机械工程导论第三讲课件

三、机械设计及理论

机器是执行机械运动的装置，用来转换或传递能量、物料或信息。机构是实现运动的传递与转换的系统。

一台机器可能是由一种机构组成，也可能是由若干种机构组成，它们按一定的规律相互协调配合，通过有序的运动和动力的传递与转换来完成预期的功能。

机构是由单一或多个零件组成。

机械设计是机械产品的总体方案设计（重点机构设计）和零件设计的总和，分别在主干课“机械原理”和“机械设计”中学习。

机械系统运动方案设计即机械系统运动简图设计，内容为：

⑴机构及机械系统的选型与综合动作要求输出运动形式数量运动传递转换类型数量输入运动形式数量选择创新满足要求的机构类型和结构型式机械系统机构协调配合3.2机械系统运动方案设计的主要内容

机构的概念及功能

机构:两个以上的构件通过可动联接形成的构件系统，各构件之间具有确定的相对运动。●可按预期的规律实现运动和力的传递与转换。●能将一个或几个构件的给定运动，转变成其他构件所需的确定运动。

机构的特征●人为的实物组合体。●各实体之间具有确定的相对运动。

3.3机构的基本概念

一个构件也可以由几个零件刚性联接组成。实例：连杆由连杆体、轴瓦、连杆盖、螺栓、垫圈、螺母、连杆衬套等相互刚性联接组成。连杆体连杆盖螺栓垫圈螺母连杆衬套轴瓦内燃机连杆3.3机构的基本概念运动副

两个构件以一定几何形状和尺寸的表面相互接触所形成的可动联接。运动副元素

两个构件上相互接触的表面。约束

运动副对构件间的相对运动自由度所施加的限制。

3.3机构的基本概念3.3机构的基本概念运动副的分类空间运动副——空间运动按相对运动范围分：平面运动副——平面运动√空间运动副球面副螺旋副3.3机构的基本概念

滚滑副点、线接触，应力高平面高副ttnnnntt产生约束数：1自由度：2§1—1运动副及其分类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3.3机构的基本概念平面高副螺旋副2112121212球面副球销副121212空间运动副12121221nntt21nntt一般构件的表示方法杆、轴构件固定构件同一构件3.3机构的基本概念三副构件两副构件一般构件的表示方法四副构件3.3机构的基本概念开式运动链(Openkinematicchain)

开式运动链广泛应用于机械手和机器人中。N

p

13.3机构的基本概念

运动链的自由度：确定运动链中各构件相对于其中某一构件的位置所需的独立参变量的数目。

3.3机构的基本概念oxy约束——对独立运动所加的限制。A

一个作平面运动的构件有三个自由度BA

(xA,yA)oxy活动构件数：通过运动副联接后，低副产生的约束数：高副产生的约束数：设一平面机构有K个构件，通过Pl个低副，Ph个高副联接，则：运动副联接前自由度：

自由度的计算3.3机构的基本概念例1、计算曲柄滑块机构的自由度。解：活动构件数n=3低副数Pl=3高副数Ph=012343.3机构的基本概念例2、计算铰链五杆机构的自由度活动构件数n=4低副数Pl=4高副数Ph=0123453.3机构的基本概念

运动链为一刚性桁架，不能成为机构。AB12C3平面三构件运动链3.3机构的基本概念活动构件数n=2低副数Pl=3高副数Ph=0例3、计算三角架的自由度内燃机的运动简图215691078343.3机构的基本概念自由度计算习题活动构件数n=5低副数Pl=6高副数Ph=2习题解3.3机构的基本概念

运动链成为机构的首要条件：运动链自由度必须大于零。在F

0的条件下，进一步判断运动链是否具有确定的运动。

3.3机构的基本概念

F

3n

2pL

pH

3

4

2

5

2原动件数

F,运动链内部的运动关系不确定。运动链不能成为机构。原动件数

F,运动链内部各构件运动关系确定。运动链成为机构。曲柄滑块机构滑块(连架杆)固定导杆(导轨)摆动导杆机构滑块(连杆)摆动导杆