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

$number{01}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2024-01-12汇报人：AA目录运动副概述平面机构运动简图平面机构自由度计算平面机构类型与特性分析平面机构设计基础实验与案例分析01运动副概述两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。运动副定义根据两构件的接触形式通常把运动副分为低副和高副两类。运动副分类运动副定义与分类运动副元素构成运动副的两个构件。运动约束两构件上参与接触而构成运动副的点、线、面等元素被称为运动副元素。运动副元素及约束机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目（亦即为了使机构的位置得以确定，必须给定的独立的广义坐标的数目），称为机构自由度（degreeoffreedomofmechanism），其数目常以F表示。自由度定义如果有n个构件组合而成的机构，在平面机构中，各构件只作平面运动。所以每个构件具有3个自由度。而每个平面低副引入2个约束，每个高副引入1个约束。设平面机构中共有PL个低副和PH个高副，则机构中全部运动副所引入的约束总数为：2PL+PH。因此，机构的自由度F应为：F=3n-2PL-PH。自由度计算运动副自由度计算02平面机构运动简图由固定件、运动件和连接件组成，其中连接件又称为运动副，是实现机构运动的关键。通常采用图形符号表示机构中的构件和运动副，例如用线段表示构件，用带箭头的线段表示主动件，用圆圈表示转动副等。机构组成及表示方法表示方法机构组成123机构运动简图绘制规则清晰原则绘制机构运动简图时应尽量使图形清晰、简洁，以便于理解和分析。简化原则在绘制机构运动简图时，应忽略构件的形状和尺寸，只保留与运动有关的几何元素。比例原则机构运动简图中的各元素应按一定比例绘制，以便于观察和计算。齿轮机构曲柄摇杆机构凸轮机构常见平面机构运动简图示例由两个或多个齿轮组成，是一种传递动力和运动的常用机构。其运动简图可以表示出齿轮的齿数、模数和啮合方式等关键参数。由曲柄、连杆和摇杆组成，是一种常见的平面机构。其运动简图可以清晰地表示出各构件之间的连接关系和相对运动。由凸轮、从动件和机架组成，是一种将连续转动转换为往复直线运动的机构。其运动简图可以表示出凸轮的轮廓形状和从动件的运动规律。03平面机构自由度计算自由度定义机构中具有独立运动的构件数目。自由度意义衡量机构运动确定性的重要指标，即机构运动时，其构件所具有的独立运动的数目。自由度概念及意义F=3n-2PL-Ph计算公式F为机构自由度；n为活动构件数；PL为低副数；Ph为高副数。公式解释在计算自由度时，需要正确识别活动构件、低副和高副，并遵循正确的计算步骤。注意事项平面机构自由度计算公式复合铰链是指两个以上的构件在同一处以转动副相联接时构成的运动副。在计算自由度时，复合铰链的处理方法是将其视为一个单独的铰链，即只计算一个转动副。复合铰链处理局部自由度是指机构中某些构件所具有的局部运动，并不影响其他构件的运动。在计算自由度时，局部自由度的处理方法是将其忽略不计，即不将其计入机构的自由度中。局部自由度处理复合铰链与局部自由度处理04平面机构类型与特性分析

平面连杆机构类型与特点铰链四杆机构由四个铰链连接的杆件组成，包括曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构等。具有结构简单、制造方便、工作可靠等特点。滑块四杆机构由四个杆件和一个滑块组成，滑块可以在某一杆件上滑动。具有结构紧凑、传动效率高、承载能力强等特点。导杆机构由两个导杆和两个滑块组成，导杆之间通过滑块连接。具有传动精度高、稳定性好、适用于高速重载等特点。由凸轮和从动件组成，凸轮轮廓为盘形。具有结构简单、紧凑、易于设计制造等特点。盘形凸轮机构圆柱凸轮机构端面凸轮机构由圆柱凸轮和从动件组成，凸轮轮廓为圆柱形。具有传动效率高、承载能力强、适用于重载等特点。由端面凸轮和从动件组成，凸轮轮廓为端面形。具有结构紧凑、重量轻、适用于高速等特点。030201凸轮机构类型与特点由两个圆柱齿轮组成，通过齿轮啮合传递运动和动力。具有传动效率高、承载能力强、工作可靠等特点。圆柱齿轮机构由两个圆锥齿轮组成，通过齿轮啮合传递运动和动力。具有结构紧凑、重量轻、适用于相交轴传动等特点。圆锥齿轮机构由蜗轮和蜗杆组成，通过蜗杆驱动蜗轮转动。具有传动比大、结构紧凑、自锁性能好等特点。蜗轮蜗杆机构齿轮机构类型与特点05平面机构设计基础机构设计原则与方法设计原则确保机构功能实现，满足使用要求；力求机构简单，降低制造成本；提高机构效率，减小能量损失。设计方法基于功能分析，确定机构类型；根据运动学和动力学原理，进行机构尺寸设计；运用优化设计方法，改善机构性能。创新设计的意义适应现代机械产品高性能、高效率、高可靠性等要求；提高机构设计的创新性、实用性、经济性。创新设计思路从机构拓扑结构创新出发，探索新型机构构型；运用仿生学原理，借鉴生物运动机构进行创新设计；采用组合创新方法，将不同机构优点加以集成。机构创新设计思路探讨在满足约束条件下，使机构某项或多项性能指标达到最优。优化设计的目标建立机构性能优化数学模型；选择合适的优化算法进行求解；根据优化结果对机构进行改进设计。优化设计方法连杆机构优化设计、凸轮机构优化设计等。优化设计实例机构优化设计方法简介06实验与案例分析运动副元素测量实验实验目的：通过测量运动副元素的几何尺寸和形位误差，了解运动副的组成和特性，为后续分析和设计提供基础数据。0302实验步骤01运动副元素测量实验对运动副元素进行几何尺寸测量，如长度、直径、角度等；选择合适的测量工具和测量方法；实验注意事项对运动副元素进行形位误差测量，如直线度、平面度、圆度等；记录测量结果并进行数据处理和分析。运动副元素测量实验选择合适的测量工具和测量方法，保证测量精度；010203运动副元素测量实验注意测量过程中的环境因素，如温度、湿度等。对测量结果进行多次重复测量，减小误差；01实验目的：通过绘制平面机构运动简图，了解平面机构的组成和运动特性，为后续分析和设计提供基础图形。0203平面机构运动简图绘制实验实验步骤选择合适的绘图工具和绘图方法；根据机构的实际尺寸和比例，绘制机构的轮廓线和主要构件；平面机构运动简图绘制实验绘制运动副和约束，表示机构的运动特性；标注必要的尺寸和说明，完成机构运动简图。实验注意事项平面机构运动简图绘制实验选择合适的绘图工具和绘图方法，保证绘图精度；注意机构的实际尺寸和比例，保证绘图的准确性；标注必要的尺寸和说明，方便后续分析和设计。平面机构运动简图绘制实验案例介绍：某平面机构由多个构件和运动副组成，需要计算其自由度以判断机构的运动特性。平面机构自由度计算案例分析案例分析步骤根据机构运动简图，确定机构的构件数、运动副数和约束数；利用自由度计算公式，计算机构的