機械系統(tǒng)的運動簡圖設計課件

§3.1機構的組成§3.2平面機構的運動簡圖§3.3平面機構的自由度

平面機構的結構分析機械系統(tǒng)的運動簡圖設計3.1機構的組成構件和構件之間既要相互連接（接觸）在一起，又要有相對運動。而兩構件之間這種可動的連接（接觸）就稱為運動副。運動副元素：兩構件上直接參加接觸構成運動副的部分。3.1.1運動副運動副：機械系統(tǒng)的運動簡圖設計3.1機構的組成3.1.2自由度和運動副約束自由度：把構件相對于參考系具有的獨立運動參數(shù)的數(shù)目稱為自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計按兩構件接觸情況，常分為低副、高副兩大類。1.低副兩構件以面接觸而形成的運動副。

(1)轉動副：只允許兩構件作相對轉動，又稱作鉸鏈。

a)固定鉸鏈3.1機構的組成一、平面運動副機械系統(tǒng)的運動簡圖設計b)活動鉸鏈轉動副3.1機構的組成機械系統(tǒng)的運動簡圖設計(2)移動副：只允許兩構件作相對移動。移動副3.1機構的組成機械系統(tǒng)的運動簡圖設計2.高副兩構件以點或線接觸而構成的運動副。凸輪副3.1機構的組成機械系統(tǒng)的運動簡圖設計齒輪副3.1機構的組成機械系統(tǒng)的運動簡圖設計二、空間運動副若兩構件之間的相對運動均為空間運動，則稱為空間運動副。螺旋副球面副3.1機構的組成機械系統(tǒng)的運動簡圖設計3.2平面機構的運動簡圖

3.2.1運動副及構件的表示方法1.構件構件均用直線或小方塊等來表示，畫有斜線的表示機架。機械系統(tǒng)的運動簡圖設計3.2平面機構的運動簡圖

2.轉動副構件組成轉動副時，如下圖表示。圖垂直于回轉軸線時用圖a表示；圖面不垂直于回轉軸線時用圖b表示。表示轉動副的圓圈，其圓心必須與回轉軸線重合。一個構件具有多個轉動副時，則應在兩條交叉處涂黑，或在其內畫上斜線。機械系統(tǒng)的運動簡圖設計3.2平面機構的運動簡圖

3.移動副兩構件組成移動副，其導路必須與相對移動方向一致。機械系統(tǒng)的運動簡圖設計3.2平面機構的運動簡圖

4.平面高副

兩構件組成平面高副時，其運動簡圖中應畫出兩構件接觸處的曲線輪廓，對于凸輪、滾子，習慣劃出其全部輪廓；對于齒輪，常用點劃線劃出其節(jié)圓。機械系統(tǒng)的運動簡圖設計3.2平面機構的運動簡圖

3.2.2繪制機構運動簡圖的步驟1）功能分析。確定機械系統(tǒng)的總功能和進行功能分解。2）繪制機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖。3）執(zhí)行（工作）機構選型。4）繪制機械系統(tǒng)的運動方案圖。5）機構的尺度綜合。6）繪制機械系統(tǒng)運動簡圖。機械系統(tǒng)的運動簡圖設計例3.1試繪制內燃機的機構運動簡圖3.2平面機構的運動簡圖

機械系統(tǒng)的運動簡圖設計氣缸體1活塞2進氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪10解：1）分析運動，確定構件的類型和數(shù)量2）確定運動副的類型和數(shù)目3）選擇視圖平面4）選取比例尺，根據(jù)機構運動尺寸，定出各運動副間的相對位置5）畫出各運動副和機構符號，并表示出各構件3.2平面機構的運動簡圖

機械系統(tǒng)的運動簡圖設計3.2平面機構的運動簡圖

機械系統(tǒng)的運動簡圖設計3.3平面機構的自由度1.實例分析

不能產(chǎn)生運動

給定構件1運動參數(shù)=(t)

構件2、3的運動是確定的

3.3.1機構具有確定運動的條件機械系統(tǒng)的運動簡圖設計給定構件1運動參數(shù)=(t)，構件2、3、4的運動是不確定的

再給定構件4運動參數(shù)=(t)，構件2、3的運動是確定的3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計2.結論

