平面机构运动简

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1、课 程 的 内 容 常 用 机 构 和 通 用 零 部 件 的 工 作 原 理 ， 运 动 特 点 、 结 构 特 点 、基 本 的 设 计 理 论 和 计 算 方 法 。课 程 的 性 质 性 质 ： 专 业 技 术 基 础 课 作 用 ： 承 上 启 下 特 点 ： 科 学 性 ， 综 合 性 ， 实 践 性课 程 的 任 务1.了 解 常 用 机 构 的 结 构 ， 运 动 特 性 ， 初 步 具 有 分 析 和 设 计 常 用 机构 的 能 力 。 2.掌 握 通 用 零 件 的 工 作 原 理 、 结 构 特 点 、 设 计 计 算 和 维 护 等 知 识 。并 初 步 具 有 设

2、计 简 单 机 械 传 动 装 置 的 能 力 。 3. 具 有 运 用 标 准 ， 规 范 ， 手 册 ， 查 阅 相 关 技 术 资 料 能 力 。4.获 得 本 学 科 实 验 技 能 的 初 步 训 练 。5.通 过 本 课 程 的 学 习 为 后 续 专 业 课 程 打 好 基 础 。 4.平 面 机 构 具 有 确 定 相 对 运 动 的 条 件3.平 面 机 构 运 动 简 图 及 绘 制 画 法2.平 面 机 构 自 由 度 及 其 计 算1.平 面 机 构 的 组 成 蜗 杆 传 动 曲 柄 滑 块 机 构： 各 构 件 不 完 全 在 同 一 平 面 或 相 互 平 行 的

3、 平 面 内 运 动 动 画 演 示 ： 机 构 中 的 （ 最 小 ） 运 动 单 元 ; 由 一 个 或 若 干 个 零 件 刚 性 联 接 而 成 当 这 些 构 件 之 间以 一 定 的 方 式 联 接 起来 成 为 机 构 时 ， 各 个构 件 不 再 是 自 由 构 件 。两 相 互 接 触 的 构 件 间只 能 作 一 定 的 相 对 运动 ， 自 由 度 减 少 。 这种 对 构 件 独 立 运 动 所施 加 的 限 制 称 为 约 束 。 一 个 作 平 面 运 动 的 自 由 构 件 有 三 个 独 立 运 动 的 可 能 性 。 构 件 所具 有 的 这 种 独 立 运

4、动 的 数 目 称 为 构 件 的 自 由 度 。 所 以 一 个 作 平 面 运动 的 自 由 构 件 有 自 由 度 ,二 、 自 由 度 6个作 空 间 运 动 的 自 由 构 件 有 自 由 度 。3个 （ 一 ） 低 副 两 构 件 通 过 面 接 触 而 构 成 的 运 动 副 称 为 低 副 。根 据 两 构 件 间 的 相 对 运 动 形 式 ， 低 副 又 可 分 为 转 动 副 和 移 动 副 。限 制 两 个 自 由 度 ： （ 两 个 移 动 ）保 留 一 个 自 由 度 （ 转 动 ）概 念 ： 两 构 件 直 接 接 触 又 存 在 一 定 相 对 运 动 的 可

5、动 联 接 。类 型 ： 低 副 和 高 副1.转 动 副 （ 或 铰 链 ） 两 构 件 只 能 在 一 个 平 面 内 作 相 对 转 动 2.移 动 副 两 构 件 只 能 沿 某 一 方 向 线 作 相 对 移 动 的 运 动 副 称 为 移 动 副 。 限 制 两 个 自 由 度 ： （ 一 个 移 动 ， 一 个 转 动 ） 保 留 一 个 自 由 度 （ 移 动 ） （ 二 ） 高 副 两 构 件 通 过 点 或 线 接 触 组 成 的 运 动 副 称 为 高 副 。 限 制 一 个 自 由 度 ： （ 一 个 移 动 ）保 留 两 个 自 由 度 （ 一 个 移 动 ， 一 个

6、 转 动 ） 机 构 示 意 图 ： 只 需 表 明 机 构 运 动 传 递 情 况 和 构 造 特 征 ， 不 必 按严 格 比 例 所 画 的 图 形1、 机 构 运 动 简 图 ： 简 明 表 示 机 构 中 各 构 件 之 间 相 对 运 动 关 系 的 图 形 。运 动 副 的 类 型 、 数 目 、 相 对 位 置 、 构 件 数 目构 件 外 形 、 截 面 尺 寸 、 组 成 构 件 的 零 件 数 目 、运 动 副 的 具 体 构 造和 运 动 有 关 的 ：和 运 动 无 关 的 ： 用 简 单 线 条 表 示 构 件 规 定 符 号 代 表 运 动 副 按 比 例 定 出

