機械原理第1章 12節(jié) 運動副 機構運動簡圖

1、武漢大學東湖分校工學院武漢大學東湖分校工學院 20112011年年3 3月月2.2 機構的組成機構的組成2.3 平面機構運動簡圖的繪制平面機構運動簡圖的繪制2.4 機構具有確定相對運動的條件機構具有確定相對運動的條件 2.5 機構自由度的計算機構自由度的計算2.6 計算平面機構自由度時應注意的事項計算平面機構自由度時應注意的事項2.7 平面機構的組成原理、結構分類及結構分析平面機構的組成原理、結構分類及結構分析定義定義作為一個整體參與機構運動的剛性單元體，組成作為一個整體參與機構運動的剛性單元體，組成機械系統(tǒng)的最小運動單元機械系統(tǒng)的最小運動單元加工制造的最小單元加工制造的最小單元內內燃燃機機連

2、連桿桿組成組成 可由一個零件構成，也可由若干零件剛性聯(lián)接而成。可由一個零件構成，也可由若干零件剛性聯(lián)接而成。零件零件2.1 運動副及其分類運動副及其分類由兩個構件直接接觸而產生一定相對運動的可動聯(lián)接稱為由兩個構件直接接觸而產生一定相對運動的可動聯(lián)接稱為 運動副。運動副。一、運動副定義一、運動副定義 由兩個相鄰構件直接由兩個相鄰構件直接接觸接觸組成組成組成運動副的兩個構件之間有組成運動副的兩個構件之間有相對運動相對運動每個構件至少和另外一個構件通過每個構件至少和另外一個構件通過運動副運動副聯(lián)接聯(lián)接對運動副的理解要把握以下三點：對運動副的理解要把握以下三點：可以說：可以說：機構是由運動副逐一聯(lián)接各

3、個構件組成的機構是由運動副逐一聯(lián)接各個構件組成的。副元素：副元素：兩個構件上參與接觸構成運動副的部分（點、線、面）兩個構件上參與接觸構成運動副的部分（點、線、面）自由度：自由度：構件所具有的獨立運動的數目，或確定構件位置所構件所具有的獨立運動的數目，或確定構件位置所 需的獨立變量的數目需的獨立變量的數目自由構件自由構件(空間空間)：F = ？自由構件自由構件(平面平面)：F = ？約束：約束：運動副對構件獨立運動所加的限制運動副對構件獨立運動所加的限制2.1 運動副及其分類運動副及其分類二、運動副的分類方法二、運動副的分類方法：1 按組成運動副的兩構件的相對運動形式分類按組成運動副的兩構件的相

4、對運動形式分類: -平面運動副、空間運動副平面運動副、空間運動副2 按照運動副的接觸形式分類按照運動副的接觸形式分類:-低副低副(面接觸面接觸)、高副（點線接觸）、高副（點線接觸）5 按照運動副接觸部分的幾何形狀分類按照運動副接觸部分的幾何形狀分類:-圓柱副、平面與平面副、圓柱副、平面與平面副、 球面副、螺旋副、球面與平面副等球面副、螺旋副、球面與平面副等4 按照運動副引入的約束數目分類按照運動副引入的約束數目分類:-n 級副級副 n = 1, 2, 3, 4, 53 按兩構件之間的相對運動方式分類按兩構件之間的相對運動方式分類:-移動副移動副 轉動副轉動副 螺旋副螺旋副 球面副球面副1）平面

5、運動副：）平面運動副：組成運動副兩組成運動副兩構件間作相對構件間作相對平面運動平面運動 齒輪副齒輪副轉動副轉動副2）空間運動副：）空間運動副：組成運動副兩組成運動副兩構件間作相對構件間作相對空間運動?？臻g運動。螺旋副螺旋副球面副球面副1、根據組成運動副的兩個構件的相對運動形式分類、根據組成運動副的兩個構件的相對運動形式分類 根據運動副的接觸形式，運動副歸為兩類根據運動副的接觸形式，運動副歸為兩類 1）低副：面接觸的運動副。如）低副：面接觸的運動副。如 : 移動副移動副 轉動副轉動副 2）高副：點或線接觸的運動副。）高副：點或線接觸的運動副。 齒輪副齒輪副 凸輪副凸輪副 2 按兩構件之間的接觸形

