机械设计机构运动简图 文档资料

1、第三章,平面机构的结构分析,主要内容：,1,、平面机构的运动简图,2,、平面机构的自由度计算,3.1,节大江一句话说：不论是设计机器还是维修机器，,我们都要将具体的机械抽象成简单的物理（运动学）模,型；才能更清晰地理解其工作原理，帮助我们制定设计,或维修方案。,能力目标：,1,、将具体的机械抽象成简单的运动学模型,（会画机构运动简图）,2,、判定机构是否具有确定的运动,（即一个装置是不是机构，方法技术就是计算,机构的自由度）,项目,1,：绘制,内燃机,的机构运动简图。,项目,2,：绘制,颚式破碎机,的机构运动简图。,3-2,运动副,定义：,机构中各个构件之间必须有确定的相对运动，因此，,构件的

2、连接既要使两个构件直接接触，又能产生一定,的相对活动，,这种使两个构件直接接触并能产生一定的相对运动,的连接称为运动副。,要点：,a,）两个构件,b,）直接接触,c,）有相对运动,三个条件缺一不可。,我们引入一个新概念：,运动副：,使两个构件直接接触并能产生一定的相对运动的连接。,构件上参与接触的部分是：点、线、面。,3-2,运动副,按其接触形式分：,低副,-,面接触的运动副。,高副,-,点或,线接触的运动副,转动副,（,回转副,或,铰链,）,移动副,3.2.2,运动链与机构,运动链：,多个构件用运动副联接构成的系统。,开式链：,运动链的各构件不构成首尾封闭的系统。,闭式链：,运动链的各构件构

3、成了首尾封闭的系统。,机构：各构件间具有确定相对运动的运动链,3.2.3,构件的分类,机架：,机构中的固定构件；,一般机架相对地面固定不动。,如机床床身、车辆底盘、飞机机身等。,原动件：,按给定已知运动规律独立运动的构件；,给机构提供原动力。,从动件：,机构中其余活动构件。,其运动规律决定于原动件的运动规律和机构的,结构和构件的尺寸。,机构,=,机架,+,原动件,+,从动件,1,个,1,个或几个,若干,3-3,平面机构的运动简图,?,机构运动简图与机械结构图的区别？,?,如何画机构简图？,3-2,平面机构的运动简图,运动简图的定义：,用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副,的相对位置，

4、并能完全反映机构特征的简图。,运动简图的内容：,构件数目、运动副的数目和类型、构件联接关系、与,运动有关的尺寸、主动件及运动特性。,运动简图的作用：,表示机构的结构和运动情况；,机构运动分析和动力分析的依据。,（,GB4460-84,）,高副符号,第三章,平面机构的结构分析,3-2,平面机构的运动简图,运动简图的定义、内容、作用,3.2.1,运动简图中运动副、一般构件、常用机构的表示方法,3.2.2,绘制机构运动简图的步骤,1,）分清机架、主动件；,2,）循着运动传递的路线；,3,）能充分反映机构的特性；,4,）确定比例尺，用规定的符,号和线条绘制。,【例,3-1,】,绘制图,0-1,所示内燃

5、机的机构运动简图。,解,内燃机是由活塞,2,、连杆,5,、曲轴,6,与气缸体,1,组成的,曲柄滑块机构,；,同曲轴固联的齿轮,10,，同凸轮轴,7,固,联的齿轮,9,与气虹体组成的,齿轮机构,；,凸轮,7,、进气阀顶杆,8,与气缸体组成,的,凸轮机构,。,气缸体,1,作为固定件，是,机架,；,燃气推动下的活塞,2,是,原动件,；其余,构件都是,从动件,。,2,5,6,1,10,9,7,8,【例,3-1,】,绘制图,0-1,所示内燃机的机构运动简图。,各,构件,之间的联接方式如下：,9,和,10,齿轮啮合，构成,高副,；,推杆,8,和气缸体,1,之间构成,移动副,；,活塞,2,和气缸体,1,之间

