机械设计基础CH01.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械系统的运动简图,主要学习内容,1-1,运动副,1-2,机械系统的运动简图,1-3,机械系统具有确定运动的条件,思考题,主要学习内容,主要学习内容：,了解机构的组成和机构运动简图的概念,平面机构自由度的计算,平面机构具有确定运动的条件,运动副,机构是用运动副联接起来的，有一个构件为机架，来传递运动和力的构件系统。,运动副：,两个构件直接接触组成的具有相对运动的可动联接。,两个构件,直接接触,有相对运动,三个条件缺一不可,运动副元素,构件间直接接触的表面部分（点、线、面）。,运动副的分类：,按接触情况分,低副,和,高副,。,低副：,面接触；低副又分为,转动副,(,铰链,),和,移动副,。,高副：,点或线接触；,如：,滚动副,、,凸轮副,、,齿轮副,等。,滚,子,凸,轮,齿,轮,齿,廓,活,塞,与,缸,套,上述运动副中，两构件相对运动均为平面运动，称为平面运动副。相对运动为空间运动，称为空间运动副。,机械系统的运动简图,机构运动简图：,用规定的线条和符号表示构件、运动副，按一,定比例关系表示各运动副的相对位置，表现出与原机构完全相同的运动特征的简单图形。,机构运动示意图,：,不按比例绘制的简图。,部分运动副和机构运动,简图符号,(GB4460,84),。,机构运动简图,应满足的,条件：,1.,构件数目与实际相同,2.,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成比例。,绘图步骤：,分析机构运动。找出固定件,(,机架,),、原动件和从动件。,从原动件开始，按运动顺序，确定运动副的类型和数目。,选适当的投影面和机构运动位置。,选比例尺,L,实际长度,(m),图示长度,(mm),用规定符号绘图。,例：,鳄式,破碎机,内燃机,插齿机,构件的表示方法,:,机械系统具有确定运动的条件,一、,机构运动确定性的概念,当原动件作独立运动时，各从动件随之作确定的运动，各从动件的位置均由原动件的位置所确定。,1,2,3,1,2,3,4,三杆结构,四杆结构,五杆结构,不能动,有一个原动件,运动确定,有一个原动件运动不确定,有二个原动件运动确定,1,2,3,4,5,由此可见，机构可能接受外部输入的独立运动的数目,(,即允许外部给予该机构的独立位置参数的数目,),是判断机构运动确定性的重要参数。,-,机构的自由度。,机械系统具有确定运动的条件,二、平面机构的,自由度计算,n,为活动构件数；,P,l,为低副数；,P,H,为,高副数；,例：,(1),铰链,四杆机构,其自由度：,F=3n-2P,l,-P,H,=3,3-2,4-0=1,(2),铰链,五杆机构,(3),自由度为,0,的构件组合,五杆：,F=3,4-2,6-0=0,四杆：,F=3,3-2,5-0=-1,三杆：,F=3,2-2,3-0=0,桁 架！,机构具有确定运动的条件：,机构自由度,F,大于零，且等于原动件个数。,上述例子说明：,原动件,F,，机构运动将不确定,原动件,F,，则导致机构簿弱环节的损坏。,q,(,x,y,),y,x,O,一个低副：,引入二个约束,一个高副：,引入一个约束,1.,自由度计算,其自由度：,F=3n-2P,l,-P,H,=3,4-2,5-0=2,平面机构的,自由度计算,例：计算曲柄滑块机构的自由度。,S,3,1,2,3,解：活动构件数,n,=3,低副数,P,l,=4,高副数,P,h,=0,F,=3,n,2,P,l,P,h,=3,3 2,4=1,例：计算图示凸轮机构的自由度,1,2,3,解：活动构件数,n,=2,低副数,P,l,=2,高副数,P,h,=1,F,=3,n,2,P,l,P,h,=3,2 2,21,=1,平面机构的,自由度计算,例：判断牛头刨床主体机构是否有确定的运动。,解：,n,=5,P,l,=7,P,h,=0,F,=3,n,2,P,l,P,h,=3,5,2,7=1,机构原动件为,1,，,机构运动确定。,计算自由度应注意的问题,(1),复合铰链,由三个或更多个构件在同一处构成的多个转动副称为复合铰链。,若复合铰链由,m,个构件组成，则其转动副的数目为,(,m,-1),个。,(2),局部自由度,构件局部运动所产生的自由度。