6、式分類按兩構件之間的接觸形式分類3 按兩構件之間的相對運動方式分類按兩構件之間的相對運動方式分類4 按照運動副引入的約束數目分類按照運動副引入的約束數目分類1.1. I I級運動副級運動副 2.2. IIII級運動副級運動副3.3. IIIIII級運動副級運動副4.4. IVIV級運動副級運動副5.5. V V級運動副級運動副V V級運動副級運動副 （f =1f =1，c =5)c =5)IVIV級運動副級運動副 （f =2f =2， c =4)c =4)IIIIII級運動副級運動副 （f =3f =3， c =3)c =3)IIII級運動副（級運動副（f =4f =4， c =2) c =2

7、) I I級運動副（級運動副（f =5f =5， c =1)c =1)移移動動副副平平面面高高副副轉轉動動副副三、運動副代表符號三、運動副代表符號球球面面副副圓圓柱柱副副螺螺旋旋副副表2-1 常用運動副及其簡圖名稱圖 形簡圖符號副級自由度名稱圖 形簡圖符號副級自由度球面高副I5圓柱套筒副IV2柱面高副II4轉動副V1球面低副III3移動副V1球銷副IV2螺旋副V1閉式運動鏈簡稱閉式運動鏈簡稱閉鏈閉鏈：運動鏈的各構件首尾封閉：運動鏈的各構件首尾封閉 開式運動鏈簡稱開式運動鏈簡稱開鏈開鏈：未構成首尾封閉的系統(tǒng)：未構成首尾封閉的系統(tǒng) 定義定義若干個構件通過運動副連接起來組成的相互間可作若干個構件通過

8、運動副連接起來組成的相互間可作 相對運動的構件系統(tǒng)。相對運動的構件系統(tǒng)。分分類類閉鏈閉鏈開鏈開鏈是運動鏈么？為什么是運動鏈么？為什么機機 構構：在運動鏈中，如果將某一個構件在運動鏈中，如果將某一個構件加以固定加以固定，而讓另一個，而讓另一個或幾個構件按或幾個構件按給定運動規(guī)律給定運動規(guī)律相對固定構件運動時，如果運動鏈中相對固定構件運動時，如果運動鏈中其余各活動構件其余各活動構件都有都有確定的相對運動確定的相對運動，則此運動鏈稱為機構。，則此運動鏈稱為機構。機架機架原動件原動件從動件從動件請大家思考以下請大家思考以下2 2種說法是否正確種說法是否正確 為什么？為什么？1 1 運動鏈是機構運動鏈是

9、機構 2 2機構是運動鏈機構是運動鏈機構是具有機構是具有確定運動的確定運動的運動鏈。運動鏈。平面機構：平面機構：機構中各構件的運動平面互相平行機構中各構件的運動平面互相平行空間機構空間機構：機構中至少有一構件不在相互平行的平面上運機構中至少有一構件不在相互平行的平面上運 動，或至少有一構件能在三維空間中運動動，或至少有一構件能在三維空間中運動 低副機構低副機構：完全由低副連接而成的機構完全由低副連接而成的機構 高副機構高副機構：只要含有一個高副的機構只要含有一個高副的機構 閉鏈機構閉鏈機構：由閉式運動鏈所組成的機構由閉式運動鏈所組成的機構 開鏈機構開鏈機構：由開式運動鏈所組成的機構由開式運動鏈

