項目四汽車常用機構任務一繪制平面機構運動簡圖和計算自由度1-轉臺2-動臂3-動臂缸筒4-活塞桿5-斗桿缸筒6-活塞桿7-斗桿8-轉斗缸筒9-活塞桿10鏟斗圖4-1-1挖掘機示意圖知識準備】機構的相關概念零件：是最基本的制造單元，是機器的基本組成要素，一般在設計之后是不可拆分的獨立體。按其功能可分為專用零件和通用零件。構件：可以是一個單獨的零件，如發(fā)動機中的曲軸，也可以是多個零件剛性地連接在一起組成構件，如發(fā)動機連桿。機構：是若干“構件”組成的一套完整體（如汽車雨刮器總成），具有確定的相對運動，用來實現(xiàn)運動和動力的傳遞或轉換。機器：是一個設備的總成通稱，如：完整的一輛汽車、一臺機床?！皺C器”是由若干“機構”組成的。機械：是機器和機構的總稱。平面機構：組成機構的所有構件都在同一平面或平行平面內(nèi)運動?？臻g機構：組成機構的所有構件在空間運動項目四汽車常用機構任務一繪制平面機構運動簡圖和計算自由度

任務一繪制平面機構運動簡圖和計算自由度項目四汽車常用機構二．平面機構的組成1.構件的自由度兩個構件用不同的方式聯(lián)接起來，顯然會得到不同形式的相對運動，如轉動或移動。為便于進一步分析兩構件之間的相對運動關系，引入自由度和約束的概念。如圖4-1-2所示，假設有一個構件2，當它尚未與其它構件聯(lián)接之前，我們稱之為自由構件，它可以產(chǎn)生3個獨立運動，即沿x方向的移動、沿y方向的移動以及繞任意點A的轉動，構件的這種獨立運動稱為自由度?？梢姡髌矫孢\動的構件有3個自由度。如果我們將硬紙片（構件2）用釘子釘在桌面（構件1）上，硬紙片就無法作獨立的沿x或y方向的運動，只能繞釘子轉動。這種兩構件只能作相對轉動的聯(lián)接稱為鉸接。對構件某一個獨立運動的限制稱為約束條件，每加一個約束條件構件就失去一個自由度。

任務一繪制平面機構運動簡圖和計算自由度項目四汽車常用機構2.運動副機構是具有確定相對運動的若干構件組成的，組成機構的構件必然相互約束，相鄰兩構件之間必定以一定的方式聯(lián)接起來并實現(xiàn)確定的相對運動。這種兩個構件之間的可動聯(lián)接稱為運動副。例如兩個構件鉸接成運動副后，兩構件就只能繞軸在同一平面內(nèi)作相對轉動，稱為轉動副，見圖4-1-3a)、b)所示。又如圖4-1-3d)所示，一根四棱柱體1穿入另一構件2大小合適的方孔內(nèi)，兩構件就只能沿軸線X作相對移動，稱之為移動副；圖4-1-3c)所示為車床刀架與導軌構成的移動副。我們?nèi)粘Ｋ姷拈T窗活葉、折疊椅等均為轉動副，推拉門、導軌式抽屜等為移動副。

任務一繪制平面機構運動簡圖和計算自由度項目四汽車常用機構3.運動副的分類（1）低副兩構件之間通過面與面接觸而組成的運動副稱為低副。

（2）高副兩構件以點或線的形式相接觸而組成的運動副稱為高副。1.機構構件類型機構中的構件可分為三類：（1）固定構件（也稱機架）是用來支承活動構件（運動構件）的構件。研究機構中活動構件的運動時，常以固定構件作為參考坐標系。（2）原動件（也稱主動件）是運動規(guī)律己知的活動構件。它的運動是由外界輸入的，故又稱為輸人構件。原動件一般與機架相連，一個機構中必有一個或幾個原動件。（3）從動件是機構中隨著原動件的運動而運動的其余活動構件。其中輸出預期運動的從動件稱為輸出構件，其他從動件則起傳遞運動的作用。一般機構由原動件、從動件和機架組成。特殊機構可以沒有從動件，但必須有原動件和機架，如電動機、液壓油缸等。

