機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)常用機(jī)構(gòu)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)根底 本章要點(diǎn)：各種常用機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)副的概念 機(jī)構(gòu)自由度的概念第10章 常用機(jī)構(gòu)概述應(yīng)掌握內(nèi)容：平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖繪制 自由度計(jì)算機(jī)構(gòu)的概念1. 零件：機(jī)器中單獨(dú)加工不可再分的單元體。2構(gòu)件:凡彼此之間沒有相對運(yùn)動(dòng)，而與其它零件之間可以有相對運(yùn)動(dòng)的零件或零件組合，稱為構(gòu)件。構(gòu)件可以由一個(gè)零件組成。也可以由幾個(gè)零件組成，但應(yīng)是一個(gè)剛性整體，只構(gòu)成一個(gè)運(yùn)動(dòng)單元。3、機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)是具有確定相對運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的組合，組成機(jī)構(gòu)的目的是為了使機(jī)構(gòu)按照預(yù)定的要求進(jìn)行有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。 所謂平面機(jī)構(gòu)，是指組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件均在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)；否那么就稱為空間機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)的組成原動(dòng)件：按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)

2、律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件從動(dòng)件：其余的活動(dòng)構(gòu)件機(jī) 架：固定不動(dòng)的構(gòu)件原動(dòng)件1234從動(dòng)件機(jī)架機(jī)器、機(jī)構(gòu)、構(gòu)件、零件之間的關(guān)系與動(dòng)力源組合零件構(gòu)件機(jī)構(gòu)機(jī)器靜聯(lián)接動(dòng)聯(lián)接(運(yùn)動(dòng)副)運(yùn)動(dòng)副的概念兩構(gòu)件通過直接接觸，既保持聯(lián)系又能相對運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接，稱為運(yùn)動(dòng)副。運(yùn)動(dòng)副的分類根據(jù)接觸方式的不同，把運(yùn)動(dòng)副分為低副和高副兩種。1.低副 兩構(gòu)件間為面接觸的運(yùn)動(dòng)副為低副1轉(zhuǎn)動(dòng)副 2移動(dòng)副2.高副 兩構(gòu)件為點(diǎn)、線接觸的運(yùn)動(dòng)副為高副。例如 齒輪副、凸輪副平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖 撇開實(shí)際機(jī)構(gòu)中與運(yùn)動(dòng)關(guān)系無關(guān)的因素，并按一定比例及規(guī)定的簡化畫法表示各構(gòu)件間相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系的工程圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。用簡單線條表示構(gòu)件規(guī)定符號代表運(yùn)動(dòng)副按比例

3、定出運(yùn)動(dòng)副的相對位置與原機(jī)械具有完全相同的運(yùn)動(dòng)特性常用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的表達(dá)方法構(gòu)件的表示方法桿、軸類構(gòu)件機(jī)架同一構(gòu)件兩副構(gòu)件三副構(gòu)件1、轉(zhuǎn)動(dòng)副2、移動(dòng)副3、高 副（齒輪副、凸輪副）平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制1分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況找出原動(dòng)局部、傳動(dòng)局部和工作局部2確定構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目3選擇視圖平面 通常選用平行于構(gòu)件的平面作為投影面4選定適當(dāng)?shù)谋壤遧，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖ABC267853114D發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算1. 自由度構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度。 一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有三種獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的可能性。即有3個(gè)自由度。xy2. 約束 對構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所加的限制稱為

4、約束。自由度減少的個(gè)數(shù)等于約束的數(shù)目。 運(yùn)動(dòng)副所引入的約束的數(shù)目與其類型有關(guān)。在平面機(jī)構(gòu)中，每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，使構(gòu)件失去兩個(gè)自由度；每個(gè)高副引入一個(gè)約束，使構(gòu)件失去一個(gè)自由度。約 束 數(shù)：2自由度數(shù)：1轉(zhuǎn)動(dòng)副約 束 數(shù)：2自由度數(shù)：1移動(dòng)副約 束 數(shù)：1自由度數(shù)：2凸輪副低副高副機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算機(jī)構(gòu)相對機(jī)架固定構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目，稱為機(jī)構(gòu)的自由度。 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)： n 低副數(shù)： NL 高副數(shù)： NHm=3n2NLNH舉例說明：1234解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)： n=4低副數(shù)： NL=5高副數(shù)： NH=1計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的本卷須知1、復(fù)合鉸鏈m個(gè)構(gòu)件(m2)在同一處構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副m-1個(gè)低副5232

5、35m個(gè)構(gòu)件,m-1個(gè)低副舉例說明：解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)： n=5低副數(shù)： pL=7高副數(shù)： pH=02、局部自由度 排除定義：機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的獨(dú)立的局部運(yùn)動(dòng), 不影響機(jī)構(gòu)輸出運(yùn)動(dòng)的自由度。局部自由度經(jīng)常發(fā)生的場合：滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦?xí)r添加的滾子、軸承中的滾珠。解決的方法：計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，設(shè)想將滾子與安裝滾子的構(gòu)件固結(jié)在一起，視作一個(gè)構(gòu)件。F3n2plph 3 2 331 2F3n 2plph 3 2 221 1錯(cuò)對3、虛約束 排除不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞的重復(fù)約束。在特定幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下，某些運(yùn)動(dòng)副所引入的約束可能與其它運(yùn)動(dòng)副所起的限制作用一致，這種不起獨(dú)立限制作用的運(yùn)動(dòng)副叫虛約束。處理方

6、法：計(jì)算自由度時(shí)，將虛約束或虛約束構(gòu)件及其所帶入的運(yùn)動(dòng)副去掉。虛約束經(jīng)常發(fā)生的場合：1兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)方向一致的運(yùn)動(dòng)副時(shí)；1231232兩構(gòu)件組成軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)；3機(jī)構(gòu)中對傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對稱 局部所引入的約束； 4兩構(gòu)件某兩點(diǎn)之間的距離在運(yùn)動(dòng)過程中 始終保持不變時(shí)。41235BAF3n2PLPH 3 2 460 0F3n2PLPH 3 2 3401解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)： n=7低副數(shù)： pL=9高副數(shù)： pH=1機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)，且大于0。 如下圖為一簡易沖床機(jī)構(gòu)，原動(dòng)件凸輪2作逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過擺桿3帶動(dòng)導(dǎo)桿4實(shí)現(xiàn)沖頭的上下沖壓動(dòng)作。圖b為其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。試分析該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案有無錯(cuò)誤。假設(shè)有，應(yīng)該如何修改？試?yán)L出正確的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。a）b）解： 圖b中，有3個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副、1個(gè)移動(dòng)副、1個(gè)高副，即n3，PL4，PH1，那么其自由