机械系统的运动简图设计课件

机械系统的运动简图设计第一章§1-1运动副及其分类

一.

运动副(kineticpair)——机构中由两构件直接接触的具有一定相对运动的可动联接。如：内燃机中活塞2与气缸体1（相对移动）连杆3与活塞2（相对转动）连杆3与曲轴4（相对转动）曲轴4与缸体1（相对转动）组成可动连接。相对移动相对转动移动副转动副齿轮副凸轮副低副：面接触的运动副高副：点、线接触的运动副二.

运动副的分类低副(lowpair)高副(highpair)（1）根据运动副中构件间的接触形式分：§1-2平面机构运动简图

机构运动简图(kinematicsketch)——

是用规定的符号，绘出的能准确表达机构各构件之间的相对运动关系及运动特征的简单图形，称为机构运动简图。(即：用线条和简单图形代表构件，用规定符号代表运动副，按比例作出的图形）。内燃机中由汽缸体、活塞、连杆和曲轴组成的曲轴滑块机构。一．机构构件分类机架（或固定构件）——内燃机的汽缸体活动构件——除机架外的所有可动构件。如活塞、连杆、曲轴及齿轮等。组成机构的构件可分为两大类：内燃机曲柄滑块机构运动简图汽缸体活塞连杆曲轴F内燃机结构分析1.汽缸体2.活塞3.

连杆4.曲轴5.齿轮6.齿轮7.凸轮8.推杆原动件：运动规律已知的活动构件。（内燃机中的活塞2）主动件：作用有驱动力或驱动力矩的活动构件。（活塞2

、齿轮5、凸轮7）输出件：输出运动或动力的从动件。（曲轴4、推杆8

）活动构件从动件：机构中随主动件的运动而运动的其余活动构件（如连杆3、曲轴4、齿轮5、推杆8）121221212112二．常用机构运动简图的表示符号一）运动副的表示符号转动副的符号移动副的符号高副的符号齿轮机构凸轮机构齿轮机构表示符号凸轮机构表示符号三）常用机构运动简图符号电动机带传动链传动锥齿轮机构蜗杆蜗轮传动三.平面机构运动简图绘制——举例说明鄂式破碎机的主运动机构由：机架1、偏心轴2（与带轮5固连在一起）、动颚板3和肘板4组成。动颚板3在偏心轴驱动下作平面运动，将堆放在动颚板与定颚板之间的矿石压碎。2．分析机构的运动，判别固定件、原动件和从动件1）机构的运动情况分析鄂式破碎机4.肘板3.动颚板1.机架5.带轮2.偏心轴固定件——机架1原动件——偏心轴2从动件——动颚板3、肘板42）判别4.肘板1.机架2.偏心轴5.带轮3.动颚板3．从原动件开始，按运动传递顺序，分析各构件之间相对运动的性质、确定运动副的种类和数目。因机构各构件之间的相对运动均为转动，固组成4个转动副，即：转动副A、B、C、D，其中A和D为固定铰链，B、C为活动铰链4.肘板1.机架2.偏心轴5.带轮3.动颚板ACBD机构运动简图3D1鄂式破碎机4.肘板3.动颚板1.机架2.偏心轴5.带轮1）确定固定铰链A和D：先定A点位置→→根据D点相对于A点的坐标和长度比例尺μl定出D点；2）确定活动铰链B的位置：以A点为圆心，偏心距e/μl（即lAB/μl）为半径画圆，在其圆周上确定一适当的运动瞬时位置B2BA13）确定活动铰链C的位置：分别以B、D点为圆心，lBC/μl、lCD/μl为半径画弧相交于C点；4）用规定的构件符号连接各点，所形成的简单图形即为鄂式破碎机的主运动机构C41）确定固定铰链A和D：先定A点位置→→根据D点相对于A点的坐标和长度比例尺μl定出D点；2）确定活动铰链B的位置：以A点为圆心，偏心距e/μl（即lAB/μl）为半径画圆，在其圆周上确定一适当的运动瞬时位置B；3）确定活动铰链C的位置：分别以B、D点为圆心，lBC/μl、lCD/μl为半径画弧相交于C点；4）用规定的构件符号连接各点，所形成的简单图形即为鄂式破碎机的主运动机构鄂式破碎机机构运动简图3D12BA1C4鄂式破碎机机构运动简图绘制步骤：§1-3平面机构的自由度一.平面机构的自由度(degree

offreedom)

（一）构件的自由度

一个作平面运动的自由构件有三个独立运动。即有三个自由度。OxY12A能动吗？213ACB4D·

平面机构自由度：机构中各活动构件相对于机架的可能的独立运动的数目。（三）平面机构自由度平面机构中有n个活动构件，未用运动副联接时有3n个自由度。·平面机构自由度计算公式:F=3n–2pL–pH用pL个底副及pH个高副联接后，自由度减少（2pL+

pH

）。机构中的高副数目机构中的低副数目机构中活动构件数目n=N（总构件数）-1（机架）平面机构自由数目：3n-（2pL+

pH

）

二.机构具有确定运动的条件pL

=4,pH

=1,F=

33–24-1=

0n=3,123ACB4Dn=2,pL

=3F=

32–23

=0231n=3,pL

=5F=

33–25

=1B2C4ADE13n=3,pL

=4F=

33–24

=114123ABCD不能动不能动不能动能动1.机构可能运动的条件是：2.机构具有确定运动的条件是：

即:主动件数等于机构自由度数F。输入的独立运动数目等于机构自由度数F。机构自由度数F1。pL

=5,n=4,F=213C2B54ADE1CDn=3,pL

=4,F=11C4123ABD给定1构件的运动则机构运动确定只给定1构件的运动时，机构运动不确定给定1、4构件运动，机构运动才确定。14B54A3C2DE1结论：3C2D二）局部自由度局部自由度：机构中个别构件所具有的不影响其它构件运动，即与整个机构运动无关的自由度。21ACB4321ACB3F=33–23–1=2？F=32–22–1=1局部自由度处理方法：计算机构自由度时，应将局部自由度除去不计，即将滚子与推杆固联成一体，看成一个零件

4F5ABCDEF123ADBCE123ADBCEF=34–26=0?F=33–24=1三）虚约束——虚约束处理方法:将虚约束去除不计机车车轮的联动机构机构中那些对构件间的相对运动不起独立限制作用的重复约束。或称消极约束。虚约束ACBD1232'3.两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。F=33–23–2=1虚约束4.在机构整个运动过程中，的距离始终不变。AB=CD，AE=DF，BE=CF，BC=EF=AD4CAB1325DEFF=33–24=1CAB1325DEF虚约束5.机构中对运动不起作用的自由度F=–1的对称部分。2132'2"OF=33–23–2=1EABCDOFGH机构具有确定运动,因为主动件数等于机构自由度数F。[例]虚约束局部自由度F=36–28–1=1F=3n–2Pl–Ph[例]部分图示油泵机构中，1为曲柄，2为活塞杆，3为转块，4为泵体。试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。

AB11—曲柄2—活塞杆机构运动简图2.机构的自由度：F=3n―2Pl―Ph=3×3―2×4=1解：1.机构组成结构分析3—转块4—泵体23C4本章内容小结机构具有确定运动的条：计算公式：F=3n-2pL-pH注意事项：复合铰链、局部自由度