6、构成,移动副,。,凸轮,7,（齿轮,9,）和气缸体构成,转动副,；,凸轮,7,和推杆,8,之间构成,高副,；,曲轴（齿轮,10,）和气缸体,1,之间构成,转动副,；,2,5,6,1,10,9,7,8,活塞连杆组,气环,油环,活塞销,活塞,连杆体,连杆螺栓,连杆轴瓦,连杆盖,活塞,2,和连杆,5,小头，,连杆,5,和曲轴,6,，构成,转动副,。,2,5,6,1,10,9,7,8,当曲轴,2,绕其轴心,O,连续转动时，动颚板,3,作往复摆,动，从而将处于动颚板,3,和固定颚板,6,之间的矿石轧碎。,试绘制此碎矿机的机构运动简图。,解：,（,1,）运动分析,此碎矿机由原动件曲轴,3,、,动颚板,4,

7、、摆杆,5,、,机架,7,等,4,个构件组成，,固定颚板,6,是固定安装在机架上的。,（,2,）曲轴,3,于机架,7,在,A,点构成转动副（即飞轮的回转中心）；,曲轴,3,与动颚板,4,也构成转动副，其轴心在,B,点（即动颚板绕曲,轴的回转几何中心）；,摆杆,5,分别与动颚板,4,和机架,7,在,C,、,D,两点构成转动副。,（,3,）其运动传递为：电机、皮带、曲轴、动颚板、摆杆。所以，,其机构原动件为曲轴，从动件为摆杆、构件,3,、机架,5,共同构成,曲柄摇杆机构。,（,4,）按图量取尺寸，选取合适的比例尺，确定,A,、,B,、,C,、,D,四个转动,副的位置，即可绘制出机构运动简图。最后标

8、出原动件的转动方向,。,由图量取,AB=3mm,，,BC=25mm,，,CD=14mm,，,AD=22mm.,低副构件的表示方法,注意：画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑,运动副的性质。,可以组成三个回转副的构件,绘制机构运动简图的要点：,分析机构运动，找出机架、原动件与从动件。,从原动件开始，按照运动的传递顺序，分析各构件,之间相对运动的性质，确定活动构件数目、运动副的,类型和数目。,合理选择视图平面，应选择能较好表示运动关系的,平面为视图平面。,选择合适的比例，,L,=,实际长度图示长度,按比例定出各运动副之间的相对位置，用规定符,号绘制机构运动简图。,各转动中心标以大写的英文字母，各

9、构件标阿拉,伯字母，机构的原动件以箭头标明。,抽油机,机械设计的一般程序,市场调,研可行,性研究,试制、试验,小批生,产试销,投产,阶,段,目,标,设计任务书,定出最佳方案,装配图零件图,样机评价,考核工艺性,产品,及其它技术文件,改进,收集用户意见,销售,技术设计,原理方,案设计,1,、产品规划,2,、方案设计,3,、技术设计,4,、制造及试验,平面机构的结构分析能力目标：,1,、将具体的机械抽象成简单的运动学模型,运动简图,2,、判定机构是否具有确定的运动,自由度计算,第三章,平面机构的结构分析,构件的自由度：,构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目。,3.1.2,自由度和运动副约束,无

10、约束下一个构件的平面运动有,三个自由度,。,运动副约束：,两个构件以运动副连接后，相对运动受到的限制。,回转副,2,个约束,1,个自由度,移动副,2,个约束,1,个自由度,高副,1,个约束,2,个自由度,第三章,平面机构的结构分析,3-3,平面机构的自由度,一、机构具有确定运动的条件,因为一个原动件只能提供一个独立运动参数，所以，,机构的自由度数等于机构的原动件数，既机构有多少,个自由度，就应该给机构多少个原动件。,自由度,=,原动件数,二、计算机构自由度,（设,n,个活动构件，,P,L,个低副，,P,H,个高副）,F=3n-2P,L,-P,H,1,2,3,4,6,5,4,5,A,B,C,D,

