機(jī)構(gòu)的組成及其具有確切運(yùn)動(dòng)的條.ppt

1、第二章 機(jī)構(gòu)的組成及其具有確切運(yùn)動(dòng)的條件,機(jī)構(gòu)是由運(yùn)動(dòng)副連接且具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的許多構(gòu)件的組合體。其其主要功能是傳遞運(yùn)動(dòng)或改變運(yùn)動(dòng)的方向、大小和形式。一般機(jī)械中的機(jī)構(gòu)，如平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等稱為常用機(jī)構(gòu)。 所有構(gòu)件構(gòu)件都在相互平行的的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為平面機(jī)構(gòu)，,機(jī)構(gòu)的組成要素及構(gòu)件類型 平面機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 平面機(jī)構(gòu)具有確切運(yùn)動(dòng)的條件,一、機(jī)構(gòu)的組成要素及構(gòu)件類型 組成機(jī)構(gòu)的基本要素是構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副。 （一）構(gòu)件 獨(dú)立影響機(jī)械功能并能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體稱為構(gòu)件。 （二）運(yùn)動(dòng)副 1、運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件自由度概念 機(jī)構(gòu)是有若干個(gè)構(gòu)件組成的 。機(jī)構(gòu)是有若干個(gè)構(gòu)件組成的

2、 。構(gòu)件之間都以某種方式相互聯(lián)接。這種使兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副。 可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)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(1、2、3)具有三個(gè)自由度。 一個(gè)作空間運(yùn)動(dòng)的 自由構(gòu)件具有六個(gè)自由度。,2、運(yùn)動(dòng)副分類,運(yùn)動(dòng)副的形式很多，但都是通過(guò)點(diǎn)、線或面的接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按照不同的接觸特性，通常把運(yùn)動(dòng)副分為低副和高副兩大類。 低副 兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。（具有制造簡(jiǎn)便、耐磨損和承載力強(qiáng)等特點(diǎn)） 平面機(jī)構(gòu)中的低副有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副兩種。,（1）轉(zhuǎn)動(dòng)副（鉸鏈） 組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件之間只能繞同一軸線作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2-2所示。 若兩構(gòu)件中有一個(gè)是固定的（

3、如圖2-2a中的構(gòu)件2），則稱為固定鉸鏈。若兩構(gòu)件都不是固定的（如圖2-2b中的構(gòu)件1和2），則稱為活動(dòng)鉸鏈。 （2）移動(dòng)副 組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能沿某一軸線作相對(duì)移動(dòng)。,圖2-2 圖2-3,高副 兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸組成的 運(yùn)動(dòng)副稱為高副（1、2、3、）。如圖2-4a、b所示的凸輪1與從動(dòng)件2、齒輪1與齒輪2分別在其接觸處A組成高副。組成平面高副的二構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以是在平面內(nèi)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和沿接觸處tt方向的相對(duì)移動(dòng)。,圖2-4 圖2-5 在機(jī)械中還常采用圖2-5a所示的球面副和2-5b所示的螺旋副。為空間運(yùn)動(dòng)副。,（三）機(jī)構(gòu)及其構(gòu)件類型和機(jī)構(gòu)的自由度 在有若干個(gè)構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副所構(gòu)成的構(gòu)件系統(tǒng)中

4、，若將一個(gè)構(gòu)件固定，則如果當(dāng)一個(gè)獲幾個(gè)構(gòu)件按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)時(shí)，其他構(gòu)件便隨之作確定的運(yùn)動(dòng)，那么這個(gè)構(gòu)件系統(tǒng)就成為了機(jī)構(gòu)，可以傳遞運(yùn)動(dòng)和力。 機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件按其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可分為三類： （1）固定件（機(jī)架） 用來(lái)支撐活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件。在分析機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)時(shí)，常以固定件作為參考坐標(biāo)系。 （2）原動(dòng)件 是運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件。它的運(yùn)動(dòng)是由外界輸入的，故又稱為輸入構(gòu)件。 （3）從動(dòng)件 是機(jī)構(gòu)中隨著原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其他活動(dòng)構(gòu)件。 任何一個(gè)機(jī)構(gòu)中 ，總有一個(gè)構(gòu)件被相對(duì)地看作固定件。在機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件中 ，必須有一個(gè)或幾個(gè)原動(dòng)構(gòu)件，其余都是從動(dòng)件。 機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架的所能有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為

