机械设计机构简图.pptx

项目项目2：绘制：绘制颚式破碎机颚式破碎机的机构运动简图。的机构运动简图。第1页/共64页3-2 3-2 运动副运动副定义：机构中各个构件之间必须有确定的相对运动，因此，构件的连接既要使两个构件直接接触，又能产生一定的相对活动，这种使两个构件直接接触并能产生一定的相对运动的连接称为运动副。要点：a）两个构件 b）直接接触 c）有相对运动 三个条件缺一不可。我们引入一个新概念：第2页/共64页运动副：使两个构件直接接触并能产生一定的相对运动的连接。构件上参与接触的部分是：点、线、面。第3页/共64页3-2 运动副按其接触形式分：低副-面接触的运动副。高副-点或线接触的运动副转动副（回转副或铰链）移动副第4页/共64页运动链与机构运动链与机构运动链：多个构件用运动副联接构成的系统。开式链：运动链的各构件不构成首尾封闭的系统。闭式链：运动链的各构件构成了首尾封闭的系统。机构：各构件间具有确定相对运动的运动链第5页/共64页构件的分类构件的分类机架：机构中的固定构件；一般机架相对地面固定不动。如机床床身、车辆底盘、飞机机身等。原动件：按给定已知运动规律独立运动的构件；给机构提供原动力。从动件：机构中其余活动构件。其运动规律决定于原动件的运动规律和机构的结构和构件的尺寸。机构=机架+原动件+从动件1个1个或几个若干第6页/共64页3-3 平面机构的运动简图 机构运动简图与机械结构图的区别？如何画机构简图？第7页/共64页3-2 平面机构的运动简图运动简图的定义：用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构特征的简图。运动简图的内容：构件数目、运动副的数目和类型、构件联接关系、与运动有关的尺寸、主动件及运动特性。运动简图的作用：表示机构的结构和运动情况；机构运动分析和动力分析的依据。第8页/共64页（GB4460-GB4460-8484）第9页/共64页高副符号第10页/共64页第11页/共64页第12页/共64页第13页/共64页第三章第三章 平面机构的结构分析平面机构的结构分析3-2 平面机构的运动简图运动简图的定义、内容、作用运动简图中运动副、一般构件、常用机构的表示方法绘制机构运动简图的步骤绘制机构运动简图的步骤1）分清机架、主动件；2）循着运动传递的路线；3）能充分反映机构的特性；4）确定比例尺，用规定的符号和线条绘制。第14页/共64页 【例例3-1】绘制图0-1所示内燃机的机构运动简图。解解 内内燃燃机机是是由由活活塞塞2 2、连连杆杆5 5、曲曲轴轴6 6与气缸体与气缸体1 1组成的组成的曲柄滑块机构曲柄滑块机构；同同曲曲轴轴固固联联的的齿齿轮轮1010，同同凸凸轮轮轴轴7 7固固联联的齿轮的齿轮9 9与气虹体组成的与气虹体组成的齿轮机构齿轮机构；凸凸轮轮7 7、进进气气阀阀顶顶杆杆8 8与与气气缸缸体体组组成成的的凸轮机构凸轮机构。气缸体气缸体1 1作为固定件，是作为固定件，是机架机架；燃燃气气推推动动下下的的活活塞塞2 2是是原原动动件件；其其余余构件都是构件都是从动件从动件。256110978第15页/共64页 【例例3-1】绘制图0-1所示内燃机的机构运动简图。各各构件构件之间的联接方式如下：之间的联接方式如下：9 9和和1010齿轮啮合，齿轮啮合，构成构成高副高副；推杆推杆8 8和气缸体和气缸体1 1之间构成之间构成移动副移动副；活塞活塞2 2和气缸体和气缸体1 1之间构成之间构成移动副移动副。凸轮凸轮7 7（齿轮（齿轮9 9）和气缸体）和气缸体构成构成转动副转动副；凸轮凸轮7 7和推杆和推杆8 8之间构成之间构成高副高副；曲曲轴轴（齿齿轮轮1010）和和气气缸缸体体1 1之之间间构构成成转动副转动副；256110978第16页/共64页活塞连杆组气环气环油环油环活塞销活塞销活塞活塞连杆体连杆体连杆螺栓连杆螺栓连杆轴瓦连杆轴瓦连杆盖连杆盖活塞活塞2 2和连杆和连杆5 5小头，小头，连杆连杆5 5和曲轴和曲轴6 6，构成，构成转动副转动副。第17页/共64页256110978第18页/共64页 当曲轴当曲轴2 2绕其轴心绕其轴心O O连续转动时，动颚板连续转动时，动颚板3 3作往作往复摆动，从而将处于动颚板复摆动，从而将处于动颚板3 3和固定颚板和固定颚板6 6之间的矿之间的矿石轧碎。试绘制此碎矿机的机构运动简图。石轧碎。试绘制此碎矿机的机构运动简图。解：（1）运动分析 此碎矿机由原动件曲轴3、动颚板4、摆杆5、机架7等4个构件组成，固定颚板6 是固定安装在机架上的。