机械设计基础第二章

机 械 设 计 基 础 基 本 要 求 重 点学 时 运 动 副 的 概 念 及 分 类 ， 自 由 度 、 约 束 的 概 念 。机 构 运 动 简 图 的 画 法 ， 平 面 机 构 自 由 度 的 计 算 及 机 构 具 有 确 定 运动 的 条 件 。 了 解 掌 握机 构 运 动 简 图 的 绘 制 及 自 由 度 的 计 算 。 4学 时 第 二 章 平 面 机 构 分 析 难 点复 合 铰 链 、 局 部 自 由 度 及 虚 约 束 的 判 断 。 第 一 节 概 述 一 、 运 动 副 的 定 义机 构 定 义 ： 传 递 运 动 和 动 力 的 构 件 系 统 。 特 征 ： 1） 人 为 实 物 （ 即 构 件 ） 组 合 ； 2） 各 构 件 具 有 确 定 相 对 运 动 。 分 类 ： 1） 平 面 机 构 ： 所 有 构 件 都 在 同 一 平 面 或 相 互 平 行 的 平 面 内 运 动 。 2） 空 间 机 构 ： 不 是 所 有 构 件 都 在 同 一 平 面 或 相 互 平 行 的 平 面 内 运 动 。定 义 ： 凡 两 构 件 直 接 接 触 并 能 产 生 一 定 相 对 运 动 的 连 接 。两 构 件 组 成 ； 直 接 接 触 ；有 相 对 运 动 。三 要 素 ： 二 、 运 动 副 的 分 类运 动 副 平 面 运 动 副空 间 运 动 副 ， 例 如 球 面 副 和 螺 旋 副 。低 副 ： 两 构 件 通 过 面 接 触 组 成 的 运 动 副 ， 如 转 动 副 、 移 动 副 。高 副 ： 两 构 件 通 过 线 或 者 点 接 触 组 成 的 运 动 副 ， 如 齿 轮 副 、 凸 轮 副 。 转 动 副 ， 又 称 为 铰 链 移 动 副 齿 轮 副 凸 轮 副 疑 问 高 副 与 低 副 的 特 点 有 何 区 别 ？解 析 1） 低 副 比 高 副 的 接 触 比 压 低 ， 承 载 能 力 好 。2） 低 副 比 高 副 便 于 加 工 和 润 滑 。3） 低 副 引 入 两 个 约 束 ， 高 副 指 引 人 一 个 约 束 。 空 间 副 第 二 节 平 面 机 构 运 动 简 图 一 、 机 构 运 动 简 图 的 定 义 为 了 便 于 机 构 的 分 析 和 设 计 ， 撇 开 与 运 动 无 关 的 构 件 外 形 和 运 动 副 的 结 构 因 素 ，用 规 定 的 符 号 和 简 单 的 线 条 来 表 示 构 件 和 运 动 副 ， 并 按 一 定 的 比 例 画 出 表 示 各 运 动 副的 相 对 位 置 及 各 构 件 间 相 对 运 动 关 系 的 简 图 ， 称 为 机 构 运 动 简 图 。1、 机 构 运 动 简 图 定 义2、 机 构 示 意 图 定 义 表 示 机 构 的 运 动 情 况 ， 不 严 格 按 照 比 例 来 绘 制 的 简 图 。3、 机 构 运 动 简 图 的 作 用 1） 了 解 机 构 的 组 成 和 类 型 ； 2） 表 达 机 器 的 传 动 原 理 ； 3） 进 行 机 构 的 运 动 和 动 力 分 析 。 二 、 机 构 运 动 简 图 的 符 号1、 构 件 的 表 示 方 法1） 杆 、 轴 类 构 件 2） 固 定 构 件 （ 机 架 ） 3） 同 一 构 件 （ 有 焊 接 符 号 ） 2、 运 动 副 的 表 示 方 法1） 转 动 副 ： 一 般 用 小 圆 圈 “ 。 ” 表 示 ， 其 圆 心 表 示 两 构 件 相 对 转 动 的 中 心 。2） 移 动 副 ： 一 般 用 矩 形 和 直 线 表 示 ， 矩 形 框 的 长 边 和 直 线 表 示 移 动 导 路 或 其 中 心 线 的 位 置 。3） 高 副 ： 画 出 两 构 件 接 触 处 的 曲 线 轮 廓 （ 齿 轮 除 外 ： 可 用 两 节 圆 表 示 ） 。 常 用 机 构 的 运 动 简 图 参 阅 教 材 表 5-1。 疑 问 以 下 两 组 图 分 别 表 示 几 个 构 件 几 个 运 动 副 ？解 析 1） 上 图 表 示 两 运 动 副 构 件 。2） 下 图 表 示 三 运 动 副 构 件 。 三 、 机 构 运 动 简 图 的 绘 制1、 构 件 的 分 类1） 固 定 构 件 （ 机 架 ） ： 用 来 支 承 其 他 活 动 构 件 （ 运 动 构 件 ） 的 构 件 。2） 原 动 件 （ 主 动 件 ） ： 是 运 动 规 律 已 知 的 活 动 构 件 。3） 从 动 件 ： 是 机 构 中 随 着 原 动 件 的 运 动 而 运 动 的 其 余 活 动 构 件 。 其 中 输 出 预 期 运 动 的 从 动 件 称 为 输 出 构 件 ， 其 他 从 动 件 则 起 传 递 运 动 的 作 用 。 原 动 件 （ 主 动 件 ） 机 架 从 动 件A B C D输 出 构 件输 入 构 件 从 动 件 2、 机 构 运 动 简 图 的 绘 制 步 骤1） 分 析 机 构 的 结 构 （ 找 出 机 架 、 原 动 件 和 从 动 件 ） 和 运 动 情 况 （ 从 原 动 件 开 始 分 析 ） ；2） 确 定 构 件 、 运 动 副 的 类 型 和 数 目 ；4） 选 择 合 适 的 比 例 尺 按 照 规 定 符 号 绘 制 简 图 ；5） 在 简 图 上 标 注 构 件 号 及 运 动 副 号 ， 并 用 箭 头 表 示 原 动 件 。3） 选 择 视 图 平 面 ， 并 选 择 一 个 有 代 表 性 的 瞬 时 机 构 位 置 ； 例 题解 析 例 题 2.1 分 析 鳄 式 破 碎 机 的 结 构 示 意 图 画 出 运 动 简 图 。例 题 2.2 分 析 内 燃 机 的 结 构 示 意 图 画 出 运 动 简 图 。 第 三 节 平 面 机 构 的 自 由 度 一 、 自 由 度 与 约 束 条 件 一 个 作 平 面 运 动 的 自 由 构 件 有 几 个 自 由 度 ？ 空 间 运 动 的 自 由 构 件 又 有 几 个 自 由 度 ？1、 自 由 度 ： 构 件 相 对 于 参 考 系 的 独 立 运 动 。 2、 约 束 两 个 构 件 组 成 运 动 副 后 ， 它 们 之 间 的 相 对 运 动 受 到 限 制 ， 自 由 度 减 少 ， 这 种 对 构件 独 立 运 动 加 的 限 制 即 为 约 束 。 自 由 度 的 减 少 等 于 约 束 的 数 目 。 一 个 低 副 引 入 （ ） 个 约 束 ， 还 有 （ ） 个 自 由 度 。 一 个 高 副 引 入 （ ） 个 约 束 ， 还 有 （ ） 个 自 由 度 。二 、 平 面 机 构 自 由 度 的 计 算1、 平 面 机 构 的 自 由 度 ： 平 面 机 构 能 产 生 的 独 立 运 动 的 数 目 。2、 平 面 机 构 的 自 由 度 计 算 公 式3 2 L HF n P P n： 表 示 可 动 构 件 个 数PL： 低 副 个 数PH： 高 副 个 数 例 题解 析 例 题 2.3 试 计 算 下 列 机 构 的 自 由 度 。