任務一繪制平面機構運動簡圖和計算自由度

項目四汽車常用機構三．平面機構運動簡圖的繪制1.機構運動簡圖的概念在研究機構運動特性時，為了使問題簡化，只考慮與運動有關的運動副的數(shù)目、類型及相對位置，不考慮構件和運動副的實際結構和材料等與運動無關的因素。用簡單線條和規(guī)定符號表示構件和運動副的類型，并按一定的比例確定運動副的相對位置及與運動有關的尺寸，這種表示機構組成和各構件間運動關系的簡單圖形，稱為機構運動簡圖。2.常用構件和運動副的符號機構運動簡圖中的運動副表示如下

任務一繪制平面機構運動簡圖和計算自由度構件的表示方法如下：項目四汽車常用機構

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繪制機構運動簡圖的一般步驟如下：（1）分析機構運動，找出機架、原動件與從動件。（2）從原動件開始，按照運動的傳遞順序，分析各構件之間相對運動的性質，確定活動構件數(shù)目、運動副的類型和數(shù)目。（3）合理選擇視圖平面，應選擇能較好表示運動關系的平面為視圖平面。（4）選擇合適的比例尺，長度比例尺用表示，在機械設計中規(guī)定如下：

=

=實際長度／圖示長度（5）按比例定出各運動副之間的相對位置，用規(guī)定符號繪制機構運動簡圖。（6）各轉動中心標以大寫的英文字母，各構件標阿拉伯字母，機構的原動件以箭頭標項目四汽車常用機構

任務一繪制平面機構運動簡圖和計算自由度

四．平面機構自由度的計算1.平面機構自由度公式一個作平面運動的自由構件具有三個自由度。平面機構的每個活動構件，在未用運動副聯(lián)接之前，都有三個自由度。當兩個構件組成運動副之后，它們的相對運動就受到約束，自由度隨之減少。在平面機構中，每個低副引入兩個約束，使構件失去兩個自由度；每個高副引人一個約束，使構件失去一個自由度。設平面機構共有K個構件。除去固定構件，則機構中的活動構件數(shù)為n＝K－1。在未用運動副聯(lián)接之前，這些活動構件的自由度總數(shù)為3n。當用運動副將構件聯(lián)接起來組成機構之后，機構中各構件具有的自由度就減少了。若機構中低副數(shù)為PL個，高副數(shù)為PH個，則機構中全部運動副所引入的約束總數(shù)為2PL＋PH。因此活動構件的自由度總數(shù)減去運動副引人的約束總數(shù)就是該機構的自由度（舊稱機構活動度），以F表示，即F＝3n–2PL–PH

這就是計算平面機構自由度的公式。由公式可知，機構自由度F取決于活動構件的件數(shù)以及運動副的性質（低副或高副）和個數(shù)。項目四汽車常用機構

任務一繪制平面機構運動簡圖和計算自由度2.計算機構自由度的注意事項在計算平面機構的自由度時，應注意如下三種特殊情況：1）復合鉸鏈

三個或更多的構件在同一處聯(lián)接成同軸線的2個或更多個轉動副，就構成了復合鉸鏈2）局部自由度

在有的機構中為了其它一些非運動的原因，設置了附加構件，這種附加構件的運動是完全獨立的，對整個構件的運動毫無影響，我們把這種獨立運動稱為局部自由度。項目四汽車常用機構

任務一繪制平面機構運動簡圖和計算自由度3）虛約束：指機構中與其它約束重復，對機構不產(chǎn)生新的約束作用的約束。①兩構件間形成多處具有相同作用的運動副②兩構件上聯(lián)接點的運動軌跡重合③機構中具有對運動起相同作用的對稱部分項目四汽車常用機構

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任務一繪制平面機構運動簡圖和計算自由度3.機構具有確定相對運動的條件要使所設計的運動鏈成為機構，組成運動鏈的各構件之間必須具有確定的相對運動。不能產(chǎn)生運動或作無規(guī)則運動的運動鏈均不能成為機構。機構的自由度也即是機構相對于機架所具有的獨立運動的數(shù)目。

