机械设计基础课件-2-2运动副、平面机构运动简图及自由度

1、一、名词术语解释:1.构件 独立的运动单元 内燃机中的连杆22 运动副、平面机构运动简图及自由度 内燃机连杆套筒连杆体螺栓垫圈螺母轴瓦连杆盖零件 独立的制造单元洛阳高专用 2.运动副a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动运动副元素直接接触的局部点、线、面例如：滚子凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。定义：运动副两个构件并能保持一定形式的相对运动的连接。三个条件，缺一不可洛阳高专用 运动副的分类： 1)按引入的约束数分有： I级副II级副III级副I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副。洛阳高专用 2)按相对运动范围分有： 平面运动副平面运动平面机构全部由平面运动副组成的机构。IV级副

2、例如：球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。空间运动副空间运动V级副1V级副2V级副3两者关联空间机构至少含有一个空间运动副的机构。洛阳高专用 3)按运动副元素分有： 高副点、线接触，应力高。低副面接触，应力低例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。例如：转动副回转副、移动副 。洛阳高专用 常见运动副符号的表示: 国标GB446084洛阳高专用 常用运动副的符号运动副名称运动副符号两运动构件构成的运动副转动副移动副12121212121212121212121212两构件之一为固定时的运动副122121平面运动副洛阳高专用 平面高副螺旋副21121221211212球面副球销副121212空间运动副121

3、212洛阳高专用 构件的表示方法:洛阳高专用 一般构件的表示方法 杆、轴构件固定构件同一构件洛阳高专用 三副构件 两副构件 一般构件的表示方法 洛阳高专用 运动链两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。本卷须知:画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。闭式链、开式链3. 运动链 洛阳高专用 二、平面机构运动简图机构运动简图用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。作用： 1.表示机构的结构和运动情况。机动示意图不按比例绘制的简图现摘录了局部GB446084机构示意图如下表。2.作为运动分析和动力分析的依据。洛阳高专用 常用机构运动简图符号 在机架上的电机齿轮齿条传动带

4、传动圆锥齿轮传动洛阳高专用 链传动圆柱蜗杆蜗轮传动凸轮传动外啮合圆柱齿轮传动洛阳高专用 机构运动简图应满足的条件： 1.构件数目与实际相同 2.运动副的性质、数目与实际相符 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 成比例。棘轮机构内啮合圆柱齿轮传动洛阳高专用 绘制机构运动简图顺口溜：先两头，后中间， 从头至尾走一遍， 数数构件是多少， 再看它们怎相联。步骤：1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；4.检验机构是否满足运动确定的条件。2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面运动平面， 绘制示意图。3.按比例绘制运动简图。 简图比例尺： l =实际尺寸 m / 图上长度mm思路：先定

5、原动局部和工作局部一般位于传动线路末端，弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。举例：绘制破碎机和偏心泵的机构运动简图。洛阳高专用 DCBA1432绘制图示鳄式破碎机的运动简图。洛阳高专用 1234绘制图示偏心泵的运动简图偏心泵洛阳高专用 定义：保证机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动参数称为机构的自由度。原动件能独立运动的构件。通常一个原动件具有一个独立运动机构具有确定运动的条件为：A、机构自由度必须大于零；B、机构自由度原动件数。三、 平面机构的自由度洛阳高专用 1、 平面机构自由度的计算公式作平面运动的刚体在空间的位置需要三个独立的参数才能唯一确定。yx(x

6、, y)F = 3单个自由构件的自由度为： 3洛阳高专用 自由构件的自由度数运动副 自由度数 约束数回转副 1 + 2x，y = 3yx12Syx12xy12R=2, F=1R=2, F=1R=1, F=2结论：构件自由度3约束数移动副 1x + 2y，= 3高 副 2x, + 1y = 3经运动副相联后，构件自由度会有变化： 自由构件的自由度数约束数洛阳高专用 活动构件数 n 计算公式： F=3n(2PL +Ph )要求：记住上述公式，并能熟练应用。构件总自由度 低副约束数 高副约束数 3n 2 PL1 Ph计算曲柄滑块机构的自由度解：活动构件数n=3低副数PL=4F=3n 2PL PH =

7、33 24 =1 高副数PH=0S3123推广到一般： 洛阳高专用 计算五杆铰链机构的自由度解：活动构件数n=4低副数PL=5F=3n 2PL PH =34 25 =2 高副数PH=012341洛阳高专用 计算图示凸轮机构的自由度解：活动构件数n=2低副数PL=2F=3n 2PL PH =32 221 =1高副数PH=1123洛阳高专用 2、计算平面机构自由度的本卷须知12345678ABCDEF计算图示圆盘锯机构的自由度解：活动构件数n=7低副数PL=6F=3n 2PL PH 高副数PH=0=37 26 0=9计算结果肯定不对！洛阳高专用 1.复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动副相联。计

8、算：m个构件,有m1转动副。两个低副洛阳高专用 上例：在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。计算图示圆盘锯机构的自由度。解：活动构件数n=7低副数PL=10F=3n 2PL PH =37 2100 =1可以证明：F点的轨迹为一直线。12345678ABCDEF圆盘锯机构洛阳高专用 计算图示两种凸轮机构的自由度。解：n=3，PL=3，F=3n 2PL PH =33 23 1 =2PH=1对于右边的机构，有： F=32 22 1=1事实上，两个机构的运动相同，且F=1123123洛阳高专用 2.局部自由度F=3n 2PL PH FP =33 23 1 1 =1本例中局部自由度 FP=1或计算时

9、去掉滚子和铰链： F=32 22 1 =1定义：构件局部运动所产生的自由度。出现在加装滚子的场合，计算时应去掉Fp。滚子的作用：滑动摩擦滚动摩擦。123123洛阳高专用 解：n=4，PL=6，F=3n 2PL PH =34 26 =0PH=03.虚约束 对机构的运动实际不起作用的约束。计算自由度时应去掉虚约束。 FEAB CD ，故增加构件4前后E点的轨迹都是圆弧，。增加的约束不起作用，应去掉构件4。已知：ABCDEF，计算图示平行四边形 机构的自由度。 1234ABCDEF洛阳高专用 重新计算：n=3, PL=4, PH=0F=3n 2PL PH =33 24 =1特别注意：此例存在虚约束的

10、几何条件是：1234ABCDEF4F已知：ABCDEF，计算图示平行四边形 机构的自由度。 ABCDEF洛阳高专用 出现虚约束的场合： 1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合，2.两构件构成多个移动副，且导路平行。 如平行四边形机构，火车轮椭圆仪等。(需要证明)洛阳高专用 4.运动时，两构件上的两点距离始终不变。3.两构件构成多个转动副，且同轴。5.对运动不起作用的对称局部。如多个行星轮。EF洛阳高专用 6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。如等宽凸轮W注意：法线不重合时，变成实际约束！AAn1n1n2n2n1n1n2n2AA洛阳高专用 虚约束的作用：改善构件的受力情况，如多个行星轮。增加机构的刚度，如轴与轴承、机床导轨。使机构运动顺利，防止运动不确定，如车轮。注意：各种出现虚约束的场合都是有条件的 !洛阳高专用 CDABGFoEE计算图示大筛机构的自由度。位置C ，2个低副复合铰链:局部自由度1个虚约束En=7PL =9PH =1F=3n 2PL PH =37 29