机械原理第1章 1.2节 运动副 机构运动简图

1、武汉大学东湖分校工学院武汉大学东湖分校工学院 20112011年年3 3月月2.2 机构的组成机构的组成2.3 平面机构运动简图的绘制平面机构运动简图的绘制2.4 机构具有确定相对运动的条件机构具有确定相对运动的条件 2.5 机构自由度的计算机构自由度的计算2.6 计算平面机构自由度时应注意的事项计算平面机构自由度时应注意的事项2.7 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析平面机构的组成原理、结构分类及结构分析定义定义作为一个整体参与机构运动的刚性单元体，组成作为一个整体参与机构运动的刚性单元体，组成机械系统的最小运动单元机械系统的最小运动单元加工制造的最小单元加工制造的最小单元内内燃燃机机连

2、连杆杆组成组成 可由一个零件构成，也可由若干零件刚性联接而成。可由一个零件构成，也可由若干零件刚性联接而成。零件零件2.1 运动副及其分类运动副及其分类由两个构件直接接触而产生一定相对运动的可动联接称为由两个构件直接接触而产生一定相对运动的可动联接称为 运动副。运动副。一、运动副定义一、运动副定义 由两个相邻构件直接由两个相邻构件直接接触接触组成组成组成运动副的两个构件之间有组成运动副的两个构件之间有相对运动相对运动每个构件至少和另外一个构件通过每个构件至少和另外一个构件通过运动副运动副联接联接对运动副的理解要把握以下三点：对运动副的理解要把握以下三点：可以说：可以说：机构是由运动副逐一联接各

3、个构件组成的机构是由运动副逐一联接各个构件组成的。副元素：副元素：两个构件上参与接触构成运动副的部分（点、线、面）两个构件上参与接触构成运动副的部分（点、线、面）自由度：自由度：构件所具有的独立运动的数目，或确定构件位置所构件所具有的独立运动的数目，或确定构件位置所 需的独立变量的数目需的独立变量的数目自由构件自由构件(空间空间)：F = ？自由构件自由构件(平面平面)：F = ？约束：约束：运动副对构件独立运动所加的限制运动副对构件独立运动所加的限制2.1 运动副及其分类运动副及其分类二、运动副的分类方法二、运动副的分类方法：1 按组成运动副的两构件的相对运动形式分类按组成运动副的两构件的相

4、对运动形式分类: -平面运动副、空间运动副平面运动副、空间运动副2 按照运动副的接触形式分类按照运动副的接触形式分类:-低副低副(面接触面接触)、高副（点线接触）、高副（点线接触）5 按照运动副接触部分的几何形状分类按照运动副接触部分的几何形状分类:-圆柱副、平面与平面副、圆柱副、平面与平面副、 球面副、螺旋副、球面与平面副等球面副、螺旋副、球面与平面副等4 按照运动副引入的约束数目分类按照运动副引入的约束数目分类:-n 级副级副 n = 1, 2, 3, 4, 53 按两构件之间的相对运动方式分类按两构件之间的相对运动方式分类:-移动副移动副 转动副转动副 螺旋副螺旋副 球面副球面副1）平面

5、运动副：）平面运动副：组成运动副两组成运动副两构件间作相对构件间作相对平面运动平面运动 齿轮副齿轮副转动副转动副2）空间运动副：）空间运动副：组成运动副两组成运动副两构件间作相对构件间作相对空间运动。空间运动。螺旋副螺旋副球面副球面副1、根据组成运动副的两个构件的相对运动形式分类、根据组成运动副的两个构件的相对运动形式分类 根据运动副的接触形式，运动副归为两类根据运动副的接触形式，运动副归为两类 1）低副：面接触的运动副。如）低副：面接触的运动副。如 : 移动副移动副 转动副转动副 2）高副：点或线接触的运动副。）高副：点或线接触的运动副。 齿轮副齿轮副 凸轮副凸轮副 2 按两构件之间的接触形

6、式分类按两构件之间的接触形式分类3 按两构件之间的相对运动方式分类按两构件之间的相对运动方式分类4 按照运动副引入的约束数目分类按照运动副引入的约束数目分类1.1. I I级运动副级运动副 2.2. IIII级运动副级运动副3.3. IIIIII级运动副级运动副4.4. IVIV级运动副级运动副5.5. V V级运动副级运动副V V级运动副级运动副 （f =1f =1，c =5)c =5)IVIV级运动副级运动副 （f =2f =2， c =4)c =4)IIIIII级运动副级运动副 （f =3f =3， c =3)c =3)IIII级运动副（级运动副（f =4f =4， c =2) c =2