11、n=5,p,L,=6,p,h,=2,F=3n-(2p,L,+p,h,) =1,AABCDE,E,原动件数,=,机构自由度,四杆机构的自由度计算,n=3 p,L,=4 p,h,=0,F=3n-(2p,L,+p,h,) =1,原动件数,=,机构自由度,例,二杆机构的自由度计算,n=1 p,L,=1 p,h,=0,F=3n-(2p,L,+p,h,) =1,三杆自由度计算,n=2 p,L,=3 p,h,=0,F=3n-(2p,L,+p,h,) =0,原动件数,=,机构自由度,（,F=0,，不是机构,是刚性桁架,）,凸轮机构自由度计算,n=2 p,L,=2 p,h,=1,F=3n-(2p,L,+p,h,

12、)=1,四杆机构的自由度计算,n=3 p,L,=4 p,h,=0,F=3n-(2p,L,+p,h,) =1,原动件数,=,机构自由度,原动件数,机构自由度数，机构,运动不确定（任意乱动）,铰链五杆机构,n=4 p,L,=5 p,h,=0,F=3n-(2p,L,+p,h,)=2,五杆机构,2,个原动件,小结：,运动链的自由度,F,与原动件数目的关系：,自由度F0 结构（不是机构）,自由度,F,0,时，,F,原动件数目,(,运动不相容，破坏了机构,),F=,原动件数目（运动确定,),F,原动件数目（运动不确定,),?,机构具有确定运动的条件是,：机构的自由度数等于机,构的原动件数，既机构有多少个自

13、由度，就应该给机,构多少个原动件。,三、计算机构自由度时应注意的问题,三、计算机构自由度时应注意的问题,1,复合铰链,三个或三个以上构件在同一处构成共轴,线转动副的铰链，我们称为,复合铰链。,若有,m,个构件组成复合铰链，则,复合铰链处的转动副数应为（,m-1,）个。,2,个低副,三、计算机构自由度时应注意的问题,2,局部自由度,机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运动的,自由度，同时与输出运动无关的自由度我们称为,局部自,由度,。,滚子作用：滑动摩擦,滚动摩擦,三、计算机构自由度时应注意的问题,左图：,n=2,，,P,L,=2,，,P,h,1,，,F=3x2-2x2-1=1,如右图凸轮机

14、构认为：,n=3,，,P,L,=3,，,P,h,1,，,F=3x3-2x3-1=2,，是错误的。,2,局部自由度,对于含有局部自由度的机构在计算自由度时，不考虑,局部自由度。,局部自由度，,“焊死”处,三、计算机构自由度时应注意的问题,（,3,）虚约束：,在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重,复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。,平行四边形机构,在计算机构自由度时应将虚约束去除。,平行四边形机构,3,、虚约束：,虚约束经常出现在以下几种情况中：,（,1,）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，,虚约束消除平行四边形运动不确定性,3,、虚约束：,虚约束经常出现在以下几种情况中：

15、,（,1,）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，,（,2,）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点,用构件和运动副连接会带进虚约束。,n=3 p,L,=4 p,h,=0,F=3n-(2p,l,+p,h,)=1,3,、虚约束：,虚约束经常出现在以下几种情况中：,（,1,）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，,（,2,）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构,件和运动副连接会带进虚约束。,（,3,）两构件组成多个移动方向一致的运动副,3,、虚约束：,虚约束经常出现在以下几种情况中：,（,1,）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，,（,2,）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构,件和

16、运动副连接会带进虚约束。,（,3,）两构件组成多个移动方向一致的运动副,或两构件组成多个轴线重合的移动副,虚约束增强支承刚度,虚约束经常出现在以下几种情况中：,（,1,）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，,（,2,）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件,和运动副连接会带进虚约束。,（,3,）两构件组成多个移动方向一致的运动副,或两构件组成多个轴线重合的移动副,（,4,）与运动无关的对称部分，如多个行星轮,虚约束改善受力,平面机构的自由度要点,计算机构自由度,F=3n-2P,L,-P,H,（设,n,个活动构件，,P,L,个低副，,P,H,个高副）,机构具有确定运动的条件是,：,原动件数,=,机构自由度,1,、若有,m,个构件组成复合铰链，,2,、不考虑局部自由度。,（凸轮滚子及推杆弹簧