机械基础——第一节机构的组成与运动简图讲义课件

第四章第四章 机构的组成及汽车常用机机构的组成及汽车常用机构构第四章 机构的组成及汽车常用机构拉压强度条件拉压强度条件剪切强度条件剪切强度条件挤压强度条件挤压强度条件圆轴扭转强度圆轴扭转强度条件条件抗压强度条件抗压强度条件拉压强度条件剪切强度条件挤压强度条件圆轴扭转强度条件抗压强度第四章第四章 机构的组成及汽车常用机构机构的组成及汽车常用机构第一节第一节 机构的组成与运动简图机构的组成与运动简图第二节第二节 汽车常用四杆机构汽车常用四杆机构第三节第三节 凸轮机构凸轮机构第四节第四节 螺旋机构螺旋机构第四章 机构的组成及汽车常用机构第一节 机构的组成与运动第一节第一节 机构的组成与运动简图机构的组成与运动简图一、一、机构的组成及相关概念机构的组成及相关概念机械机械：机器和机构的统称。：机器和机构的统称。机器机器是由多种机构所组成，可以完成能量的转换。是由多种机构所组成，可以完成能量的转换。机构机构则由多种构件组成，仅仅是起着运动的传递和则由多种构件组成，仅仅是起着运动的传递和运动形成的转换的作用。运动形成的转换的作用。从运动的观点看，机器和机构之间没有区别，因此从运动的观点看，机器和机构之间没有区别，因此用机械一词作为它们的总称。用机械一词作为它们的总称。第一节 机构的组成与运动简图一、机构的组成及相关概念机械第一节第一节 机构的组成与运动简图机构的组成与运动简图一、一、机构的组成及相关概念机构的组成及相关概念机械机械：机器和机构的统称。：机器和机构的统称。构件构件：运动的单元体。：运动的单元体。零件零件：制造的单元体。：制造的单元体。构件构件是是运动的单元运动的单元，它可以是一个零件；，它可以是一个零件；也可以是由多个零件组成的一个整体，它们互也可以是由多个零件组成的一个整体，它们互相之间不产生相对运动。相之间不产生相对运动。第一节 机构的组成与运动简图一、机构的组成及相关概念机械构件与零件构件与零件构件与零件第一节第一节 机构的组成与运动简图机构的组成与运动简图机构机构是由两个或两个以上具有确定相对运动的构件组成。是由两个或两个以上具有确定相对运动的构件组成。一、一、机构的组成及相关概念机构的组成及相关概念第一节 机构的组成与运动简图机构是由两个或两个以上具有确定 如果组成机构的所有构件都在同一平面或平行平面中如果组成机构的所有构件都在同一平面或平行平面中运动，则称该机构为运动，则称该机构为平面机构平面机构。如果组成机构的所有构件都在同一平面或平行平面中运机构中的构件有三类：机构中的构件有三类：n机机 架：架：机构中的固定构件；一般机架相对地面固定不动；机构中的固定构件；一般机架相对地面固定不动；n原动件：原动件：按给定的运动规律独立运动的构件；按给定的运动规律独立运动的构件；n从动件：从动件：机构中其余活动构件。机构中其余活动构件。机构中的构件有三类：机构是具有确定相对运动多个构件的组合，构件之间机构是具有确定相对运动多个构件的组合，构件之间需要传递运动和动力，所以各构件之间必须用一定的方式需要传递运动和动力，所以各构件之间必须用一定的方式联接起来，并且具有确定的相对运动。联接起来，并且具有确定的相对运动。二、运动副及其分类二、运动副及其分类 两构件之间直接接触两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的并能产生一定相对运动的联接称为联接称为运动副运动副。运动副限制了两运动副限制了两构件间某些独立的运动，构件间某些独立的运动，这种限制构件独立运动的这种限制构件独立运动的作用称为作用称为约束。约束。机构是具有确定相对运动多个构件的组合，构件之间需自由度和运动副约束自由度和运动副约束自由度自由度：构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目。：构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目。每个作平面运动的构件，在每个作平面运动的构件，在自由状态下都具有自由状态下都具有3 3个自由度个自由度。每增加一个约束条件，就会失一个自由度。每增加一个约束条件，就会失一个自由度。自由度和运动副约束自由度：构件相对于参考系具有的独立运动参数a)固定铰链固定铰链自由度和运动副自由度和运动副按两构件接触情况，常分为按两构件接触情况，常分为低副、高副低副、高副两大类。两大类。1 1、低副、低副 两构件以面接触而形成的运动副。两构件以面接触而形成的运动副。(1)(1)转动副转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。