,局部,自由度,可改善构件工作状况。,2.,计算自由度应注意的问题,例：判断图示机构的运动确定性,。,。,C,D,A,B,F,1,E,2,3,4,5,6,解：,n,=5,P,l,=6,P,h,=0,F,=3,n,2,P,l,P,h,=3,5,2,6=3,机构原动件为,1,，机构运动不确定。,但实际上机构,自由度,为,1,，运动确定。,两构件在多处接触形成转动副，且转动轴线重合，只算一个转动副，其余为虚约束；,计算自由度应注意的问题,(3),虚约束,A,1,2,3,B,C,D,4,E,F,机构中某些运动副带入的对机构,运动起重复约束作用的约束。,对运动不起作用的对称部分。,例：,火车车轮的虚约束,其它虚约束,计算自由度应注意的问题,例：计算图示机构的自由度，并判断机构是否有确定的运动。,C,D,A,B,G,F,o,E,E,复合铰链,:,转动副,C,，,2,个,低副；,局部自由度：,F,虚约束：,E,n,=7,P,l,=9,P,h,=1,F,=3,n,2,P,l,P,h,=3,7 2,9 1,=2,机构原动件为,2,，运动确定。,计算自由度应注意的问题,例：计算图示机构的自由度。,解：活动构件数,n,=5,低副数,P,l,=7,高副数,P,h,=0,F,=3,n,2,P,l,P,h,=3,5 2,7=1,复合铰链处,C,A,B,C,D,鳄式破碎机运动简图的绘制,D,C,B,A,1,4,3,2,转动副：,移动副：,常见运动副符号,(GB4460,1984),高副：,构件的表示方法,:,C,A,B,1,2,3,4,4,D,5,5,6,内燃机运动简图的绘制,插齿机运动简图的绘制,E,C,A,B,1,D,F,G,2,3,4,5,6,7,8,H,I,思 考 题,两构件通过,接触组成的运动副称为低副，一个平面低副引入,个约束，两构件通过,或,接触组成的运动副称为高副。齿轮副属于,副。,2.,某复合铰链有,m,个构件组成，则联接处有,个传动副，引入,个约束。,3.,机构具有确定运动的必要条 件,。,面,2,点,线,高,m-1,2(m-1),机构自由度大于零，且等于原动件个数,4.,试计算下列机构的自由度，并判断机构是否有确定运动？要求写出公式,指出存在的复合铰链、局部自由度或虚约束。,F=3n,2P,L,P,H,3,9,2,12,1=2,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,N,M,O,IH,JK,HM,KN,虚约束,虚约束,复合铰链,复合铰链,局部自由度,n=9,，,P,L,=12,，,P,H,=1,解：,自由度数等于原动件数，该机构的运动是确定的。,自由度的计算,解：,n,=7,P,L,=10,P,H,=0,F,=3,n,-2,P,L,-,P,H,=37-210-0=1,解：,n,=7,P,L,=10,P,H,=0,F,=3,n,-2,P,L,-,P,H,=37-210-0=1,F,=3,n,-2,P,L,-,P,H,=36-27-2=2,解：,n,=6,P,L,=7,P,H,=2,例：计算机构的自由度，并判断机构是否有确定的运动。,。,自由度的计算,解：,n,=6,P,L,=8,P,H,=1,F,=3,n,-2,P,L,-,P,H,=36-28-1=1,解：,n,=7,P,L,=10,P,H,=0,F,=3,n,-2,P,L,-,P,H,=37-210-0=1,解：,n,=13,P,L,=19,P,H,=0,F,=3,n,-2,P,L,-,P,H,=313-219-0=1,自由度的计算,解：,n,=7,P,L,=9,P,H,=2,F,=3,n,-2,P,L,-,P,H,=37-29-2=1,解：,n,=6,P,L,=6,P,H,=5,F,=3,n,-2,P,L,-,P,H,=36-26-5=1,解：,n,=6,P,L,=8,P,H,=1,F,=3,n,-2,P,L,-,P,H,=36-28-1=1,解：,n,=10,P,L,=14,P,H,=1,F,=3,n,-2,P,L,-,P,H,=310-214-1=1,自由度的计算,解：,n,=8,P,L,=11,P,H,=1,F,=3,n,-2,P,L,-,P,H,=38-211-1=1,解：,n,=7,P,L,=9,P,H,=2,F,=3,n,-2,P,-,P,H,=37-,29,-2=1,