平面机构的自由度计算(1)

1、2015专升本专升本机械设计基础机械设计基础 课程辅导课程辅导(一）一） 电话绪绪 论论 要要 点点 简简 介介 基本概念： 1、机器：执行机械运动或处理信息的装置。 2.机器特征： （1）它是人为的实物组合； （2）各实物间具有确定的相对运动； （3）能代替或减轻人类的劳动完成有效的 机械功或转换机械能 3.机器分类：（1）工作机；（2）原动机 4.机构：具有机器的前两特征机构：具有机器的前两特征 5.构件：机器或机构中独立的运动单元 6.零件：机器、机构中独立的制造单元。通零件：机器、机构中独立的制造单元。通 用零件（如齿轮、轴、螺栓、键、带轮、用零件（如齿轮、轴

2、、螺栓、键、带轮、 弹簧等）、专用零件弹簧等）、专用零件 轴承是什么件？轴承是什么件？ 自用盘编号JJ321002 第一章第一章 平面机构的自由度计算平面机构的自由度计算 1-11-1 运动副及其分类运动副及其分类 1-21-2 平面机构运动简图平面机构运动简图 1-31-3 平面机构自由度计算平面机构自由度计算 专升本大纲对本章要求 平面机构的自由度（画机构简图、算自由度） 了解机构的组成要素，能绘制平面机构运动简 图。能正确计算平面机构自由度。了解平面机 构组成的基本原理。 1、运动副、机构、构件、零件的概念、运动运动副、机构、构件、零件的概念、运动 副图形符号副图形符号 2、能能画出和认

3、识画出和认识机构运动简图机构运动简图 3、平面机构自由度的计算（复合铰链、局部平面机构自由度的计算（复合铰链、局部 自由度及简单的虚约束自由度及简单的虚约束 ） 4、￥速度瞬心及三心定理速度瞬心及三心定理 自用盘编号JJ321002 11 运动副及其分类运动副及其分类 平面机构：平面机构：所有构件在同一平面或相互平行的平面内所有构件在同一平面或相互平行的平面内 运动的机构。运动的机构。 机构：机构：是具有确定相对运动的构件的组合。是具有确定相对运动的构件的组合。 构件：构件：机构中的（最小）运动单元机构中的（最小）运动单元 一个或若干个零件刚性联接而成一个或若干个零件刚性联接而成 自用盘编号J

4、J321002 构件构件 独立的运动单元独立的运动单元 内燃机内燃机 连杆连杆 套筒套筒 连杆体连杆体螺栓螺栓 垫圈垫圈 螺母螺母 轴瓦轴瓦 连杆盖连杆盖 零件零件 独立的制造单元独立的制造单元 自用盘编号JJ321002 若干若干 1个或几个个或几个1个个 机架机架固定不动的构件（作为参考系的构件）固定不动的构件（作为参考系的构件）， 如机床床身、车辆底盘、飞机机身。如机床床身、车辆底盘、飞机机身。 机构的组成：机构的组成： 机构机构机架原动件从动件机架原动件从动件 原（主）动件原（主）动件按给定运动规律运动的构件按给定运动规律运动的构件。 从动件从动件其余可动构件。其余可动构件。 机构中的

5、构件分类：机构中的构件分类： 自用盘编号JJ321002 运动副运动副 a)两个构件、两个构件、b) 直接接触、直接接触、c) 有相对运动有相对运动 定义：定义：运动副两个构件直接接触组成的仍能产运动副两个构件直接接触组成的仍能产 生某些相对运动的联接。生某些相对运动的联接。 三个条件，缺一不可三个条件，缺一不可 例如：轴和轴承、活塞和气缸，啮合中的一对齿 廓、滑块与导槽，均保持直接接触，并能产生一定的 相对运动，因而它们都构成了运动副。 自用盘编号JJ321002 两构件直接接触而构成运动副的点、两构件直接接触而构成运动副的点、 线、面部分。线、面部分。 例如：轴与轴承间构成运动副，轴的外圆

6、柱面例如：轴与轴承间构成运动副，轴的外圆柱面 与轴承内孔为运动副元素。凸轮与滚子间构成运动与轴承内孔为运动副元素。凸轮与滚子间构成运动 副，凸轮与滚子接触部分为运动副元素。副，凸轮与滚子接触部分为运动副元素。 运动副元素运动副元素 运动副元素运动副元素 自用盘编号JJ321002 按两构件按两构件接触特性接触特性，常分为，常分为低副、高副低副、高副两大类。两大类。 两构件以两构件以面接触面接触而形成的运动副。按运动而形成的运动副。按运动 特性可分为特性可分为转动副和移动副转动副和移动副 只允许两构件作相对转动，又称只允许两构件作相对转动，又称 作铰链。作铰链。 a)固定铰链固定铰链 自用盘编号

7、JJ321002 b)活动铰链转动副活动铰链转动副 自用盘编号JJ321002 固定铰链和活动铰链模型固定铰链和活动铰链模型 自用盘编号JJ321002 (2) (2) 移动副：移动副：只允许两构件作相对移动。只允许两构件作相对移动。 自用盘编号JJ321002 移动副模型移动副模型 结论结论: : 两构件用低副联接，压力小。两构件用低副联接，压力小。 自用盘编号JJ321002 2.2.高副高副两构件以点或线接触而构成的运动副。两构件以点或线接触而构成的运动副。 自用盘编号JJ321002 自用盘编号JJ321002 高副模型高副模型 两构件用高副联接，压力大。两构件用高副联接，压力大。 结