10、所組成的機構 高副機構高副機構平面低副平面低副閉鏈機構閉鏈機構請問：是開鏈請問：是開鏈還是閉鏈機構？還是閉鏈機構？平面低副開鏈機構平面低副開鏈機構一一 機構運動簡圖概念機構運動簡圖概念 用用國標國標規(guī)定的規(guī)定的簡單符號和線條簡單符號和線條代表代表運動副和構件運動副和構件，并按一，并按一定定比例尺比例尺表示機構的表示機構的運動尺寸運動尺寸，繪制出表示機構的簡明圖形。，繪制出表示機構的簡明圖形。 機構運動簡圖與原機械具有完全相同運動特性。機構運動簡圖與原機械具有完全相同運動特性。2.2 機構運動簡圖機構運動簡圖 內燃機內燃機作用作用用于現有機械或新機械原理方案的設計、分析與討論用于現有機械或新機械

11、原理方案的設計、分析與討論重點在于機構的運動分析重點在于機構的運動分析構件的具體結構、組成方式等在方案設計階段并不影響構件的具體結構、組成方式等在方案設計階段并不影響 機構的運動特性機構的運動特性運動副類型表明了構件之間的聯(lián)接關系和傳動方式運動副類型表明了構件之間的聯(lián)接關系和傳動方式構件的運動尺寸是運動分析的基礎構件的運動尺寸是運動分析的基礎不嚴格按比例可繪制不嚴格按比例可繪制機構示意圖機構示意圖機構運動簡圖和機構示意圖區(qū)別？機構運動簡圖和機構示意圖區(qū)別？ 為了便于研究機構的運動，可以撇開構件、為了便于研究機構的運動，可以撇開構件、運動副的外形和具體構造，而只用簡單的線條運動副的外形和具體構造

12、，而只用簡單的線條和符號代表構件和運動副，并和符號代表構件和運動副，并按比例按比例定出各運定出各運動副位置，表示機構的組成和傳動情況。這樣動副位置，表示機構的組成和傳動情況。這樣繪制出能繪制出能夠準確表達機構運動特性夠準確表達機構運動特性的簡明圖形的簡明圖形就稱為就稱為機構運動簡圖機構運動簡圖。 只是為了表明機構的運動狀態(tài)或各構件的只是為了表明機構的運動狀態(tài)或各構件的相互關系，也可以相互關系，也可以不按比例不按比例來繪制運動簡圖，來繪制運動簡圖，通常把這樣的簡圖稱為通常把這樣的簡圖稱為機構示意圖機構示意圖。二二 構件與運動副的表達方法構件與運動副的表達方法機架機架AB機架和活動構件通過轉動副聯(lián)

13、接機架和活動構件通過轉動副聯(lián)接機架和活動構件通過移動副聯(lián)接機架和活動構件通過移動副聯(lián)接雙副構件雙副構件注：點劃線表示與其注：點劃線表示與其聯(lián)接的其他構件聯(lián)接的其他構件雙副構件雙副構件三副構件三副構件(一個構件和一個構件和三個外副三個外副)三副構件三副構件(一個構件和一個構件和三個外副三個外副)原動機原動機常用機構構件、運動副代表符號常用機構構件、運動副代表符號1212移動副移動副轉動副轉動副常用符號常用符號 凸輪機構凸輪機構齒輪機構齒輪機構偏心輪偏心輪BA12BA21三三 繪制機構運動簡圖的步驟繪制機構運動簡圖的步驟1. 1. 在繪制機構運動簡圖時，在繪制機構運動簡圖時，首先確定機構的原動件首

14、先確定機構的原動件和執(zhí)行件，兩者之間為傳動部份和執(zhí)行件，兩者之間為傳動部份，由此確定出組成機，由此確定出組成機構的所有構件，然后確定構件間運動副的類型。構的所有構件，然后確定構件間運動副的類型。2. 2. 為將機構運動簡圖表示清楚，為將機構運動簡圖表示清楚，恰當地選擇投影面恰當地選擇投影面。一。一般選擇與多數構件的運動平面相平行的面為投影面，必要般選擇與多數構件的運動平面相平行的面為投影面，必要時也可以就機械的不同部分選擇兩個或兩個以上的投影面，時也可以就機械的不同部分選擇兩個或兩個以上的投影面，然后展開到同一平面上?？傊?，繪制機構運動簡圖要以正然后展開到同一平面上?？傊?，繪制機構運動簡圖要以