7、) I I级运动副（级运动副（f =5f =5， c =1)c =1)移移动动副副平平面面高高副副转转动动副副三、运动副代表符号三、运动副代表符号球球面面副副圆圆柱柱副副螺螺旋旋副副表2-1 常用运动副及其简图名称图 形简图符号副级自由度名称图 形简图符号副级自由度球面高副I5圆柱套筒副IV2柱面高副II4转动副V1球面低副III3移动副V1球销副IV2螺旋副V1闭式运动链简称闭式运动链简称闭链闭链：运动链的各构件首尾封闭：运动链的各构件首尾封闭 开式运动链简称开式运动链简称开链开链：未构成首尾封闭的系统：未构成首尾封闭的系统 定义定义若干个构件通过运动副连接起来组成的相互间可作若干个构件通过

8、运动副连接起来组成的相互间可作 相对运动的构件系统。相对运动的构件系统。分分类类闭链闭链开链开链是运动链么？为什么是运动链么？为什么机机 构构：在运动链中，如果将某一个构件在运动链中，如果将某一个构件加以固定加以固定，而让另一个，而让另一个或几个构件按或几个构件按给定运动规律给定运动规律相对固定构件运动时，如果运动链中相对固定构件运动时，如果运动链中其余各活动构件其余各活动构件都有都有确定的相对运动确定的相对运动，则此运动链称为机构。，则此运动链称为机构。机架机架原动件原动件从动件从动件请大家思考以下请大家思考以下2 2种说法是否正确种说法是否正确 为什么？为什么？1 1 运动链是机构运动链是

9、机构 2 2机构是运动链机构是运动链机构是具有机构是具有确定运动的确定运动的运动链。运动链。平面机构：平面机构：机构中各构件的运动平面互相平行机构中各构件的运动平面互相平行空间机构空间机构：机构中至少有一构件不在相互平行的平面上运机构中至少有一构件不在相互平行的平面上运 动，或至少有一构件能在三维空间中运动动，或至少有一构件能在三维空间中运动 低副机构低副机构：完全由低副连接而成的机构完全由低副连接而成的机构 高副机构高副机构：只要含有一个高副的机构只要含有一个高副的机构 闭链机构闭链机构：由闭式运动链所组成的机构由闭式运动链所组成的机构 开链机构开链机构：由开式运动链所组成的机构由开式运动链

10、所组成的机构 高副机构高副机构平面低副平面低副闭链机构闭链机构请问：是开链请问：是开链还是闭链机构？还是闭链机构？平面低副开链机构平面低副开链机构一一 机构运动简图概念机构运动简图概念 用用国标国标规定的规定的简单符号和线条简单符号和线条代表代表运动副和构件运动副和构件，并按一，并按一定定比例尺比例尺表示机构的表示机构的运动尺寸运动尺寸，绘制出表示机构的简明图形。，绘制出表示机构的简明图形。 机构运动简图与原机械具有完全相同运动特性。机构运动简图与原机械具有完全相同运动特性。2.2 机构运动简图机构运动简图 内燃机内燃机作用作用用于现有机械或新机械原理方案的设计、分析与讨论用于现有机械或新机械

11、原理方案的设计、分析与讨论重点在于机构的运动分析重点在于机构的运动分析构件的具体结构、组成方式等在方案设计阶段并不影响构件的具体结构、组成方式等在方案设计阶段并不影响 机构的运动特性机构的运动特性运动副类型表明了构件之间的联接关系和传动方式运动副类型表明了构件之间的联接关系和传动方式构件的运动尺寸是运动分析的基础构件的运动尺寸是运动分析的基础不严格按比例可绘制不严格按比例可绘制机构示意图机构示意图机构运动简图和机构示意图区别？机构运动简图和机构示意图区别？ 为了便于研究机构的运动，可以撇开构件、为了便于研究机构的运动，可以撇开构件、运动副的外形和具体构造，而只用简单的线条运动副的外形和具体构造

12、，而只用简单的线条和符号代表构件和运动副，并和符号代表构件和运动副，并按比例按比例定出各运定出各运动副位置，表示机构的组成和传动情况。这样动副位置，表示机构的组成和传动情况。这样绘制出能绘制出能够准确表达机构运动特性够准确表达机构运动特性的简明图形的简明图形就称为就称为机构运动简图机构运动简图。 只是为了表明机构的运动状态或各构件的只是为了表明机构的运动状态或各构件的相互关系，也可以相互关系，也可以不按比例不按比例来绘制运动简图，来绘制运动简图，通常把这样的简图称为通常把这样的简图称为机构示意图机构示意图。二二 构件与运动副的表达方法构件与运动副的表达方法机架机架AB机架和活动构件通过转动副联