固定铰链动画固定铰链动画a)固定铰链自由度和运动副按两构件接触情况，常分为低副、高副b)活动活动铰链铰链b)活动铰链(2)(2)移动副移动副：只允许两构件作相对移动。：只允许两构件作相对移动。移动副移动副(2)移动副：只允许两构件作相对移动。移动副2.2.高副高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。两构件以点或线接触而构成的运动副。凸轮副凸轮副2.高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。凸轮副齿轮副齿轮副齿轮副空间运动副空间运动副 两构件之间的相对运动均为空间运动，则称两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。为空间运动副。螺旋副螺旋副球面副球面副空间运动副 两构件之间的相对运动均为空间运动，三、平面机构的运动简图三、平面机构的运动简图 运动副及构件的表示方法运动副及构件的表示方法1.1.构件构件构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。三、平面机构的运动简图 运动副及构件的表示方法1.构件构件均2.2.转动副转动副构件组成转动副时构件组成转动副时图面垂直于回转轴线时用图图面垂直于回转轴线时用图a a表示；表示；图面不垂直于回转轴线时用图图面不垂直于回转轴线时用图b b表示。表示。表示转动副的圆圈，其圆心必须与回转轴线重合。表示转动副的圆圈，其圆心必须与回转轴线重合。一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或在其内画上斜线。或在其内画上斜线。2.转动副构件组成转动副时3.3.移动副移动副两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。3.移动副两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。4.4.平面高副平面高副 两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。4.平面高副 两构件组成平面高副时，其运动简图机械系统的运动简图设计的步骤机械系统的运动简图设计的步骤 1 1）分析机构，观察相对运动；）分析机构，观察相对运动；2 2）找出所有的构件与运动副；）找出所有的构件与运动副；3 3）选择合理的位置，即能充分反映机构的特性；）选择合理的位置，即能充分反映机构的特性；4 4）确定比例尺；）确定比例尺；5 5）用规定的符号和线条绘制成图。（从原动件开）用规定的符号和线条绘制成图。（从原动件开始画）始画）机械系统的运动简图设计的步骤 1）分析机构，观察相对运动；例例 试绘制内燃机的机构运动简图试绘制内燃机的机构运动简图进气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气混合物进入气缸。压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，汽油与空气混合物被压缩。把机械能转化成内能。做功冲程：压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。四个冲程中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是靠做功冲程的惯性完成的。把内能转化成机械能。排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。内燃机的机构主要包括连杆机构、齿轮机构、凸轮机构。内燃机动画内燃机动画例 试绘制内燃机的机构运动简图进气冲程：进气门打开，排气门解：解：1）分析机构，分析机构，观察相对运动观察相对运动 2）找出所有的找出所有的构件与运动副构件与运动副 3 3）选择合理的位）选择合理的位置，即能充分反映机置，即能充分反映机构的特性构的特性 4 4）确定比例尺）确定比例尺5 5）用规定的符号和线条绘制成图。）用规定的符号和线条绘制成图。解：1）分析机构，观察相对运动 2）找出所有的构件机械基础第一节机构的组成与运动简图讲义课件练练习习：根根据据颚颚式式碎碎矿矿机机运运动动简简图图，在在原原理理图图中中找找出出2 2、3 3、4 4、5 5的对应构件的对应构件。颚式碎矿机颚式碎矿机练习：根据颚式碎矿机运动简图，在原理图中找出2、3、4、5的四、机构具有确定运动的条件四、机构具有确定运动的条件（一）自由度和约束（一）自由度和约束 自由度是衡量构件具有独立运动的物理量。