（2）曲轴3于机架7在A点构成转动副（即飞轮的回转中心）；曲轴3与动颚板4也构成转动副，其轴心在B点（即动颚板绕曲轴的回转几何中心）；摆杆5分别与动颚板4和机架7在C、D两点构成转动副。（3）其运动传递为：电机、皮带、曲轴、动颚板、摆杆。所以，其机构原动件为曲轴，从动件为摆杆、构件3、机架5共同构成曲柄摇杆机构。（4）按图量取尺寸，选取合适的比例尺，确定A、B、C、D四个转动副的位置，即可绘制出机构运动简图。最后标出原动件的转动方向。由图量取AB=3mm，BC=25mm，CD=14mm，AD=22mm.第19页/共64页低副构件的表示方法低副构件的表示方法 注意：画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。注意：画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。第20页/共64页可以组成三个回转副的构件 第21页/共64页绘制机构运动简图的要点：分析机构运动，找出机架、原动件与从动件。从原动件开始，按照运动的传递顺序，分析各构件之间相对运动的性质，确定活动构件数目、运动副的类型和数目。合理选择视图平面，应选择能较好表示运动关系的平面为视图平面。选择合适的比例，L=实际长度图示长度 按比例定出各运动副之间的相对位置，用规定符号绘制机构运动简图。各转动中心标以大写的英文字母，各构件标阿拉伯字母，机构的原动件以箭头标明。第22页/共64页第23页/共64页第24页/共64页抽油机抽油机第25页/共64页机械设计的一般程序市场调研可行性研究试制、试验小批生产试销投产阶段目标设计任务书 定出最佳方案 装配图零件图 样机评价 考核工艺性 产品 及其它技术文件 改进 收集用户意见 销售技术设计原理方案设计1、产品规划、产品规划2、方案设计、方案设计 3、技术设计、技术设计 4、制造及试验、制造及试验平面机构的结构分析能力目标：1、将具体的机械抽象成简单的运动学模型运动简图2、判定机构是否具有确定的运动自由度计算第26页/共64页第三章第三章 平面机构的结构分析平面机构的结构分析构件的自由度：构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目。自由度和运动副约束自由度和运动副约束无约束下一个构件的平面运动有三个自由度。运动副约束：两个构件以运动副连接后，相对运动受到的限制。第27页/共64页回转副2个约束1个自由度移动副2个约束1个自由度第28页/共64页高副1个约束2个自由度第29页/共64页第三章第三章 平面机构的结构分析平面机构的结构分析3-3 平面机构的自由度一、机构具有确定运动的条件 因为一个原动件只能提供一个独立运动参数，所以，机构的自由度数等于机构的原动件数，既机构有多少个自由度，就应该给机构多少个原动件。自由度=原动件数二、计算机构自由度 （设n个活动构件，PL个低副，PH个高副）F=3n-2PL-PH第30页/共64页12346545ABCD n=5 pL=6 ph=2 F=3n-(2pL+ph)=1AABCDEE原动件数=机构自由度第31页/共64页 四杆机构的自由度计算n=3 pL=4 ph=0 F=3n-(2pL+ph)=1原动件数=机构自由度第32页/共64页例 二杆机构的自由度计算n=1 pL=1 ph=0 F=3n-(2pL+ph)=1三杆自由度计算n=2 pL=3 ph=0 F=3n-(2pL+ph)=0原动件数=机构自由度（F=0，不是机构是刚性桁架）第33页/共64页凸轮机构自由度计算n=2 pL=2 ph=1F=3n-(2pL+ph)=1四杆机构的自由度计算n=3 pL=4 ph=0 F=3n-(2pL+ph)=1原动件数=机构自由度第34页/共64页原原动动件件数数 机机构构自自由由度度数数，机机构运动不确定（任意乱动）构运动不确定（任意乱动）铰链五杆机构n=4 pL=5 ph=0F=3n-(2pL+ph)=2五杆机构2个原动件第35页/共64页小结：运动链的自由度F 与原动件数目的关系：自由度F0 结构（不是机构）自由度F0 时，F原动件数目(运动不相容，破坏了机构)F=原动件数目（运动确定)F原动件数目（运动不确定)机构具有确定运动的条件是：机构的自由度数等于机构的原动件数，既机构有多少个自由度，就应该给机构多少个原动件。第36页/共64页三、计算机构自由度时应注意的问题三、计算机构自由度时应注意的问题 第37页/共64页三、计算机构自由度时应注意的问题三、计算机构自由度时应注意的问题 1复合铰链 三个或三个以上构件在同一处构成共轴线转动副的铰链，我们称为复合铰链。