中职 汽车机械基础（第2版）07-1、2 概述、机构的自由度 电子课件 .ppt

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1、中职 汽车机械基础（第2版）07-1、2 概述、机构的自由度 电子课件 高教版中职 汽车机械基础（第2版）07-1、2 概述、机构的自由度 电子课件 高教版7 7 7 71 1 1 1 概述概述概述概述 人类通过长期的生产实践,创造和发展了机器,常见的机器有汽车、拖拉机、机床、内燃机等等。机器的类型很多,用途也各不相同,但可以发现它们都有共同的特征。例如图所示单缸四冲程内燃机,其中活塞2、连杆3、曲轴4和缸体（连同机架）1组成主体部分，缸内燃烧的气体膨胀，推动活塞下行，通过连杆使得曲轴转动并将动力输出；凸轮轴6、进排气阀推杆5和机架组成进排气的控制部分，凸轮轴转动，使得气阀按时启闭，分别控制进

2、气和排气；凸轮轴上的齿轮7、曲轴上的齿轮8和机架组成传动部分，曲轴转动，通过齿轮将运动传给凸轮轴。上述三个部分相互配合，共同保证整个内燃机协调地工作。7 7 7 71 1 1 1 概述概述概述概述 通过上述实例可以说明：机机器器是是执执行行机机械械运运动动的的装装置置，用用来来变变换换或或传传递递能能量量等等。机构是由构件用运动副连接起来的系统，该系统有一个构件是机架。机构的作用是传递运动和力，它是机器的主要组成部分。机器和机构，总称为机械。常用机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等等。构件是机构中的运动单元，例如曲轴、连杆、活塞等等。构件可以是单一的整体，如曲轴。但有时为了便于制造、安 装，常

3、由更小的单元装配而成，如连杆这一构件（图7-2）便是由连杆体1、连杆盖4、螺栓2和螺母3装配成的一个整体。连杆体、连杆盖、螺栓、螺母等称为机械零件，可见机械零件是机械中制造的单元，简称为零件。图 7-2 7 7 7 71 1 1 1 概述概述概述概述 图7-3所示为单级圆柱齿轮减速器。它的作用是降低转速，增大转矩。减速器由传递动力的齿轮（传动零件），支持齿轮的轴和轴承（轴系零件），联接箱体和箱盖的螺栓，联接齿轮和轴的键（联接零件）等组成。由于这些零件在各种机械设备中都用到，故称为通用零件。内燃机中的活塞，只是在某些机械设备用到，故称为专用零件。图 7-3 7 7 7 72 2 2 2 机构的自

4、由度机构的自由度机构的自由度机构的自由度 机构是由构件组成的系统，其功用是传递运动和力，所以一般情况下各构件的相对运动是确定的，组成也是有规律的。实际机构的形状很复杂，为了便于分析和讨论，规定用简单符号，将实际机构绘制成机构运动简图。机构按其运动空间分为：（1）平面机构所有构件都在同一平面或平行平面内运动；（2）空间机构各构件不在同一平面或平行平面内运动，如通用机械手等。7 72 21 1 构件的自由度构件的自由度 在图7-4中，构件AB代表一个在平面内自由运动的构件，它有随任意点A沿x方向和y方向移动以及绕A点转动等三个独立运动的可能性。构件作独立运动的可能性，称为构件的自由度。可见，一个在

5、平面内自由运动的构件有三个自由度，它可由图中表示构件位置的三个独立运动的位置参数x、y、来表示。图 7-4 7 7 7 72 2 2 2 机构的自由度机构的自由度机构的自由度机构的自由度 7 72 22 2 运动副和约束运动副和约束 图7-1所示内燃机中，活塞与缸体组成可相对移动的联接；活塞和连杆、连杆和曲轴、曲轴和机架分别组成可相对转动的联接。两构件直接接触，既保持联系又能相对运动的联接，称为运动副。运动副限制了两构件间的某些独立运动的可能性，这种限制构件独立运动的作用称为约束。内燃机中的连杆机构,便是由4个构件(活塞、连杆、曲轴、机架)经4个运动副（移动联接、转动联接）组成的系统。图 7-

6、1 7 7 7 72 2 2 2 机构的自由度机构的自由度机构的自由度机构的自由度7 72 23 3 运动副的分类运动副的分类 平面运动副按两构件接触的几何特征分为低副低副和高副高副。1、低副低副按两构件间相对运动特性分为转动副转动副和移动副移动副。（1）转动副 图7-5a中，构件1与2以圆柱面相接触，由构件2观察，它限制1沿x和y方向的相对移动,形成两个约束，保留绕A轴的一个独立的相对转动，这种运动副，称为转动副或铰链。图7-5b为转动副的符号，小圆中心表示转动轴线位置。图 7-5 7 7 7 72 2 2 2 机构的自由度机构的自由度机构的自由度机构的自由度（2）移动副 图7-6a中，构件

7、1与2以棱柱面相接触，由构件2观察，它限制构件1沿y方向的相对移动，也限制了它相对于构件2的转动,形成两个约束，保留一个独立的沿x方向的相对移动，这种运动副称为移动副。图7-6b为移动副的符号，直线表示移动导路或其中心线位置。转动副和移动副都是面接触，压强低，统称为低副，每个低副有两个约束。图7-67 7 7 72 2 2 2 机构的自由度机构的自由度机构的自由度机构的自由度2、高副 图7-7中，构件1与2为线接触（图a）或点接触（图b）。由构件2观察，它限制构件1沿法线nn方向的移动，形成一个约束，保留沿切线 tt方向独立的相对移动和绕接触线AA（图a）或接触点A（图b）独立的相对转动，因为

8、这类运动副为线或点接触，压强高，故称为高副。高副用两构件在直接接触处的轮廓表示，每个高副有一个约束。图7-77 7 7 72 2 2 2 机构的自由度机构的自由度机构的自由度机构的自由度 对于常见的运动副，GB446084有规定的符号，表7-1为其中规定的齿轮副符号。当组成运动副的构件之一固定时，在该构件上应画斜线，表示为固定件，如图7-5b中画斜线的构件。表7-1 齿轮副符号（摘自GB446084）7 72 2 机构的自由度机构的自由度机构的自由度机构的自由度7 7 7 72 2 2 2 机构的自由度机构的自由度机构的自由度机构的自由度7 72 24 4 构件的分类构件的分类 机构中的构件按作用不同可分为三类：v1 1、机架、机架机架是机构中视作固定不动的构件，它支承着其它可动构件。v2 2、原动件、原动件原动件是机构中接受外部给定运动规律的可动构件。机构通过原动件从外部输入运动，外加驱动力矩也作用于原动件，所以原动件又称输入构件或驱动件。v3 3、从动件、从动件从动件是机构中随原动件运动的可动构件。当从动件输出运动或实现机构功能时,便称为输入构件或执行件。