13、接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机架和活动构件通过移动副联接双副构件双副构件注：点划线表示与其注：点划线表示与其联接的其他构件联接的其他构件双副构件双副构件三副构件三副构件(一个构件和一个构件和三个外副三个外副)三副构件三副构件(一个构件和一个构件和三个外副三个外副)原动机原动机常用机构构件、运动副代表符号常用机构构件、运动副代表符号1212移动副移动副转动副转动副常用符号常用符号 凸轮机构凸轮机构齿轮机构齿轮机构偏心轮偏心轮BA12BA21三三 绘制机构运动简图的步骤绘制机构运动简图的步骤1. 1. 在绘制机构运动简图时，在绘制机构运动简图时，首先确定机构的原动件首

14、先确定机构的原动件和执行件，两者之间为传动部份和执行件，两者之间为传动部份，由此确定出组成机，由此确定出组成机构的所有构件，然后确定构件间运动副的类型。构的所有构件，然后确定构件间运动副的类型。2. 2. 为将机构运动简图表示清楚，为将机构运动简图表示清楚，恰当地选择投影面恰当地选择投影面。一。一般选择与多数构件的运动平面相平行的面为投影面，必要般选择与多数构件的运动平面相平行的面为投影面，必要时也可以就机械的不同部分选择两个或两个以上的投影面，时也可以就机械的不同部分选择两个或两个以上的投影面，然后展开到同一平面上。总之，绘制机构运动简图要以正然后展开到同一平面上。总之，绘制机构运动简图要以

15、正确、简单、清晰为原则。确、简单、清晰为原则。3. 3. 选择适当的比例尺选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出各运动，根据机构的运动尺寸定出各运动副之间的相对位置，然后用规定的符号画出各类运动副，并副之间的相对位置，然后用规定的符号画出各类运动副，并将同一构件上的运动副符号用简单线条连接起来，这样便可将同一构件上的运动副符号用简单线条连接起来，这样便可绘制出机构的运动简图。绘制出机构的运动简图。三三 机构运动简图的绘制步骤机构运动简图的绘制步骤 1. 分析整个机构的工作原理，分析整个机构的工作原理，确定原动件，确定确定原动件，确定 输出件，输出件， 确定传动件确定传动件 2. 沿着传动路线

16、，分析相邻构件之间的相对运动沿着传动路线，分析相邻构件之间的相对运动 关系，关系，确定运动副的类型和数目确定运动副的类型和数目3. 选择适当的选择适当的视图平面视图平面4. 选定比例尺选定比例尺绘图绘图：选择适当比例尺以国标：选择适当比例尺以国标规定规定线条和符号线条和符号表示构件和运动副，完成机构图表示构件和运动副，完成机构图 运动简图的绘制举例运动简图的绘制举例小型压力机小型压力机编号原则：编号原则：注意区分位置重叠的不注意区分位置重叠的不同构件和同轴刚性联接的多个零件。同构件和同轴刚性联接的多个零件。前者分别编号，后者采用一个编号，前者分别编号，后者采用一个编号，加加 以示区别。以示区别

17、。 1. 分析整个机构的工作原理分析整个机构的工作原理机构组成机构组成动作原理和运动情况动作原理和运动情况偏心轮偏心轮1 齿轮齿轮1 杆件杆件2 齿轮齿轮6 杆件杆件3 槽凸轮槽凸轮6 杆件杆件4 滑块滑块7 压头压头8原动件原动件执行构件执行构件2. 沿着传动路线，分析相邻构件之间的相对运动关系，沿着传动路线，分析相邻构件之间的相对运动关系，确定运动副的类型和数目。确定运动副的类型和数目。转动副转动副移动副移动副平面高副平面高副3. 选择适当的视图平面选择适当的视图平面 选择原则选择原则1 1 清楚表达机构的主体部分；清楚表达机构的主体部分；2 2 尽可能反映机构的全面运动；尽可能反映机构的全面运动；3 3 可以选择其他视图平面作为补充。可以选择其他视图平面作为补充。4. 绘图绘图选择机架选择机架提取构件的运动尺寸提取构件的运动尺寸确定比例尺确定比例尺选择机构运动中的一个状态选择机构运动中的一个状态确定各运动副位置，绘图确定各运动副位置，绘图编号：编号：A、B、C 表示运动副表示运动副 1、2、3 表示构件表示构件 O1、O2表示固定转轴表示固定转轴 原动件的运动方向原动件的运动方向O2 D B C O3 6 5 4 3 A O1 2 例例 图示为颚式碎矿机。当曲轴图示为颚式碎矿机。当曲轴2绕轴