8、论结论: : 自用盘编号JJ321002 若两构件之间的相对运动均为空间运动，则若两构件之间的相对运动均为空间运动，则 称为空间运动副。称为空间运动副。 自用盘编号JJ321002 1.2 1.2 平面机构的运动简图平面机构的运动简图 1 1、机构运动简图：、机构运动简图：用简单的线条和规定符号表用简单的线条和规定符号表 示构件和运动副，并按一定的比例确定运动副示构件和运动副，并按一定的比例确定运动副 的相对位置及与运动有关的尺寸，这种表明机的相对位置及与运动有关的尺寸，这种表明机 构组成和各构件间真实运动关系的简单的图形。构组成和各构件间真实运动关系的简单的图形。 和运动有关的：运动副的类型

9、、数目、相对和运动有关的：运动副的类型、数目、相对 位置、构件数目；位置、构件数目； 和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成 构件的零件数目、运动副的具体构造。构件的零件数目、运动副的具体构造。 一、机构运动简图的概念一、机构运动简图的概念 自用盘编号JJ321002 二、平面机构运动简图的绘制二、平面机构运动简图的绘制 （一）构件的表示方法（一）构件的表示方法 1.1.构件构件 构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的 表示机架。表示机架。 2 2、机构示意图：、机构示意图：只需表明机构运动传递情况和只需表明机构运

10、动传递情况和 构造特征，不必按严格比例所画的图形构造特征，不必按严格比例所画的图形 自用盘编号JJ321002 2.2.转动副转动副 构件组成转动副时，如下图表示。构件组成转动副时，如下图表示。 图垂直于回转轴线用图图垂直于回转轴线用图a a表示；表示； 图不垂直于回转轴线时用图图不垂直于回转轴线时用图b b表示。表示。 表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。 一个构件具有多个转动副时，则应在两条交一个构件具有多个转动副时，则应在两条交 叉处涂黑，或在其内画上斜线。叉处涂黑，或在其内画上斜线。 自用盘编号JJ321002 3. 3. 移动副移动副 两构

11、件组成移动副，其导路必须与相对移动两构件组成移动副，其导路必须与相对移动 方向一致。方向一致。 自用盘编号JJ321002 4. 4. 平面高副平面高副 两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两 构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出 其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。 自用盘编号JJ321002 机架 A B 机架和活动构件通过转动副联接 机架和活动构件通过移动副联接 自用盘编号JJ321002 两个活动构件联接 自用盘编号JJ321002

12、两副构件(一个构件和两个外副) 注：点划线表示与其联 接的其他构件 自用盘编号JJ321002 两副构件(一个构件和两个外副) 自用盘编号JJ321002 偏心轮 A B 1 2 B A 2 1 自用盘编号JJ321002 三副构件 (一个构件和三个外副) 自用盘编号JJ321002 三副构件 (一个构件和三个外副) 自用盘编号JJ321002 自用盘编号JJ321002 自用盘编号JJ321002 原动机 自用盘编号JJ321002 自用盘编号JJ321002 自用盘编号JJ321002 （二）绘机构运动简图的步骤（二）绘机构运动简图的步骤 图上尺寸(mm) mm实际尺寸 l 1 1）分析机

13、构，观察相对运动，数清所有构件）分析机构，观察相对运动，数清所有构件 的数目；的数目； 2 2）确定所有运动副的类型和数目；）确定所有运动副的类型和数目； 3 3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）； 4 4）确定比例尺：）确定比例尺： 5 5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原 动件开始画动件开始画) ) 自用盘编号JJ321002 注意：要明确三类构件注意：要明确三类构件 固定件（机架）：机架中只有一个为机架。固定件（机架）：机架中只有一个为机架。 原动件：机构中有驱动力或已知运动规律原动件：机构中有

14、驱动力或已知运动规律 的构件。的构件。 从动件：除原动件以外的所有活动构件。从动件：除原动件以外的所有活动构件。 自用盘编号JJ321002 例例1-1 1-1 试绘制内燃机的机构运动简图试绘制内燃机的机构运动简图 自用盘编号JJ321002 气缸体气缸体1 活塞活塞2 进气阀进气阀3 排气阀排气阀4 连杆连杆5 曲轴曲轴6 凸轮凸轮7 顶杆顶杆8 齿轮齿轮10 解：解：1 1）分析运动，确）分析运动，确 定构件的类型和数量定构件的类型和数量 2 2）确定运动副的类型）确定运动副的类型 和数目和数目 3 3）选择视图平面）选择视图平面 4 4）选取比例尺，根）选取比例尺，根 据机构运动尺寸，定出据机构运动尺寸，定出 各运动副间的相对位置各运动副间的相对位置 5 5）画出各运动副和）画出各运动副和 机构符号，并表示出各机构符号，并表示出各 构件构件 自用盘编号JJ321002 内燃机工作原理