机械设计基础自由度

工业设计机械基础§1机构的组成§2机构运动简图§3平面机构的自由度第四章机构运动简图及平面机构自由度§1机构的组成一、运动副运动副：构件间直接接触的动联接。

零件静联接

构件动联接

机构

机器协调组合曲柄滑块机构平面低副——面接触a）回转副（铰链）——相对转动b）移动副——相对移动平面高副——点、线接触空间运动副球面副螺旋副二、运动链运动链：两个以上构件通过运动副连接而构成的可动系统。闭式链首尾两构件相互连接形成一个封闭的可动系统。

开式链首尾两构件不相互连接，形成一个非封闭的可动系统。三、机构机构：在运动链中，将某一构件固定作为机架。机架：4原动件：1从动件：2、3平面机构：各构件在同一平面或平行平面内运动。空间机构机构运动简图：用简单线条、符号表达复杂机械中各

构件的相互联系、运动特性。2134567,8§2机构运动简图识别构件；

确定构件间的相对运动关系(运动副)；

选择视图、定比例作图。

对现有机器进行运动分析和受力分析。

新机器的方案设计、方案比较及主要参数的确定。一、功用二、作图方法14例1：偏心轮滑块机构ABOe解：1)识别构件1——机架2——偏心轮3——连杆4——滑块2)确定运动关系1-2：回转副O2-3：回转副A3-4：回转副B4-1：移动副233)选视图，定比例，作图。例：凸轮机构解：1）识别构件1——机架;2——凸轮;3——从动杆2）确定运动关系1-2:回转副A;2-3:高副B;3-1:移动副CABe32C13)作图例：颚式破碎机解：1）识别构件1——曲轴；2、3、4——从动件；5——动颚板；6——机架2）确定运动关系1-6：回转副O；1-2：回转副A2-3：回转副D；2-4：回转副B4-5：回转副C；3-6：回转副E5-6：回转副F3）作图抽水机机构冲孔机构缝纫机下针机构插齿机构平面机构——机构中所有运动构件在同一平面或平行平面内运动。自由度——独立的自由运动。

运动副对自由度的影响oxy

一个作平面运动的自由构件有3个自由度。约束——对构件间相对运动的限制。§3平面机构的自由度一、机构具有确定运动的条件

引入一个回转副后，构件失去2个自由度。

引入一个高副后，构件失去1个自由度。结论：平面机构中，每个低副约束2个自由度，每个高副约束1个自由度。

引入一个移动副后，构件失去2个自由度。oxyoxyyox

自由度计算公式及意义

设由N个构件组成的平面机构，活动构件数为

n=N-1，低副数为PL，高副数为PH，则机构的自由度F为：F=3n-2PL-PHF=3×3-2×4=1该机构有确定运动。F=3×4-2×5=2该机构无确定运动。若4也为原动件,则有确定运动。F=3×2-2×3=0该机构为桁架，无法运动。12345ABCDE例：1234ABCD123ACBC’D’结论：平面机构要实现确定的运动，必须满足以下条件：

1、F>02、原动件数目=F。F=3×10-2×11-1=7??.复合铰链：多个构件在同一轴线上用回转副相联。如图：三个构件组成的复合铰链构

成了2个回转副。同理：m个构件组成的复合铰链，构成m-1个回转副。可以包括机架。如：123二、应注意的几个问题.局部自由度图示凸轮机构：n=3PH=1PL=3F=3×3-2×3-1=2滚子3的转动不会影响整个机构的运动——局部自由度。正确的计算方法：将滚子与从动件焊接在一起（如图）F=3×2-2×2-1=1该机构是否有确定的相对运动呢？EABCDF注意：局部自由度虽不影响整个机构的运动，但可将滑动摩擦→滚动摩擦，从而↑η，↓磨损。常见的局部自由度：小滚子.虚约束图示机构：F=3×4-2×6=0构件3：重复约束——虚约束F=3×3-2×4=1F=0，机构无法运动。去掉虚约束：该机构是否有确定相对运动呢？注意：虚约束虽不影响整个机构的运动，但可改善受载状况。常见的虚约束：多以对称结构出现虚约束虚约束虚约束虚约束虚约束例：解：机构中B、C、D、E处均为复合铰链，每处有2个回转副。F=3×7-2×10=1若lCE=lDE，lBC=lBD=lCF=lDF，则F沿mm水平移动——圆盘锯机构。解：首先去掉虚约束。虚约束共有5个活动构件，7个低副。该机构有确定运动。F=3×5-2×7=1该机构有确定运动。12345虚约束解：去掉机构中的虚约束。共有7个活动构件，10个低副。F=3×7-2×10=11234567该机构有确定运动。解：去掉机构中的虚约束。局部自由度将小滚子局部自由度焊接住。共有6个活