机械设计平面机构的运动简图及自由度ppt课件.ppt

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1、寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第第1 1章章 平面机构的运动简图及平面机构的运动简图及自由度自由度机械设计基础机械设计基础高等教育出版社高等教育出版社20132013年年寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1-1 1-1 平面机构的组成平面机构的组成1-2 1-2 机构运动简图机构运动简图1-3 1-3 平面机构的自由度平面机构的自由度第第1章章 平面机构的运动简图及自由度平面机构的运动简图及自由度寒假来临，不少的高中毕业生和大学

2、在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1-1平面机构的组成平面机构的组成机构的组成要素是构件和运动副。机构的组成要素是构件和运动副。(一一)构件：机构中的运动单元体构件：机构中的运动单元体构件构件机架（固定构件）机架（固定构件）活动构件活动构件主动件主动件(原动件或输入件原动件或输入件)从动件从动件(包括输出件包括输出件)运动规律已知的活动构件称为主动件或原运动规律已知的活动构件称为主动件或原动件，输出运动或动力的从动件称为输出动件，输出运动或动力的从动件称为输出件。件。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒

3、假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多（二）运动副（二）运动副运动副运动副：机构中两构件直接接触的可动联：机构中两构件直接接触的可动联接。接。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多根据运动副的接触形式，运动副归为两类：根据运动副的接触形式，运动副归为两类：1 1）低副低副：面接触的运动副。如转动副、移：面接触的运动副。如转动副、移动副。动副。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多2 2）高副高副：点或线接触的运动副。如齿轮副、：点或线接触的

4、运动副。如齿轮副、凸轮副。凸轮副。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1-2 机构运动简图机构运动简图一、机构运动简图与机构简图一、机构运动简图与机构简图机构运动简图：机构运动简图：用规定的运动副符号及代表构件用规定的运动副符号及代表构件的线条来表示构件的运动特性，并根据运动学尺的线条来表示构件的运动特性，并根据运动学尺寸，按一定的比例画成的简单图形。寸，按一定的比例画成的简单图形。机构简图机构简图：有时只需要表明机构运动的传递情况有时只需要表明机构运动的传递情况和构造特征，而不需要机构的真实运动情况，因和构造特征

5、，而不需要机构的真实运动情况，因此不必严格地按比例确定机构中各运动副的相对此不必严格地按比例确定机构中各运动副的相对位置及其运动学尺寸，这样的简图就是机构简图。位置及其运动学尺寸，这样的简图就是机构简图。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多(1)(1)构件均用直线或小方块表示，画有斜线的表示构件均用直线或小方块表示，画有斜线的表示机架机架包含包含两个运动副两个运动副的构件的构件包含包含三个三个运动副的构件运动副的构件 包含包含四个四个运动副的构件运动副的构件寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过

6、一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多(2)(2)两构件组成转动副时两构件组成转动副时 图面垂直于回转轴线时用图面垂直于回转轴线时用(a)(a)；图面不垂直于回；图面不垂直于回转轴线时用转轴线时用(b)(b)表示，此时表示回转副的圆圈，其圆表示，此时表示回转副的圆圈，其圆心与回转轴线重合。心与回转轴线重合。转动副的表达方法转动副的表达方法寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多(3)(3)两构件组成移动副时两构件组成移动副时 导路导路必须与移动方向相一致必须与移动方向相一致移动副的表达方法移动副的表

7、达方法寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多(4)(4)两构件组成平面高副时两构件组成平面高副时 运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，齿轮常用点画线画出其节圆；凸轮、滚子常画出其全齿轮常用点画线画出其节圆；凸轮、滚子常画出其全部轮廓。部轮廓。平面高副的表达方法平面高副的表达方法寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多二、平面机构运动简图的绘制二、平面机构运动简图的绘制1.内燃机内燃机组成：组成：汽缸

8、体汽缸体1 1、活塞活塞2 2、进气阀进气阀3 3、排气阀排气阀4 4、连杆连杆5 5、曲轴曲轴6 6、凸轮凸轮7 7、顶杆顶杆8 8、齿轮齿轮9 9、1010其其中中：活活塞塞的的往往复复直直线线运运动动通通过过连连杆杆转转变变为为曲曲轴轴的的连连续续转转动动，该组合体称为：该组合体称为：曲柄滑块机构曲柄滑块机构【例例】绘制内燃机的运动简图。绘制内燃机的运动简图。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多（1 1）分析机构的组成和运动。）分析机构的组成和运动。（2 2）确定运动副的类型和数目。）确定运动副的类型和数目。

9、连杆与活塞、曲轴分别组成转连杆与活塞、曲轴分别组成转动副，活塞与机架组成移动副，动副，活塞与机架组成移动副，曲轴与机架组成转动副。曲轴与机架组成转动副。（3 3）选择视图平面。）选择视图平面。选择与各选择与各构件运动平面相平行的平面为构件运动平面相平行的平面为视图平面，此处选与曲轴轴线视图平面，此处选与曲轴轴线相垂直的平面。相垂直的平面。（4 4）选择比例尺。）选择比例尺。绘制曲柄滑块机构的运动简图，绘制曲柄滑块机构的运动简图，并标注主动件的运动方式。并标注主动件的运动方式。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多内燃

10、机的机构运动简图：内燃机的机构运动简图：寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1-3 平面机构的自由度平面机构的自由度机构的构件之间应具有确定的相对运动，不能产机构的构件之间应具有确定的相对运动，不能产生相对运动或无规则乱动的一堆构件是不能成为生相对运动或无规则乱动的一堆构件是不能成为机构的。要判断构件系统是否为机构，就必须研机构的。要判断构件系统是否为机构，就必须研究平面机构自由度的计算。究平面机构自由度的计算。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招