若有m个构件组成复合铰链，则复合铰链处的转动副数应为（m-1）个。2个低副第38页/共64页三、计算机构自由度时应注意的问题三、计算机构自由度时应注意的问题 第39页/共64页2 2局部自由度局部自由度 机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运动的自由度，同时与输出运动无关的自由度我们称为局部自由度。滚子作用：滑动摩擦 滚动摩擦三、计算机构自由度时应注意的问题 左图：n=2，PL=2，Ph1，F=3x2-2x2-1=1如右图凸轮机构认为：n=3，PL=3，Ph1，F=3x3-2x3-1=2，是错误的。第40页/共64页2 2局部自由度局部自由度 对于含有局部自由度的机构在计算自由度时，不考虑局部自由度。局部自由度，“焊死”处理三、计算机构自由度时应注意的问题 第41页/共64页（3 3）虚约束：）虚约束：在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。平行四边形机构平行四边形机构在计算机构自由度时应将虚约束去除。第42页/共64页平行四边形机构平行四边形机构第43页/共64页3 3、虚约束：、虚约束：虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，虚约束消除平行四边形运动不确定性第44页/共64页3 3、虚约束：、虚约束：虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，（2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件和运动副连接会带进虚约束。n=3 pL=4 ph=0F=3n-(2pl+ph)=1第45页/共64页第46页/共64页3 3、虚约束：、虚约束：虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，（2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件和运动副连接会带进虚约束。（3）两构件组成多个移动方向一致的运动副第47页/共64页3 3、虚约束：、虚约束：虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，（2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件和运动副连接会带进虚约束。（3）两构件组成多个移动方向一致的运动副 或两构件组成多个轴线重合的移动副虚约束增强支承刚度第48页/共64页虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，（2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件和运动副连接会带进虚约束。（3）两构件组成多个移动方向一致的运动副 或两构件组成多个轴线重合的移动副（4）与运动无关的对称部分，如多个行星轮虚约束改善受力第49页/共64页第50页/共64页平面机构的自由度要点计算机构自由度F=3n-2PL-PH （设n个活动构件，PL个低副，PH个高副）机构具有确定运动的条件是：原动件数=机构自由度1、若有m个构件组成复合铰链，2、不考虑局部自由度。（凸轮滚子及推杆弹簧）则复合铰链处的转动副数为（m-1）个。计算机构自由度时应注意的问题:第51页/共64页平面机构的自由度要点计算机构自由度时应注意的问题:3、在计算机构自由度时应将虚约束去除：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，（2）两构件某两点间的距离始终不变，（3）两构件组成多个移动方向一致的运动副或两构件组成多个轴线重合的移动副（4）与运动无关的对称部分第52页/共64页（移动导杆机构）（移动导杆机构）3.5第53页/共64页3.6第54页/共64页曲柄移动导杆机构3.7第55页/共64页3.8第56页/共64页3.8第57页/共64页3.9第58页/共64页3.10第59页/共64页补充练习补充练习第60页/共64页补充练习补充练习第61页/共64页补充练习补充练习第62页/共64页第63页/共64页感谢您的观看。第64页/共64页