15、正確、簡單、清晰為原則。確、簡單、清晰為原則。3. 3. 選擇適當的比例尺選擇適當的比例尺，根據機構的運動尺寸定出各運動，根據機構的運動尺寸定出各運動副之間的相對位置，然后用規(guī)定的符號畫出各類運動副，并副之間的相對位置，然后用規(guī)定的符號畫出各類運動副，并將同一構件上的運動副符號用簡單線條連接起來，這樣便可將同一構件上的運動副符號用簡單線條連接起來，這樣便可繪制出機構的運動簡圖。繪制出機構的運動簡圖。三三 機構運動簡圖的繪制步驟機構運動簡圖的繪制步驟 1. 分析整個機構的工作原理，分析整個機構的工作原理，確定原動件，確定確定原動件，確定 輸出件，輸出件， 確定傳動件確定傳動件 2. 沿著傳動路線

16、，分析相鄰構件之間的相對運動沿著傳動路線，分析相鄰構件之間的相對運動 關系，關系，確定運動副的類型和數目確定運動副的類型和數目3. 選擇適當的選擇適當的視圖平面視圖平面4. 選定比例尺選定比例尺繪圖繪圖：選擇適當比例尺以國標：選擇適當比例尺以國標規(guī)定規(guī)定線條和符號線條和符號表示構件和運動副，完成機構圖表示構件和運動副，完成機構圖 運動簡圖的繪制舉例運動簡圖的繪制舉例小型壓力機小型壓力機編號原則：編號原則：注意區(qū)分位置重疊的不注意區(qū)分位置重疊的不同構件和同軸剛性聯(lián)接的多個零件。同構件和同軸剛性聯(lián)接的多個零件。前者分別編號，后者采用一個編號，前者分別編號，后者采用一個編號，加加 以示區(qū)別。以示區(qū)別

17、。 1. 分析整個機構的工作原理分析整個機構的工作原理機構組成機構組成動作原理和運動情況動作原理和運動情況偏心輪偏心輪1 齒輪齒輪1 桿件桿件2 齒輪齒輪6 桿件桿件3 槽凸輪槽凸輪6 桿件桿件4 滑塊滑塊7 壓頭壓頭8原動件原動件執(zhí)行構件執(zhí)行構件2. 沿著傳動路線，分析相鄰構件之間的相對運動關系，沿著傳動路線，分析相鄰構件之間的相對運動關系，確定運動副的類型和數目。確定運動副的類型和數目。轉動副轉動副移動副移動副平面高副平面高副3. 選擇適當的視圖平面選擇適當的視圖平面 選擇原則選擇原則1 1 清楚表達機構的主體部分；清楚表達機構的主體部分；2 2 盡可能反映機構的全面運動；盡可能反映機構的全面運動；3 3 可以選擇其他視圖平面作為補充?？梢赃x擇其他視圖平面作為補充。4. 繪圖繪圖選擇機架選擇機架提取構件的運動尺寸提取構件的運動尺寸確定比例尺確定比例尺選擇機構運動中的一個狀態(tài)選擇機構運動中的一個狀態(tài)確定各運動副位置，繪圖確定各運動副位置，繪圖編號：編號：A、B、C 表示運動副表示運動副 1、2、3 表示構件表示構件 O1、O2表示固定轉軸表示固定轉軸 原動件的運動方向原動件的運動方向O2 D B C O3 6 5 4 3 A O1 2 例例 圖示為顎式碎礦機。當曲軸圖示為顎式碎礦機。當曲軸2繞軸