重大社2024《机械基础》教学课件第4章 平面机构的结构分析.ppt

出版社理工分社机械基础出版社理工分社机械基础平面机构的结构分析出版社理工分社机械基础平面机构的结构分析出版社理工分社机械基础平面机构的结构分析第4章平面机构的结构分析组成机构的目的是为了使机构按照预定的要求进行有规律的运动而不能乱动，也就是说机构要有确定的运动。为此，要分析机构的自由度和具有确定运动的条件。这个问题对设计新机械、拟订运动方案或认识和分析现有机械都是非常重要的。实际机械的外形和结构往往比较复杂，为便于分析研究，常常需要用简单线条和符号绘制出机构的运动简图，作为机械设计的一种工程语。所谓平面机构，是指组成机构的所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的机构;否则，则称为空间机构。迄今工程中常用的机构大多属于平面机构。本章只讨论平面机构。4.1平面机构的组成4.1.1运动副及其分类机构是由若干个构件组成的。构件是机器中独立的运动单元体，零件是机器中加工制造的单元体，一个构件可以是一个零件，也可以是由若干个零件刚性联接在一起的一个独立运动的整体。两个构件直接接触而又能产生一定形式的相对运动的联接，称为运动副。两构件接触不外乎点、线、面3种方式。通常把面接触的运动副，称为低副;把点、线接触的运动副，称为高副。(1)低副按两构件的相对运动情况来分类，常用的低副如下：1)移动副两构件接触处只允许作相对移动，如图4.1(a)所示。2)回转副两构件接触处只允许作相对转动，如图4.1(b)、（c)所示。如图4.1(a)所示为移动副及其运动简图符号;如图4.1(b)、（c)所示为回转副及其运动简图符号，回转副有时也称铰链。(2)高副高副最常见的形式有以下两种:如图4.2(a)所示的凸轮与从动件之间的联接是点接触;如图4.2(b)所示的齿轮之间的联接是线接触。通常也相应称为凸轮副和齿轮副。以上运动副中，各构件的相对运动均在同一平面或相互平行的平面内运动，故又称平面运动副。4.1.2运动链运动链是两个构件或两个以上的构件通过运动副联接而成的相对可动的系统。运动链可以是首末封闭的闭链，如图4.3(a)、（b)所示;也可以是未封闭的开链，如图4.3(c)所示。一般机构都是闭链。在运动链中，将其中一个构件固定作为机架，其余各构件相对机架有确定运动的运动链，称为机构。机构中按给定运动规律独立运动的构件，称为原动件;其余活动构件，称为从动件。从动件的运动规律取决于原动件的运动规律和机构的结构及尺寸。4.2机构运动简图4.2.1机构运动简图机构是由若干构件通过若干运动副组合在一起的。在研究机构运动时，为了便于分析，常常撇开它们因强度等原因形成的复杂外形及具体构造，仅用简单的符号和线条表示，并按一定的比例定出各运动副及构件的位置。这种简明表示机构各构件之间相对运动关系的图形，称为机构运动简图。4.2.2机构运动简图绘制(1)绘制机构运动简图的一般步骤①分析机构的组成和运动情况，找出机架、原动件与从动件。②从原动件开始，沿运动的传递顺序，分析构件间的相对运动性质，确定构件、运动副的类型和数目。③合理选择视图，通常选择平行于构件运动的平面作为视图平面。④选择适当的长度比例尺μ(m/mm)，定出各运动副之间的相对位置，用构件和运动副的规定符号绘制机构运动简图，即(2)常用运动副的符号常用运动副的符号见表4.1。(3)构件的表示构件的表示见图4.4。例4.1试绘制如图4.5(a)所示抽水唧筒的机构运动简图。4.3平面机构自由度的计算4.3.1自由度和运动副约束对于一个作平面运动的构件而言，仅有3个独立运动的参数，即沿x轴、y轴的移动和绕垂直于xoy平面的轴的转动，如图4.6所示。人们把构件相对于参考系所具有的独立运动参数