机构的组成及其具有确切运动的条件优秀课件.ppt

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1、机构的组成及其具有确切运动的条件第1页，本讲稿共22页 机构是由运动副连接且具有确定相对运动的许多构件的组合体。机构是由运动副连接且具有确定相对运动的许多构件的组合体。其其主要功能是传递运动或改变运动的方向、大小和形式。一般机械其其主要功能是传递运动或改变运动的方向、大小和形式。一般机械中的机构，如平面连杆机构、凸轮机构、间歇机构、齿轮机构、带传中的机构，如平面连杆机构、凸轮机构、间歇机构、齿轮机构、带传动机构等称为动机构等称为常用机构常用机构。所有构件构件都在相互平行的的平面内运动的机构称为所有构件构件都在相互平行的的平面内运动的机构称为平面机构平面机构，第2页，本讲稿共22页机构的组成要素

2、及构件类型机构的组成要素及构件类型平面机构的机构运动简图平面机构的机构运动简图平面机构具有确切运动的条件平面机构具有确切运动的条件第3页，本讲稿共22页一、机构的组成要素及构件类型一、机构的组成要素及构件类型组成机构的基本要素是构件和运动副。组成机构的基本要素是构件和运动副。（一）构件（一）构件独立影响机械功能并能独立运动的单元体称为构件。独立影响机械功能并能独立运动的单元体称为构件。（二）运动副（二）运动副1、运动副及构件自由度概念、运动副及构件自由度概念机构是有若干个构件组成的机构是有若干个构件组成的。机构是有若干个构件组成的。机构是有若干个构件组成的。构件之间都以某种方式相互联接。这种使

3、构件之间都以某种方式相互联接。这种使两构件两构件直接接触并能直接接触并能产生产生一定相对运动一定相对运动的连接称为的连接称为运动副运动副。可能出现的独立运动称为构件的可能出现的独立运动称为构件的自由度自由度。一个作平面运动的一个作平面运动的 自由构件自由构件(1、2、3)具具有三个自由度。有三个自由度。一个作空间运动的一个作空间运动的 自由构件具有六个自由度。自由构件具有六个自由度。第4页，本讲稿共22页2、运动副分类、运动副分类运动副的形式很多，但都是通过点、线或面的接触来实现的。按照运动副的形式很多，但都是通过点、线或面的接触来实现的。按照不同的接触特性，通常把运动副分为不同的接触特性，通

4、常把运动副分为低副低副和和高副高副两大类。两大类。低副低副两构件通过面接触组成的运动副称为两构件通过面接触组成的运动副称为低副低副。（具有制造简便、耐磨。（具有制造简便、耐磨损和承载力强等特点）损和承载力强等特点）平面机构中的平面机构中的低副低副有有转动副转动副和和移动副移动副两种。两种。第5页，本讲稿共22页（1）转动副转动副（铰链）（铰链）组成运动副的两构件之间只能绕同一轴线作组成运动副的两构件之间只能绕同一轴线作相对转动。如图相对转动。如图2-2所示。所示。若两构件中有一个是固定的（如图若两构件中有一个是固定的（如图2-2a中的构件中的构件2），则称为），则称为固定固定铰链铰链。若两构件

5、都不是固定的（如图。若两构件都不是固定的（如图2-2b中的构件中的构件1和和2），则称为），则称为活动铰链活动铰链。（2）移动副移动副 组成运动副的两构件只能沿某一轴线作相对移动。组成运动副的两构件只能沿某一轴线作相对移动。图2-2 图2-3 第6页，本讲稿共22页 高副 两构件通过点或线接触组成的 运动副称为高副（1、2、3、）。如图2-4a、b所示的凸轮1与从动件2、齿轮1与齿轮2分别在其接触处A组成高副。组成平面高副的二构件相对运动可以是在平面内的相对转动和沿接触处tt方向的相对移动。图2-4 图2-5在机械中还常采用图2-5a所示的球面副和2-5b所示的螺旋副。为空间运动副。第7页，本

