机械设计基础 第三章 机构运动.ppt

第三章 机构运动简图及平面机构自由度 机构：具有确定的相对运动的构件的组合。显然，任意拼凑起来的构件组合不一定能产生运动，即使能动，也不一定具有确定的相对运动。因此，研究构件的组合在什么条件下才能具有确定的运动（成为机构），对于分析现有机构或创造新机构都非常重要。 由于实际构件的结构比较复杂，为了便于分析和研究，需要根据与运动有关的尺寸，用简单的线条和符号来绘制机构的运动，称为机构的运动简图，作为机构运动分析的基础。 所有构件都在同一平面或平行平面内运动的机构，称为平面机构。 3-1 机构的组成 一 运动副 定义:两个构件直接连接而又能产生一定相对运动的联接称为运动副 。 构成运动副的两接触表面称为运动副元素。 例： 构件的自由度：作平面运动的刚体具有三个独立运动参数如图，即有3个自由度，沿X、Y轴的移动，以及在XOY平面内的转动。 两个构件组成的运动副，不外乎是通过点、线、面的直接接触联接起来的。 按照接触特性，一般将运动副分为低副和髙副两类。 1．低副 两个构件通过面接触形成的运动副。例如：图3－1 根据他们之间的相对运动是移动或转动，可分为回转副、移动副。 1）回转副（铰链）： 回转副：两个构件之间只能绕同一轴线作相对转动，这两个构件所组成的运动副称为回转副。 固定铰链：其中有一个构件是固定的。活动铰链：若两个构件都为活动的。举例：内燃机中曲轴与汽缸体组成固定铰链 活塞与连杆，连杆与曲轴组成活动铰链。 2）移动副： 移动副：两个构件组成只能沿某一直线有相对移动的运动副。举例：如图2－2 再例如：内燃机图1-1中的活塞与汽缸体的运动。? a.???回转副：如图：约束了沿X、Y轴方向移动两个自由度，保留了一个在XOY平面转动地自由度。  b.??? 移动副：如图：约束了沿X或Y轴一个方向的移动，以及在XOY平面内的转动两个自由度，保留了沿另一个轴方向的移动。 运动副对构件运动的约束： 一个低副：引入两个约束，保留一个自由度。 2．髙副： 两个构件通过点或线接触组成的运动副。 他们之间的相对运动是绕接触线的转动和沿切线方向t-t的移动。 平面高副：只约束了沿接触处公法线n-n方向的移动，保留了绕接触处转动的自由度和沿接触处公法线t-t方向移动的自由度。 如图： 3．其它运动副 其它运动副还有球面副、螺旋副（都是空间运动副）。螺旋副：两构件作螺旋运动，即：转动和移动的合成运动。 二 运动链 运动链：通过运动副连接构成的可动系统。 开式链和闭式链，常见闭式链。 开式链：常用于机器人和机械手中。 如图：3-7，3-8 三 机构 将运动链中的某一构件固定作为机架，这样的运动链成为机构。 机构的组成： 原动件：运动规律已知的构件,常见的是转动形式的原动件。 从动件：随着原动件运动的其余活动构件。 运动取决于原动件和机构的组成。 机架：支撑活动构件的构件。 3-2 机构运动简图 构件运动的相关因素：运动尺寸、运动副的类型，原动件的运动规律。 根据与运动有关的尺寸，用简单的线条和符号（表达运动副、常用机构运动简图、构件），并按一定的比例来绘制机构的运动，称为机构的运动简图，作为机构运动分析的基础。 若不按比例画图，则为机构示意图。 1）运动副的常用代表符号 2）构件的表示方法 构件与运动副的基本画法：1.两个构件组成转动副的表示方法 如图2-8 2.两个构件组成移动副的表示方法 3.两个运动副组成构件的表示方法 4.三个运动副元素的构件的表示方法 平面机构运动简图的绘制 分析机构的运动，判定固定件、原动件和从动件，并确定构件的数目。 从原动件开始，依传动顺序分析各从动件，搞清运动传递的具体过程，确定运动副的类型和数目。 选择视图。为了能清楚地表明各个构件之间的相对运动关系，通常选择平行于构件运动的平面作为视图平面。且视图不应使构件相互重叠或交叉，图形不易辨认。 选择适当的比例尺，定出各运动副之间的相对位置，用规定的构件和运动副符号绘制机构运动简图。 例：3-1 例2：绘制图中内燃机的机构运动简图 例3： 例4： 3-3 平面机构的自由度 若要判断，由几个构件组合起来的构件系统是不是机构，就需要确定机构的自由度和研究机构之间具有相对运动的条件。 一 机构具有确定相对运动的条件 一个机构在什么条件下才能实现确定的运动呢？ 1.??? 铰链四杆机构： 2.??? 铰链五杆机构： 3.?机架（如：桥梁） 要具有确定的相对运动就必须给出确当的独立运动的数目，就称为机构的自由度。 而独立运动是由原动件给出的，原动件通常和机架以低副连接，一个原动件只能给出一个独立运动（转动形式的独立运动，