7、 运 动 副 的 相 对 位 置 与 原 机 械 具 有 完 全 相 同 的 运 动 特 性基 本 要 求 ： （ 1） 构 件 （ 杆 ） ：2、 常 用 构 件 和 运 动 副 的 表 示 方 法 ： 12 2 1 21 1 221 21 2 1 21 2 1 21 2（ 2） 运 动 副 的 符 号转 动 副 ：移 动 副 ： 21 12凸 轮 副 ：齿 轮 副 ： 常 用 构 件 和 运 动 副 的 表 示 方 法 3、 绘 制 机 构 运 动 简 图 的 步 骤 l 实 际 作 图 尺 寸 m尺 寸 (mm)1） 分 析 机 构 ， 观 察 相 对 运 动 ， 数 清 所 有 构 件

8、 的 数 目 ；2） 确 定 所 有 运 动 副 的 类 型 和 数 目 ， 测 量 各 运 动 副 之 间 位 置 ；3） 选 择 合 理 的 位 置 （ 即 能 充 分 反 映 机 构 的 特 性 ） ， 确 定 视 图 方 向 ；4） 确 定 比 例 ；5） 用 规 定 的 符 号 和 线 条 绘 制 成 简 图 。 （ 从 原 动 件 开 始 画 )） 原 动 件 用 箭 头 标 出 运 动 方 向分 清 原 动 件 、 机 架 和 从 动 件 (或 者 mm/mm) 例 ： 试 绘 制 内 燃 机 的 机 构 运 动 简 图 A BCE FD G 偏 心 轮 机 构绘制运动副时注意事

9、项1)绘 制 转 动 副 时 ， 转 动副 的 位 置 是 关 键 ： 代 表转 动 副 小 圆 的 圆 心 必 须与 回 转 中 心 重 合 ； 两 个转 动 副 中 心 连 线 的 长 度一 定 要 精 确 。 偏 心 轮 和 圆 弧 形 滑 块 是 转动 副 的 特 殊 形 式 。 它 们 的绘 制 是 易 错 点 。 绘 制 时 关键 是 要 找 出 相 对 转 动 中 心 。 2)绘 制 移 动 副 时 ， 导 路 的 方 向 和 位 置 是 关 键 。 必 须 注意 ： 代 表 移 动 副 的 滑 块 ， 其 导 路 的 方 向 必 须 与 相 对移 动 的 方 向 一 致 ； 转

10、 动 副 到 移 动 副 导 路 间 的 距 离 要精 确 。 :1. 分 析 机 构 的 组 成 及 运 动 情 况 ， 确 定 机 构 中 的 机 架 、 原 动 部分 、 传 动 部 分 和 执 行 部 分 ， 以 确 定 运 动 副 的 数 目 。2. 循 着 运 动 传 递 的 路 线 ， 逐 一 分 析 每 两 个 构 件 间 相 对 运 动 的性 质 ， 确 定 运 动 副 的 类 型 和 数 目 ;3. 恰 当 地 选 择 投 影 面 ： 一 般 选 择 与 机 械 的 多 数 构 件 的 运 动 平面 相 平 行 的 平 面 作 为 投 影 面 。4. 选 择 适 当 的 比

11、 例 尺 , 定 出 各 运 动 副 之 间 的 相 对 位 置 ， 用 规定 的 简 单 线 条 和 各 种 运 动 副 符 号 , 将 机 构 运 动 简 图 画 出 来 。小 结 ： 一 、 平 面 机 构 的 自 由 度 计 算机 构 的 自 由 度 ： 机 构 中 活 动 构 件 相 对 于 机 架 所 具 有 的 独 立 运动 的 数 目 。 （ 与 构 件 数 目 ， 运 动 副 的 类 型 和 数 目 有 关 ）联 接 前 ， 总 自 由 度 ： 3n联 接 后 ， 引 入 的 总 约 束 数 ： 2pl+phF=3n - ( 2p l + ph ) =3n - 2pl - p

12、h 1 2 34F =3n 2pl ph = 3 2 3 4 0= 1 1 2 3 45F =3n 2pl ph = 3 2 4 5 0= 2 F =3n 2pl ph = 3 2 2 2 1= 1B CAF =3n 2pl ph = 3 2 3 4 0 = 1 F =3n 2p l ph = 3 2 4 5 1 = 1 F=3n- 2PL-Ph=3 6-2 8-1=1解 ： n=6,PL=8,Ph=1 二 、 平 面 机 构 具 有 确 定 相 对 运 动 的 条 件 机 构 要 能 运 动 ， 它 的 自 由 度 必 须 大 于 零 。 机 构 的 自 由 度 表 明 机构 具 有 的 独