6、讲稿共22页（三）机构及其构件类型和机构的自由度（三）机构及其构件类型和机构的自由度在有若干个构件通过运动副所构成的构件系统中，若将一个构件固在有若干个构件通过运动副所构成的构件系统中，若将一个构件固定，则如果当一个获几个构件按给定的运动规律独立运动时，其他定，则如果当一个获几个构件按给定的运动规律独立运动时，其他构件便随之作确定的运动，那么这个构件系统就成为了机构，可以构件便随之作确定的运动，那么这个构件系统就成为了机构，可以传递运动和力。传递运动和力。机构中的构件按其运动性质可分为三类：机构中的构件按其运动性质可分为三类：（1）固定件固定件（机架）（机架）用来支撑活动构件的构件。在分析机构

7、中活用来支撑活动构件的构件。在分析机构中活动构件的运动时，常以固定件作为参考坐标系。动构件的运动时，常以固定件作为参考坐标系。（2）原动件原动件 是运动规律已知的活动构件。它的运动是由外界输是运动规律已知的活动构件。它的运动是由外界输入的，故又称为入的，故又称为输入构件输入构件。（3）从动件）从动件 是机构中随着原动件运动而运动的其他活动构件。是机构中随着原动件运动而运动的其他活动构件。任何一个机构中任何一个机构中，总有一个构件被相对地看作固定件。在机构，总有一个构件被相对地看作固定件。在机构的活动构件中的活动构件中，必须有一个或几个原动构件，其余都是从动件。，必须有一个或几个原动构件，其余都

8、是从动件。机构中各构件相对于机架的所能有的独立运动的数目称为机构的机构中各构件相对于机架的所能有的独立运动的数目称为机构的自自由度由度。第8页，本讲稿共22页二、平面机构的机构运动简图（一）机构运动简图的定义（一）机构运动简图的定义在研究机构的运动时，可以不考虑那些与运动无关的因素。而在研究机构的运动时，可以不考虑那些与运动无关的因素。而用简单的线条和符号来代表构件和运动副，如表用简单的线条和符号来代表构件和运动副，如表2-1所示。所示。第9页，本讲稿共22页表表2-1 一般构件的表示方法一般构件的表示方法 杆、轴构件杆、轴构件固定构件固定构件同一构件同一构件第10页，本讲稿共22页三副构件三

9、副构件 两副构件两副构件 一般构件的表示方法一般构件的表示方法 第11页，本讲稿共22页常用运动副的符号常用运动副的符号运动副运动副名称名称运动副符号运动副符号两运动构件构成的运动副两运动构件构成的运动副转转动动副副移移动动副副12121212121212121212121212两构件之一为固定时的运动副两构件之一为固定时的运动副122121平平面面运运动动副副第12页，本讲稿共22页平平面面高高副副螺螺旋旋副副21121221211212球球面面副副球球销销副副121212空空间间运运动动副副121212第13页，本讲稿共22页 用简单的线条和符号表示机构各构件间相对运动关系，并按一定的比例

10、确定各运动副的相对位置的图形称为机构运动简图。如图2-6、2-7。2-6 图2-7机构运动简图不仅能表示出机构的传动原理，而且还可以用图解法求出机构上各有关点的运动特性（位移、速度和加速度）。它是一种在分析和设计机构时表示机构的简便而又科学的方法。第14页，本讲稿共22页常用机构运动简图符号常用机构运动简图符号 在在机机架架上上的的电电机机齿齿轮轮齿齿条条传传动动带带传传动动圆圆锥锥齿齿轮轮传传动动第15页，本讲稿共22页链链传传动动圆柱圆柱蜗杆蜗杆蜗轮蜗轮传动传动凸凸轮轮传传动动外啮外啮合圆合圆柱齿柱齿轮传轮传动动第16页，本讲稿共22页机构运动简图应满足的条件机构运动简图应满足的条件：1.