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任務一繪制平面機構運動簡圖和計

按照運動簡圖繪制步驟和機構自由度計算方法實施1)機構分析。2)確定運動副類型。3)測量主要尺寸，計算長度比例和圖示長度。4）繪制機構運動簡圖。5）該裝置共有10個構件，其中活動構件為n=9個，聯(lián)接成9個轉動副、3個移動副，PL=12，根據(jù)公式

，則該機構的自由度為F=3×9－2×12=3算自由度

任務二平面連桿機構及其特性分析項目四汽車常用機構一、鉸鏈四桿機構的組成和基本形式1.鉸鏈四桿機構的組成2.鉸鏈四桿機構的類型雙曲柄機構和雙搖桿機構三種基本形式(1)曲柄搖桿機構(2)雙曲柄機構。(3)雙搖桿機構。

項目四汽車常用機構任務二平面連桿機構及其特性分析二、平面四桿機構的演化1.曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構

任務二平面連桿機構及其特性分析項目四汽車常用機構

2.導桿機構

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任務二平面連桿機構及其特性分析3.搖塊機構和定塊機構任務二平面連桿機構及其特性分析4.雙滑塊機構（1）兩個移動到相鄰，且均不與機架相關聯(lián)（2）兩個移動副都與機架相關聯(lián)。（3）兩個移動副不相鄰，（4）兩個移動副相鄰，且其中一個移動副與機架相關聯(lián)C）d）項目四汽車常用機構

項目四汽車常用機構任務二平面連桿機構及其特性分析三、鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件1.鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件條件1：最短桿與最長桿長度之和不大于其余兩桿長度之和，此條件稱為“條件之和條件”。條件2：連架桿或機架中最少有一根是最短桿。2.鉸鏈四桿機構基本類型的判別準則（1）若機構不滿足桿長之和條件則只能成為雙搖桿機構。（2）若機構滿足桿長之和條件，則以最短桿的鄰邊為機架時為曲柄搖桿機構；(3)若機構滿足桿長之和條件，則以最短桿為機架時為雙曲柄機構；(4)若機構滿足桿長之和條件，則以最短桿的對邊為機架時為雙搖桿機構。

項目四汽車常用機構任務二平面連桿機構及其特性分析

四、平面四桿機構的基本特性

1．急回運動2．死點位置

項目四汽車常用機構任務二平面連桿機構及其特性分析3．壓力角和傳動角

項目四汽車常用機構任務二平面連桿機構及其特性分析【任務實施】1)

以AB或CD為機架時，即最短桿AD成連架桿，故為曲柄搖桿機構；2)

以BC為機架時，即最短桿成連桿，故機構為雙搖桿機構；3)以AD為機架時，即以最短桿為機架，機構為雙曲柄機構。

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任務三

凸輪機構一凸輪機構是由凸輪、從動件和機架三個基本構件組成。二、凸輪機構的分類1.按凸輪的形狀分(1)盤形凸輪(2)移動凸輪(3)圓柱凸輪2.按從動件的型式分(1)尖頂從動件。(2)滾子從動件。(3)平底從動件。3.按從動件的運動形式分：移動（直線移動）和擺動

項目四汽車常用機構任務三

凸輪機構移動和擺動凸輪任務三

凸輪機構項目四汽車常用機構三、凸輪機構的基本參數(shù)和從動件的運動規(guī)律1．基本概念基圓：以凸輪輪廓的最小向徑r0為半徑所繪制的圓。推程：從動件由最低處上升到最高處的過程。升程：推程中從動件所走過的距離（從動件的最大位移），用h表示。推程運動角：與推程對應的凸輪轉角δt遠休止角：與從動件停留在最高處對應的凸輪轉角δs?。??；爻蹋簭膭蛹勺罡咛幭陆档阶畹吞幍倪^程。回程運動角：與回程對應的凸輪轉角δh。近休止角：與從動件停留在最低處對應的凸輪轉角δs'。

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任務三

凸輪機構2.從動件的運動規(guī)律1）等速運動規(guī)律從動件推程或回程的運動速度為常數(shù)的運動規(guī)律，稱為等速運動規(guī)律。2）等加速等減速運動規(guī)律

從動件在一個行程h中，前半行程作等加速運動，