13、 立 运 动 数 。 由 于 每 一 个 原 动 件 只 可 从 外 界 接 受 一 个 独 立运 动 规 律 （ 如 内 燃 机 的 活 塞 具 有 一 个 独 立 的 移 动 ） 因 此 ： 当 机 构 的 自 由 度 为 1时 ， 只 需 有 一 个 原 动 件 ； 当 机 构 的 自 由 度 为 2时 ， 则 需 有 2个 原 动 件 。 F =3n 2pl ph = 3 4 2 5 0= 2 F =3n 2pl ph = 3 3 2 5 0= -1 F =3n 2pl ph = 3 2 2 3 0=0 B CA B CAD E A EB C D F 0， 构 件 间 无 相 对 运

14、动 ， 不 成 为 机 构 。F0, 原 动 件 数 =F， 运 动 确 定原 动 件 数 F， 机 构 破 坏 1 2 3 45A EB C C D D 1 42 341 1故 机 构 具 有 确 定 相 对 运 动 的 必 要 条 件 是 ：原 动 件 数 目 应 等 于 机 构 的 自 由 度 数 目 。 缝 纫 机 刺 布 机 构 油 泵 F=3n- 2PL-Ph =3*5-2*6-0 =3 F=3n- 2PL-Ph =3*5-2*7-0 =11.复 合 铰 链 ： 两 个 以 上 个 构 件 在 同 一 条 轴 线 上 形 成 的 转 动 副 。由 K个 构 件 组 成 的 复 合

15、铰 链 包 含 的 转 动 副 数 目 应 为 （ K-1） 个 。 31 21 2 3 F=3n- 2PL-Ph =3*3-2*3-1 =2 F=3n- 2PL-Ph =3*2-2*2-1 =12、 局 部 自 由 度 在 机 构 中 ， 某 些 构 件 具 有 不 影 响 其 它 构 件 运 动 的 自 由 度局 部 自 由 度 经 常 发 生 的 场合 ：滑 动 摩 擦 变 为 滚 动 摩 擦 时添 加 的 滚 子 、 轴 承 中 的 滚珠解 决 的 方 法 ：计 算 机 构 自 由 度 时 ， 设 想将 滚 子 与 安 装 滚 子 的 构 件固 结 在 一 起 ， 视 作 一 个 构件

16、 排 除 3、 虚 约 束 重 复 而 不 起 独 立 限 制 作 用 的 约 束 称 为 虚 约 束 。 计 算 机 构 的 自 由 度 时 ， 虚 约 束 应 除 去 不 计 。 排 除 123 123F 3n 2PL PH 3 2 2 2 1 1 讨 论 ： 两 构 件 构 成 多 个 导 路 平 行 的 移 动 副F=3n- 2PL-Ph =3*3-2*5-0 =-1 F=3n- 2PL-Ph =3*3-2*4-0 =1例 子 分 析 ： F 3n 2PL PH 3 2 3 4 0F 3n 2PL PH 3 2 4 6 0 0NM 错 对 1F 3n 2PL PH 3 2 3 4 0

17、1 BA C(C2,C3) D1 23 4F 3n 2PL PH 3 2 3 4 0 1 F 3n 2PL PH 3 2 3 3 2 1 12 345 12 3 C处 为 复 合 铰 链 ,计 算 时 为 （ 3-1)=2个 铰 链 ；E、 E为 虚 约 束 应 去 掉 一 个 ；F处 为 局 部 自 由 度 应 去 掉 。例 子 分 析 ： =37-2 9-1=2F=3n-2PL-PHEE FC C处 为 复 合 铰 链 ,计 算 时 为 （ 3-1)=2个 铰 链 ；D处 为 虚 约 束 应 去 掉 ；B处 为 局 部 自 由 度 应 去 掉 。2和 3为 一 个 构 件 。F=3n-2P

18、L-PH CB D=39-2 12-2=1 F =3n 2pl ph = 3 5 2 7 0=1 F =3n 2pl ph = 33 2 4 0=1 n=2,PL=3F=0n=3,PL=4, F=1 减 少 一 个 约 束增 加 一 个 自 由 度n=2 , PL=2, PH=1 F=1例 ： 图 示 为 一 简 易 冲 床 的 设 计 图 。 试 分 析 设 计 方 案 是 否 合 理 。如 不 合 理 ， 则 绘 出 修 改 后 的 机 构 运 动 简 图 。 1 判 定 机 构 的 运 动 设 计 方 案 是 否 合 理2 判 定 机 构 运 动 简 图 是 否 正 确u 修 改 设 计 方 案 （ 1） F=0:增 加 一 构 件 带 进 2个 平 面 低 副 （ 2） F原 动 件 数 目 ： 增 加 一 构 件 带 进 2个 平 面 低 副 或 增 加 原 动 件 数 目四 、 计 算 平 面 机 构 自 由 度 的 实 用 意 义