1) 3 2 3 3 2 4 0 1L HF n P P 2) 3 2 3 2 2 2 1 1 L HF n P P 3、 计 算 机 构 自 由 度 应 该 注 意 的 事 项1） 复 合 铰 链 ： 两 个 以 上 的 构 件 在 同 一 轴 线 上 以 转 动 副 连 接 。若 有 N个 构 件 构 成 复 合 铰 链 ， 其 转 动 副 的 个 数 应 该 为 (N-1)。 例 题解 析 例 题 2.4 试 计 算 下 列 机 构 的 自 由 度 。3 2 3 7 2 10 0 1 L HF n P P 2） 局 部 自 由 度 ： 机 构 中 某 些 不 影 响 整 个 机 构 运 动 的 自 由 度 。计 机 构 自 由 度 时 应 将 局 部 自 由 度 除 去 不 算 。 例 题解 析 例 题 2.4 试 计 算 下 列 机 构 的 自 由 度 。3 2 3 2 2 2 1 1L HF n P P 3） 虚 约 束 ： 不 起 独 立 限 制 作 用 的 约 束 。计 机 构 自 由 度 时 应 将 虚 约 束 除 去 不 计 。重 复 移 动 副 ： 两 构 件 在 多 处 构 成 移 动 副 ， 且 导 路 重 合 或 平 行 。 重 复 转 动 副 ： 两 构 件 在 多 处 构 成 转 动 副 ， 且 轴 线 重 合 。 对 称 部 分 ： 机 构 中 传 递 运 动 不 起 独 立 作 用 的 对 称 部 分 。 若 构 件 两 点 间 距 离 始 终 保 持 不 变 ， 用 双 转 动 副 构 件 连 接 构 成 虚 约 束 。 举 例举 例举 例举 例重 复 轨 迹 : 例 题解 析 例 题 2.5 试 计 算 右 图 机 构 的 自 由 度 。3 2 3 3 2 4 1 1L HF n P P 例 题解 析 例 题 2.6 试 计 算 右 图 机 构 的 自 由 度 。3 2 3 1 2 1 0 1L HF n P P 重 复 轨 迹 对 称 部 分 4、 综 合 实 例 例 题解 析 例 题 2.7 试 计 算 右 图 机 构 的 自 由 度 ， 并指 出 复 合 铰 链 、 局 部 自 由 度 和 虚 约 束 。3 2 3 7 2 9 1 2 L HF n P P C点 存 在 复 合 铰 链 ；E和 E 是 重 复 移 动 副 ；F处 存 在 局 部 自 由 度 。 例 题 例 题 2.8 试 计 算 右 图 机 构 的 自 由 度 ， 并指 出 复 合 铰 链 、 局 部 自 由 度 和 虚 约 束 。3 2 3 5 2 7 0 1L HF n P P 解 析 三 、 平 面 机 构 具 有 确 定 运 动 的 条 件1、 什 么 是 确 定 运 动 ？机 构 中 的 所 有 构 件 在 任 意 瞬 时 的 运 动 都 是 完 全 确 定 的 。2、 平 面 机 构 具 有 确 定 运 动 的 条 件F=0， 此 系 统 为 桁 架F0 F原 动 件 的 个 数 ， 运 动 不 确 定 ， 只 是 构 件 系 统 ， 不 是 机 构 。F原 动 件 的 个 数 ， 系 统 被 破 坏 。F=原 动 件 的 个 数 ， 机 构 具 有 确 定 运 动 。 机 构 具 有 确 定 运 动 的 条 件 是 ， 机 构 的 自 由 度 大 于 零 且 等 于 原 动 件 的 个 数 。 感 谢 您 的 关 注