5、機(jī)構(gòu)的自由度。,二、平面機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 （一）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的定義 在研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以不考慮那些與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的因素。而用簡(jiǎn)單的線條和符號(hào)來(lái)代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，如表2-1所示。,表2-1 一般構(gòu)件的表示方法,桿、軸構(gòu)件,固定構(gòu)件,同一構(gòu)件,三副構(gòu)件,兩副構(gòu)件,一般構(gòu)件的表示方法,常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào),運(yùn)動(dòng)副 名稱,運(yùn)動(dòng)副符號(hào),兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副,轉(zhuǎn)動(dòng)副,移動(dòng)副,兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副,平面運(yùn)動(dòng)副,平面高副,螺旋副,空間運(yùn)動(dòng)副,用簡(jiǎn)單的線條和符號(hào)表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，并按一定的比例確定各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置的圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。如圖2-6、2-7。,2-6 圖2-7 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖不僅

6、能表示出機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理，而且還可以用圖解法求出機(jī)構(gòu)上各有關(guān)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特性（位移、速度和加速度）。它是一種在分析和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)表示機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)便而又科學(xué)的方法。,常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào),機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿足的條件： 1.構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同,2.運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目與實(shí)際相符,3.運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置以及構(gòu)件尺寸與實(shí)際機(jī)構(gòu) 成比例。,（二）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟如下： 1、分析機(jī)構(gòu)的工作情況、結(jié)構(gòu)組成和運(yùn)動(dòng)吹安迪情況，找出機(jī)構(gòu)的機(jī)架、原動(dòng)件及工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，查明運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線，確定構(gòu)件數(shù)。 2、沿著運(yùn)動(dòng)傳遞路線，逐一分析每?jī)蓚€(gè)構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。 3、合理選擇運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

7、的視圖平面，一般選擇平行于多數(shù)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的平面作為視圖平面。 4、按適當(dāng)比例尺，定出各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，并用各運(yùn)動(dòng)副的代表符號(hào)和常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖等繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。,繪制圖示鱷式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。,三、平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 （一）平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式 機(jī)構(gòu)的自由度也就是機(jī)構(gòu)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù) 。 平面機(jī)構(gòu)中的每個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，在未用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接起來(lái)以前，都具有三個(gè)自由度。當(dāng) 兩個(gè)構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副之后，它們的運(yùn)動(dòng)就受到約束，自由度即相應(yīng)減少。而自由度減少的個(gè)數(shù)，與引入的 運(yùn)動(dòng)副種類有關(guān)。,a（轉(zhuǎn)動(dòng)副） b（移動(dòng)副） （高副） 圖2-8 圖2-9 在平面機(jī)構(gòu)中，每個(gè)低副使機(jī)構(gòu)失去兩個(gè)自由度，每個(gè)高副使機(jī)構(gòu)失去一個(gè)自由度。,設(shè)平面機(jī)構(gòu)共有K個(gè)構(gòu)件，其中有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件。若機(jī)構(gòu)中低副的數(shù)目為pL個(gè)，高副的數(shù)目為pH個(gè)。該機(jī)構(gòu)的 自由度F計(jì)算公式為 F=3n-2pL-pH 1）復(fù)合鉸鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以低副相聯(lián)。 計(jì)算：n個(gè)構(gòu)件,有n1轉(zhuǎn)動(dòng)副。 2）局部自由度的概念 定義：機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的局部的、不影響其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度稱為局部自由度。 3)虛約束 在機(jī)構(gòu)中，有些運(yùn)動(dòng)副引入的約束是重復(fù)的，這些重復(fù)的約束對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上不起限制作用，稱之為虛約束。 例題一 計(jì)算圖2-6所示內(nèi)燃機(jī)中曲柄連桿機(jī)構(gòu)的自由度。 F=3n-2pL-pH =