機(jī)構(gòu)中有PL個(gè)低副、PH個(gè)高副，則平面機(jī)構(gòu)的自由度F的計(jì)算公

F=3n-2PL-PH

八、平面機(jī)構(gòu)的自由度復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束

1.復(fù)合鉸鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以同軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，稱(chēng)為復(fù)合鉸鏈。一般地，k個(gè)構(gòu)件形成復(fù)合鉸鏈應(yīng)具有（k-1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意找出復(fù)合鉸鏈。復(fù)合鉸鏈

八、平面機(jī)構(gòu)的自由度如下圖所示為直線機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在A、B、D、E四點(diǎn)均為由三個(gè)構(gòu)件組成軸線重合的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，即復(fù)合鉸鏈。該機(jī)構(gòu)：n=7，PL=10，PH=0，其自由度為：F=3n-2PL-PH=3×7-2×10-0=1直線機(jī)構(gòu)

八、平面機(jī)構(gòu)的自由度2.局部自由度

機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所產(chǎn)生的局部運(yùn)動(dòng)并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。這些構(gòu)件所產(chǎn)生的這種局部運(yùn)動(dòng)的自由度稱(chēng)為局部自由度。

在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，局部自由度應(yīng)略去不計(jì)。如下圖所示凸輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的自由度為F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1

凸輪機(jī)構(gòu)

八、平面機(jī)構(gòu)的自由度

3.虛約束

機(jī)構(gòu)中與其他約束重復(fù)而對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起新的限制作用的約束，稱(chēng)為虛約束。虛約束常出現(xiàn)在下列場(chǎng)合:

（1）兩構(gòu)件間形成多個(gè)具有相同作用的運(yùn)動(dòng)副:①兩構(gòu)件在同一軸線上組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。如下圖(a).②兩構(gòu)件組成多個(gè)導(dǎo)路平行或重合的移動(dòng)副。如下圖(b).③兩構(gòu)件組成多處接觸點(diǎn)公法線重合的高副。如下圖(c).兩構(gòu)件組成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副

八、平面機(jī)構(gòu)的自由度（2）兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡互相重合。如下圖所示的機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，在計(jì)算機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)除去不計(jì)，即F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1

（3）機(jī)構(gòu)中傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱(chēng)部分。如下圖（b）所示的行星輪系，該機(jī)構(gòu)的自由度為