《機械設計基礎》課件-第二章 平面機構的結構分析

機械設計基礎BasicsofMechanicalDesign明德礪志求知篤行明德礪志求知篤行第二章：平面機構的結構分析2.1運動副2.2平面機構的運動簡圖2.3平面機構的自由度明德礪志求知篤行2.1運動副2.1.1

低副（1）轉動副（2）移動副兩構件直接接觸并能產生確定相對運動的連接稱為運動副。明德礪志求知篤行2.1運動副2.1.2

高副（1）齒輪副（2）凸輪副明德礪志求知篤行2.1運動副2.1.2

高副（1）齒輪副（2）凸輪副明德礪志求知篤行2.1運動副分類：（1）低副：面接觸特點：面接觸﹙平面或圓柱面﹚，易制造和維修，壓力小，但摩擦力大而效率低。（2）高副：點或線接觸

特點：承載時單位面積壓力大，易磨損，制造、維修困難，但能傳遞較復雜的運動。明德礪志求知篤行2.1運動副其他運動副：（1）球面副

（2）螺旋副明德礪志求知篤行2.1運動副其他運動副：明德礪志求知篤行第二章：平面機構的結構分析2.1運動副2.2平面機構的運動簡圖2.3平面機構的自由度明德礪志求知篤行2.2平面機構的運動簡圖2.2.1平面機構簡圖和運動簡圖機構簡圖是用特定的構件和運動副符號表示機構的一種簡化示意圖，僅表示機構運動傳遞情況和結構特征。

圖1-3單缸內燃機結構原理圖明德礪志求知篤行2.2平面機構的運動簡圖2.2.2運動副和構件的表示方法

由于構成運動副的兩構件之間的相對運動僅與運動副元素的幾何形狀及接觸情況有關，所以各種運動副常用規(guī)定的簡單符號來表示，這些符號國家已經制訂有標準。

常用運動副的符號運動副符號兩運動構件構成的運動副轉動副移動副121212121212212121平面運動副兩構件之一為固定時的運動副121222112211222112運動副名稱目錄章首平面高副螺旋副2112121212球面副球銷副121212空間運動副12121221nntt21nntt一般構件的表示方法桿、軸構件固定構件同一構件三副構件兩副構件一般構件的表示方法四副構件在機架上的電機齒輪齒條傳動帶傳動圓錐齒輪傳動一般構件的表示方法明德礪志求知篤行2.2平面機構的運動簡圖2.2.3機構運動簡圖的繪制

圖1-3單缸內燃機結構原理圖1）分析機構結構及傳動情況2）確定構件數及運動副類型和數目3）測量出運動副間的相對位置尺寸及桿件的長度4）選構件運動平面為視圖平面5）確定比例尺明德礪志求知篤行第二章：平面機構的結構分析2.1運動副2.2平面機構的運動簡圖2.3平面機構的自由度明德礪志求知篤行2.3平面機構的自由度2.3.1自由度和約束自由度：構件具有的獨立運動的數目，F(xiàn)平面運動的構件自由度為3

圖2-10構件自由度明德礪志求知篤行2.3平面機構的自由度2.3.1自由度和約束約束：運動副對構件獨立運動的限制稱為約束yxyx12S12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2θ經運動副相聯(lián)后，由于有約束，構件自由度會有變化低副限制2個自由度，高副限制一個自由度明德礪志求知篤行2.3平面機構的自由度2.3.1自由度和約束yxyx12S12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2θ自由構件的自由度數移動副

1（x）

+2（y，θ）=3高副

2（x,θ）

+1（y）

=3轉動副

1（θ）

+2（x，y）

=3運動副

自由度數

約束數

明德礪志求知篤行2.3平面機構的自由度2.3.2平面機構自由度計算

平面機構的自由度計算公式：F=3n-2Pl

-Ph活動構件數低副數高副數明德礪志求知篤行2.3平面機構的自由度解：活動構件數n=3低副數PL=4F=3n

－2PL

－PH

=3×3－2×4=1高副數PH=0例題 計算曲柄滑塊機構的自由度。S3123明德礪志求知篤行2.3平面機構的自由度2.3.3平面機構具有確定運動的條件1.自由度F?02.F=機構原動件數明德礪志求知篤行2.3平面機構的自由度2.3.4計算自由度F時應注意的幾個問題(1)復合鉸鏈：——兩個以上構件同在一處以轉動副相聯(lián)接123134212344132明德礪志求知篤行2.3平面機構的自由度解：在B、C、D、E四處應各有2個運動副。活動構件數=7；低副數=10；高副數=0F=3n－2PL－PH=3×7－2×10－0=1例：試計算圖示圓盤鋸機構的自由度。

可以證明：F點的軌跡為一直線。明德礪志求知篤行2.3平面機構的自由度計算自由度F時應注意的幾個問題(2)局部自由度F′：不影響輸出和輸入運動關系的個別構件的獨立自由度解：n=3，PL=3，F(xiàn)=3n－2PL－PH

=3×3－2×3－1=2PH=1對于右邊的機構，有：

F=3×2－2×2－1=1事實上，兩個機構的運動相同，且F=1明德礪志求知篤行2.3平面機構的自由度計算自由度F時應注意的幾個問題(3)虛約束：對機構的運動實際不起作用的約束F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1明德礪志求知篤行2.3平面機構的自由度出現(xiàn)虛約束的場合：

1.兩構件聯(lián)接前后，聯(lián)接點的軌跡重合，2.兩構件構成多個移動副，且導路平行。明德礪志求知篤行2.3平面機構的自由度出現(xiàn)虛約束的場合：

3.