11、工的陷阱很多一、平面机构的自由度一、平面机构的自由度 构件未用运动副与其他构件联接前，有构件未用运动副与其他构件联接前，有 3 3个自由度个自由度低副使构件失去低副使构件失去 2 2个自由度个自由度高副使构件失去高副使构件失去 1 1个自由度个自由度寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多平面机构自由度的计算公式平面机构自由度的计算公式 平面机构的自由度：指机构中各活动构件相对机平面机构的自由度：指机构中各活动构件相对机架的可能独立运动数目；架的可能独立运动数目；活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束活动构件的自由度

12、总数减去运动副引入的约束总数就是该机构的自由度。总数就是该机构的自由度。机构自由度机构自由度:活动构件数活动构件数高副高副(齿轮副、凸轮副齿轮副、凸轮副)数目数目低副低副(转动副、移动副转动副、移动副)数目数目寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多例n=5,Pl=7,Ph=0 F=3n 2Pl Ph=35 27 0=1解：解：寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多二二、计算机构自由度时应注意的问题、计算机构自由度时应注意的问题（一）复合铰链

13、（一）复合铰链由三个或者三个以上的构件组成的轴线重合的转由三个或者三个以上的构件组成的轴线重合的转动副称为复合铰链。动副称为复合铰链。由由m m个构件组成的复合铰链应含有（个构件组成的复合铰链应含有（m m1 1）个转动）个转动副。副。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多惯性筛机构惯性筛机构C处为复合铰链处为复合铰链n=5,Pl=7,Ph=0=35-27 0=1F=3n-2Pl Ph寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多例46532172

14、 2个移动副个移动副2 2个移动副个移动副1 1个转动副个转动副2 2个转动副个转动副寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多（二）局部自由度（二）局部自由度1 1、局部自由度：机构中个别构件不影响其他构件、局部自由度：机构中个别构件不影响其他构件的运动，即对整个机构运动无关的自由度。的运动，即对整个机构运动无关的自由度。2 2、处理方法：在计算自由度时，拿掉这个局部自、处理方法：在计算自由度时，拿掉这个局部自由度，即可将滚子与装滚子的构件固接在一起。由度，即可将滚子与装滚子的构件固接在一起。计入局部自由度时 n=3,

15、Pl=3,Ph=1 F=33-2-1=2 与实际不符寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多应应除除去去局局部部自自由由度度，即即把把滚滚子和从动件看作一个构件。子和从动件看作一个构件。处理方法：处理方法：N=2,Pl=2,Ph=1,F=32-22 1=1与实际相符与实际相符寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多（三）虚约束（三）虚约束1 1、虚约束：在机构中与其他运动副作用重复，而、虚约束：在机构中与其他运动副作用重复，而对构件间的相对运动

16、不起独立限制作用的约束。对构件间的相对运动不起独立限制作用的约束。2 2、处理方法：将具有虚约束运动副的构件连同它、处理方法：将具有虚约束运动副的构件连同它所带入的与机构运动无关的运动副一并不计。拿所带入的与机构运动无关的运动副一并不计。拿掉一个掉一个F F1 1的自由度，即去掉一个约束。的自由度，即去掉一个约束。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1 1）机构中某两构件用转动副相联的联结点，在未）机构中某两构件用转动副相联的联结点，在未组成运动副之前，其各自的轨迹已重合为一，则组成运动副之前，其各自的轨迹已重合为

17、一，则此联结带入的约束为虚约束。此联结带入的约束为虚约束。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多2 2）两构件组成的若干个导路中心线互相平行或重）两构件组成的若干个导路中心线互相平行或重合的移动副，只有一个移动副起约束作用，其它合的移动副，只有一个移动副起约束作用，其它为虚约束。为虚约束。计算中只计入一个移动副。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多3 3）两构件组成若干个轴线互相重合的转动副，只）两构件组成若干个轴线互相重合的转动副，只有

18、一个转动副起约束作用，其它为虚约束。有一个转动副起约束作用，其它为虚约束。计算中只计入一个转动副。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多4 4）机构中对运动不起独立作用的自由度）机构中对运动不起独立作用的自由度F F1 1的的对称部分，将产生虚约束。对称部分，将产生虚约束。计算中应将对称部分除去不计。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多三、构件系统具有确定运动的条件三、构件系统具有确定运动的条件不能产生运动不能产生运动 给定构件给定构件1

19、 1运动参数运动参数 =(t)=(t)构件构件2 2、3 3的运动是确定的的运动是确定的 寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多给定构件给定构件1 1运动参数运动参数 =(t)=(t)，构，构件件2 2、3 3、4 4的运动是不确定的的运动是不确定的 再给定构件再给定构件4 4运动参数运动参数 =(t)=(t)，构件构件2 2、3 3的运动是确定的的运动是确定的寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多结论：结论：构件系统具有确定运动的条件为：构件系统具有确定运动的条件为：（1 1）可能运动的条件是：机构自由度）可能运动的条件是：机构自由度F F00；（2 2）具有确定运动的条件是：机构原动件数目（输）具有确定运动的条件是：机构原动件数目（输入的独立运动数目）等于机构的自由度数目入的独立运动数目）等于机构的自由度数目F F。原动件数自由度数，机构无确定运动原动件数自由度数，机构无确定运动 ；原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏 。