[工学]机械设计基础第五版高等教育出版第1章.ppt

上海海事大学机械原理与设计教研室 上海海事大学机械原理与设计教研室 第1章 平面机构的自由度 §1－1 运动副及其分类 §1－2 平面机构运动简图 §1－3 平面机构的自由度 一、运动副概念 2. 运动副元素 1. 运动副定义 例如：滚子与凸轮、 轮齿啮合、 活塞与缸套等。 §1－1 运动副及其分类 由两个构件、直接接触所构成的、能产生一定相对运动的联接称为运动副。 两构件的接触部分称为运动副元素，有点、线、面三种型式。 运动副及其分类 二、运动副类型 平面运动副 （两构件相对做平面运动） 空间运动副 （两构件相对做空间运动） 低副 （面接触，应力小。） 高副 （点、线接触，应力大，易磨损。） 转动副 移动副 齿轮副 凸轮副 三、常见运动副符号的表示（国标GB4460－84） 转动副 移动副 高副 运动副及其分类 运动副 名称 运动副符号 两构件均为活动构件 转动副 移动副 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 两构件之一为固定构件 1 2 2 1 2 1 平面运动副 运动副及其分类 平面高副 2 1 2 1 运动副及其分类 四、构件的表示 二副构件（两个低副） 三副构件（三个低副） 二副构件 （一为低副、一为高副） 运动副及其分类 杆、轴构件 固定构件 同一构件 一般构件的表示方法 运动副及其分类 三副构件 二副构件 一般构件的表示方法 运动副及其分类 若干构件用一些运动副联接而成的系统称运动链。 画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。 闭式链 开式链 各构件运动确定的运动链即为机构。 运动副及其分类 若干 1个或几个 1个 五、机构的组成 机架—作为运动参考物的构件，如机床床身、车辆底盘、飞机机身。 机构的组成： 原（主）动件—按给定运动规律运动的构件。 机构组成 从动件—其余可动构件（输出预期运动的构件又称输出构件）。 机构＝机架＋原动件＋从动件 各构件有确定运动。 运动副及其分类 定义：用以说明机构中各构件之间相对运动关系 的简单图形。 2. 作用 机构示意图－不按比例绘制的简单图形 便于进行机构的运动分析和动力分析。 §1－2 机构运动简图 一、机构运动简图的概念 反映机构的组成和结构； 3. 机构运动简图应包含的要素 ①构件的数目与尺寸； ②运动副数目、类型及其相互位置关系。 二、绘图步骤 1. 明确构件数目，分清原动件、从动件和机架； 2. 明确运动副的数目、类型及其相互位置关系； 3. 选定合适比例尺：μl =实际尺寸 / 图示尺寸； [举例：绘制颚式破碎机和偏心泵的机构运动简图] 4. 采用规定的符号，从原动件开始，沿运动传递路线依次画出各构件和运动副。 机构运动简图 D C B A 1 4 3 2 绘制图示颚式破碎机的运动简图。 （演示） 机构运动简图 1 2 3 4 绘制图示偏心泵的运动简图 偏心泵 （演示） 机构运动简图 给定S3＝S3(t)，则θ1＝θ1(t)唯一确定。该机构仅需输入一个独立运动参数。（演示） 仅给定θ1＝θ1(t)，其余三杆位置均不能唯一确定；若同时给定θ1和θ4，则各杆件位置确定。该机构需输入两个独立运动参数 。 （演示） θ4 S3 1 2 3 S’3 θ1 1 2 3 4 θ1 一、机构自由度的概念 机构自由度定义： §1－3 平面机构的自由度 使机构具有确定运动所必须输入的独立运动参数的数目称为机构自由度。 二、平面机构自由度的计算 作平面运动的刚体，其在二维平面内的位置需要三个独立的参数（x,y,?）才能唯一确定。 y x θ (x , y) F = 3 平面机构的自由度 结论：平面自由构件的自由度为F=3。 1. 平面自由构件的自由度 自由构 件的自 由度数 转动副 1（θ） + 2（x，y）= 3 y x 1 2 S y x 1 2 x y 1 2 R=2, F=1 R=2, F=1 R=1, F=2 结论：每个低副引入2个约束，每个高副引入1个约束。 移动副 1（x） + 2（y，θ) = 3 高 副 2（x，θ） + 1（y） = 3 θ 2. 运动副类型与约束 平面机构的自由度 运动副 自由度数 约束数 3. 平面机构自由度计算 设机构中的活动构件数n、低副数PL、高副数PH，则： 构件总自由度 低副引入约束 高副引入约束 3?n 2?PL PH 平面机构自由度： F=3n－(2PL +PH ) 注：①对于机构，F0且Fn； ②机构中的构件总数N=n+1。 平面机构的自由度 原动件的运动参数由外界输入。