11、构件数目与实际相同构件数目与实际相同 2.运动副的性质、数目与实际相符运动副的性质、数目与实际相符 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 成比例。成比例。棘棘轮轮机机构构内啮内啮合圆合圆柱齿柱齿轮传轮传动动第17页，本讲稿共22页（二）机构运动简图的绘制（二）机构运动简图的绘制绘制机构运动简图的步骤如下：绘制机构运动简图的步骤如下：1、分析机构的工作情况、结构组成和运动吹安迪情况，找出机、分析机构的工作情况、结构组成和运动吹安迪情况，找出机构的机架、原动件及工作执行机构，查明运动传动路线，确定构的机架、原动件及工作执行机构，查明运动传动路线，

12、确定构件数。构件数。2、沿着运动传递路线，逐一分析每两个构件之间相对运动的性、沿着运动传递路线，逐一分析每两个构件之间相对运动的性质，确定运动副的类型和数目。质，确定运动副的类型和数目。3、合理选择运动简图的视图平面，一般选择平行于多数构件运、合理选择运动简图的视图平面，一般选择平行于多数构件运动的平面作为视图平面。动的平面作为视图平面。4、按适当比例尺，定出各运动副的相对位置，并用各运动副的、按适当比例尺，定出各运动副的相对位置，并用各运动副的代表符号和常用机构运动简图等绘制机构运动简图。代表符号和常用机构运动简图等绘制机构运动简图。第18页，本讲稿共22页DCBA1432绘制图示绘制图示鳄

13、式破碎机鳄式破碎机的运动简图。的运动简图。第19页，本讲稿共22页三、平面机构具有确定运动的条件三、平面机构具有确定运动的条件（一）平面机构自由度计算公式（一）平面机构自由度计算公式 机构的自由度也就是机构所具有的独立运动的个数机构的自由度也就是机构所具有的独立运动的个数。平面机构中的每个活动构件，在未用运动副联接起来以前，都具有三平面机构中的每个活动构件，在未用运动副联接起来以前，都具有三个自由度。当个自由度。当 两个构件组成运动副之后，它们的运动就受到约束，自两个构件组成运动副之后，它们的运动就受到约束，自由度即相应减少。而自由度减少的个数，与引入的由度即相应减少。而自由度减少的个数，与引

14、入的 运动副种类有关。运动副种类有关。a（转动副）b（移动副）（高副）图2-8 图2-9在平面机构中，每个低副使机构失去两个自由度，每个高副使机构失在平面机构中，每个低副使机构失去两个自由度，每个高副使机构失去一个自由度。去一个自由度。第20页，本讲稿共22页 设平面机构共有K个构件，其中有n个活动构件。若机构中低副的数目为pL个，高副的数目为pH个。该机构的 自由度F计算公式为F=3n-2pL-pH1）复合铰链复合铰链两个以上的构件在同一处以低副相联。两个以上的构件在同一处以低副相联。计算：计算：n个构件个构件,有有n1转动副。转动副。2）局部自由度的概念定义：定义：机构中某些构件所具有的局

15、部的、不影响其他构件运动的自机构中某些构件所具有的局部的、不影响其他构件运动的自由度称为由度称为局部自由度。局部自由度。3)虚约束虚约束在机构中，有些运动副引入的约束是重复的，这些重复的约束对机在机构中，有些运动副引入的约束是重复的，这些重复的约束对机构的运动实际上不起限制作用，称之为构的运动实际上不起限制作用，称之为虚约束虚约束。例题一 计算图2-6所示内燃机中曲柄连杆机构的自由度。F=3n-2pL-pH=33-24=1例题一 计算图2-7所示牛头刨床传动机构的自由度。F=3n-2pL-pH=36-28-1=1第21页，本讲稿共22页（二）机构具有确定运动的条件（二）机构具有确定运动的条件机构的自由度显然必须大于零。由于只有原动件才能作给机构的自由度显然必须大于零。由于只有原动件才能作给定的独立运动，因此机构的原动件数目必须与其自由度相定的独立运动，因此机构的原动件数目必须与其自由度相同。同。第22页，本讲稿共22页