自由度是衡量构件具有独立运动的物理量。每个作平面运动的构件，在自由状态时都每个作平面运动的构件，在自由状态时都具有具有3 3个自由度。个自由度。四、机构具有确定运动的条件（一）自由度和约束 自由度 低副：低副：a.a.面接触；面接触；b.b.有一个自由度有一个自由度，转动或移，转动或移动。动。（约束了二个自由度约束了二个自由度）每组成一个低副时，就引入了每组成一个低副时，就引入了2 2个约束条件，失去了个约束条件，失去了2 2个自由度。个自由度。低副：a.面接触；每组成一个低副时，就引入了2个 高副：高副：a.a.点或线接触；点或线接触；b.b.有两个自由度有两个自由度，转动，转动 +移动。移动。（约束了一个自由度约束了一个自由度）每组成一个高副，就引入了每组成一个高副，就引入了1 1个约束条件，失去了个约束条件，失去了1 1个自由度。个自由度。高副：a.点或线接触；每组成一个高副，就引入了1（二）机构具有确定相对运动的条件（二）机构具有确定相对运动的条件平面机构具有确定运动的条件：平面机构具有确定运动的条件：机构原动件个数应等于机构的自由度数目。机构原动件个数应等于机构的自由度数目。有两个自由度有两个自由度的五杆机构的五杆机构（二）机构具有确定相对运动的条件平面机构具有确定运动的条件：有一个自由有一个自由度的曲柄滑度的曲柄滑块机构块机构有一个自由度的曲柄滑块机构 原动件数自由度数，机构无确定运动原动件数自由度数，机构无确定运动 有两个自由度有两个自由度的五杆机构的五杆机构 原动件数自由度数，机构无确定运动 有两个自由度的五杆机构 原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏 如果如果给这个机构再增加一个原动件，如使给这个机构再增加一个原动件，如使槽轮槽轮顺时针转动，结果会怎样？顺时针转动，结果会怎样？原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏 如果给这个1 1、机械是、机械是 和和 的总称。的总称。2 2、是机器运动的单元；是机器运动的单元；是机器的制造是机器的制造单元。单元。3 3、两构件通过、两构件通过 接触组成的运动副称为低副，低接触组成的运动副称为低副，低副又分为副又分为 副和副和 副两种。副两种。4 4、两构件通过点或线接触的运动副叫作、两构件通过点或线接触的运动副叫作 。课堂练习课堂练习面面移动移动转动转动高副高副机器机器机构机构构件构件零件零件一、填空一、填空1、机械是 和 的 二、二、选择题选择题 （1）一个作平面运动的自由构件具有）一个作平面运动的自由构件具有 自由度。自由度。(A)一个；一个；(B)二个；二个；(C)三个；三个；(D)四个。四个。（2）平面机构中的高副所引入的约束数目为）平面机构中的高副所引入的约束数目为 。(A)一个；一个；(B)二个；二个；(C)三个；三个；(D)四个。四个。（3）平面机构中的低副所保留的自由度数目为）平面机构中的低副所保留的自由度数目为 。(A)一个；一个；(B)二个；二个；(C)三个；三个；(D)四个。四个。CAA课堂练习课堂练习 二、选择题CAA课堂练习 三、三、问答题问答题 （1 1）机器与机构的主要区别是什么？）机器与机构的主要区别是什么？机器是由各种机构所组成，可以完成能量的转换。机器是由各种机构所组成，可以完成能量的转换。而机构是由多种构件组成，仅仅是起着运动的传递和运动形而机构是由多种构件组成，仅仅是起着运动的传递和运动形成的转换的作用。成的转换的作用。课堂练习课堂练习 三、问答题课堂练习 三、三、问答题问答题 （2 2）何谓运动副？何谓高副和低副？每种运动副各）何谓运动副？何谓高副和低副？每种运动副各引入几个约束？引入几个约束？两个构件间的可动连接称为运动副。两个构件间的可动连接称为运动副。两构件通过点或线接触而构成的运动副称为高副；高两构件通过点或线接触而构成的运动副称为高副；高副引入一个约束。副引入一个约束。两构件通过面与面接触而构成的运动副称为低副；低两构件通过面与面接触而构成的运动副称为低副；低副引入两个约束。副引入两个约束。课堂练习课堂练习 三、问答题课堂练习 三、三、问答题问答题 （3 3）机构具确定运动的条件是什么？）机构具确定运动的条件是什么？机构原动件个数应等于机构的自由度数目。机构原动件个数应等于机构的自由度数目。课堂练习课堂练习 三、问答题课堂练习 P.95 1-1、2-2、2-5、3-1作作 业业 P.95 作 业人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。人有了知识，就会具备各种分析能力，机械基础第一节机构的组成与运动简图讲义课件