機構具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目稱機構的自由度。

平面機構具有確定運動的條件：機構原動件個數(shù)應等于機構的自由度數(shù)目。

◆原動件數(shù)＜自由度數(shù)，機構無確定運動

原動件數(shù)＞自由度數(shù)，機構在薄弱處損壞

3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計3.3.2平面機構自由度的計算1.構件自由度

一個構件未用運動副與其它構件連接之前，有三個自由度。

當用運動副連接后，構件間的相對運動受到約束，失去一些自由度。運動副不同，失去的自由度數(shù)目和保留的自由度數(shù)目也不同。3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計2.計算公式n：機構中活動構件數(shù)；Pl：機構中低副數(shù)；

Ph：機構中高副數(shù)；F：機構的自由度數(shù)；F=3n-2Pl-Ph

3.計算實例n=3,Pl=4,Ph=0F=3n-2Pl-Ph

=3×3-2Pl-Ph

=3×3-2×4-0設則=13.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計計算實例

n=5,Pl=7,Ph=0F=3n–2Pl–Ph

=3×5–2×7–0=1解：3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計3.3.3自由度計算時應注意的幾種情況1.復合鉸鏈2.局部自由度3.虛約束

兩個以上構件在同一軸線處用轉動副連接，就形成了復合鉸鏈。說明

個別構件所具有的，不影響整個機構運動的自由度稱為局部自由度。說明

重復出現(xiàn)的，對機構運動不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。說明

4.虛約束常見情況及處理方法說明

5.虛約束對機構的影響說明

3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計三個構件在同一軸線處，兩個轉動副。推理：m個構件時，有m–1個轉動副。3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計慣性篩機構C處為復合鉸鏈◆計算中注意觀察是否有復合鉸鏈，以免漏算轉動副數(shù)目，出現(xiàn)計算錯誤。n=5,Pl=7,Ph=0=3×5-2×7–0=1F=3n-2Pl–Ph3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計滾子的轉動自由度并不影響整個機構的運動，屬局部自由度。

計入局部自由度時

n=3,Pl=3,Ph=1F=3×3-2×-1=2

與實際不符3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計

應除去局部自由度，即把滾子和從動件看作一個構件。處理方法

◆實際結構上為減小摩擦采用局部自由度，“除去”指計算中不計入，并非實際拆除。教材圖1-13b動畫N=2,Pl=2,Ph=1,F=3×2-2×2–1=1與實際相符3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計n=4,Pl=6,Ph=0

構件5給機構引入三個自由度，四個約束。多出的一個約束對機構的運動不起獨立的限制作用，是虛約束。與實際不符F=3×4-2×6–0=03.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計n=3,Pl=4,Ph=0F=3×3-2×4–0=1處理方法與實際相符

應除去虛約束，即將產(chǎn)生虛約束的構件5及運動副除去不計。3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計1.兩構件未組成運動副前，連接點處的軌跡已重合為一，組成的運動副存在虛約束。

◆計算中應將產(chǎn)生虛約束的構件及運動副一起除去不計。

虛約束常見情況及處理3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計虛約束常見情況及處理

◆計算中只計入一個移動副。

2.兩構件組成多個移動副，且導路相互平行或重合時，只有一個移動副起約束作用，其余為虛約束。3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計

3.兩構件組成多個轉動副，且軸線重合，只有一個轉動副起約束作用，其余為約束。

虛約束常見情況及處理

◆計算中只計入一個轉動副。3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計虛約束常見情況及處理◆計算中應將產(chǎn)生虛約束的構件及運動副一起除去不計。4.兩構件兩點間未組成運動副前距離保持不變，兩點間用另一構件連接時，將產(chǎn)生虛約束。3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計虛約束常見情況及處理◆計算中應將對稱部分除去不計。5.機構中對運動不起獨立作用的對稱部分，將產(chǎn)生虛約束。3.3平面機構的自由度機械系統(tǒng)的運動簡圖設計虛約束對