机械设计基础 自由度课件

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机械设计基础自由度§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机械设计基础自由度

平面低副——面接触a）回转副（铰链）——相对转动b）移动副——相对移动机械设计基础自由度

平面高副——点、线接触

空间运动副球面副螺旋副机械设计基础自由度二、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。机械设计基础自由度三、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。空间机构机械设计基础自由度机构运动简图：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机构运动简图机械设计基础自由度

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、作图方法机械设计基础自由度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。机械设计基础自由度例：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)作图机械设计基础自由度例：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）作图机械设计基础自由度机械设计基础自由度抽水机机构冲孔机构缝纫机下针机构插齿机构机械设计基础自由度平面机构——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机械设计基础自由度

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机械设计基础自由度

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’机械设计基础自由度结论：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??机械设计基础自由度.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、应注意的几个问题机械设计基础自由度.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？机械设计基础自由度机械设计基础自由度注意：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机械设计基础自由度例：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机械设计基础自由度虚约束解：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个活动构件，8个低副，1个高副，三角形框架可视为1个构件。123456F=3×6-2×8