1、名詞術(shù)語解釋: 1.構(gòu)件 獨立的運動單元,內(nèi)燃機,21 運動副及其分類,內(nèi)燃機連桿,零件 獨立的制造單元,21 運動副及其分類,自由度：說明例 相對于參考坐標系，構(gòu)件所具有的獨立運動稱為構(gòu)件的自由度；或者說：自由度指的是描述構(gòu)件運動的獨立參數(shù)。一個作平面運動的自由構(gòu)件有三個自由度。,2.運動副,a)兩個構(gòu)件、b) 直接接觸、c) 有相對運動,運動副元素直接接觸的部分（點、線、面） 例如：凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。,定義：運動副兩個構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對運動的聯(lián)接。,三個條件，缺一不可,按組成運動副兩構(gòu)件的接觸形式不同，平面運動副分有： 高副點、線接觸，應(yīng)力高。,低副面接觸，應(yīng)力

2、低,例如：滾動副、凸輪副、齒輪副等。,例如：轉(zhuǎn)動副（回轉(zhuǎn)副）、移動副 。,機械中還經(jīng)常用到兩種空間運動副(球面副和螺旋副)。,常見運動副符號的表示: 國標GB446084,運動鏈兩個以上的構(gòu)件通過運動副的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。,注意事項:,畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實際外形，而只考慮運動副的性質(zhì)。,閉式鏈、開式鏈,3. 運動鏈,4. 機構(gòu),定義：具有確定運動的運動鏈稱為機構(gòu) 。,機架作為參考系的構(gòu)件，如機床床身、車輛底盤、飛機機身。,機構(gòu)的組成： 機構(gòu)機架原動件從動件,原（主）動件按給定運動規(guī)律運動的構(gòu)件。 從動件其余可動構(gòu)件。,22 平面機構(gòu)運動簡圖,機構(gòu)運動簡圖用以說明機構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對 運動關(guān)

3、系的簡單圖形。,作用： 1.表示機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動情況。 2.作為運動分析和動力分析的依據(jù)。,機構(gòu)示意圖不按比例繪制的簡圖 現(xiàn)摘錄了部分GB446084機構(gòu)示意圖如下表。,構(gòu)件分類(1)固定構(gòu)件(2)主動件(3)從動件 任何一個機構(gòu)中，必有一個構(gòu)件被相對地看作固定件。例如氣缸體雖然跟隨汽車運動，但在研究發(fā)動機運動時，仍把氣缸體當(dāng)作固定件。在活動構(gòu)件中必須有一個或幾個原動件，其余的都是從動件。,常用機構(gòu)運動簡圖符號,機構(gòu)運動簡圖應(yīng)滿足的條件： 1.構(gòu)件數(shù)目與實際相同,2.運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符,3.運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機構(gòu) 成比例。,繪制機構(gòu)運動簡圖,順口溜：先兩頭，后中間

4、， 從頭至尾走一遍， 數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少， 再看它們怎相聯(lián)。,步驟： 1.運轉(zhuǎn)機械，搞清楚運動副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；,4.檢驗機構(gòu)是否滿足運動確定的條件。,2.測量各運動副之間的尺寸，選投影面（運動平面）， 繪制示意圖。,3.按比例繪制運動簡圖。 簡圖比例尺： l =實際尺寸 m / 圖上長度mm,思路：先定原動部分和工作部分（一般位于傳動線路末端），弄清運動傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運動副的類型，并用符號表示出來。,舉例：繪制破碎機和偏心泵的機構(gòu)運動簡圖。,繪制圖示鱷式破碎機的運動簡圖。,繪制圖示偏心泵的運動簡圖,偏心泵,繪制機構(gòu)運動簡圖舉例,繪制顎式巖石破碎機運動簡圖例 繪制偏心輪機構(gòu)運動簡

5、圖例 繪制旋轉(zhuǎn)泵機構(gòu)運動簡圖例3 繪制活塞泵機構(gòu)運動簡圖例4,定義：保證機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的 獨立運動參數(shù)稱為機構(gòu)的自由度。,原動件能獨立運動的構(gòu)件。 一個原動件只能提供一個獨立參數(shù),機構(gòu)具有確定運動的條件為：,自由度原動件數(shù),23 平面機構(gòu)的自由度,一、 平面機構(gòu)自由度的計算公式,作平面運動的剛體在空間的位置需要三個獨立的參數(shù)（x，y, ）才能唯一確定。,(x , y),運動副 自由度數(shù) 約束數(shù) 回轉(zhuǎn)副 1（） + 2（x，y） = 3,R=2, F=1,R=2, F=1,R=1, F=2,結(jié)論：構(gòu)件自由度3約束數(shù),移動副 1（x） + 2（y，）= 3,高 副 2（x,） + 1

6、（y） = 3,經(jīng)運動副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會有變化：,自由構(gòu)件的自由度數(shù)約束數(shù),活動構(gòu)件數(shù) n,計算公式： F=3n(2PL +PH),要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。,構(gòu)件總自由度,低副約束數(shù),高副約束數(shù),3n,2 PL,1 Ph,計算曲柄滑塊機構(gòu)的自由度。,解：活動構(gòu)件數(shù)n=,3,低副數(shù)PL=,4,F=3n 2PL PH =33 24 =1,高副數(shù)PH=,0,推廣到一般：,計算五桿鉸鏈機構(gòu)的自由度,解：活動構(gòu)件數(shù)n=,4,低副數(shù)PL=,5,F=3n 2PL PH =34 25 =2,高副數(shù)PH=,0,計算圖示凸輪機構(gòu)的自由度。,解：活動構(gòu)件數(shù)n=,2,低副數(shù)PL=,2,F=3n 2PL

7、PH =32 221 =1,高副數(shù)PH=,1,內(nèi)燃機機構(gòu)計算例,二、計算平面機構(gòu)自由度的注意事項,計算圖示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。,解：活動構(gòu)件數(shù)n=,7,低副數(shù)PL=,6,F=3n 2PL PH,高副數(shù)PH=0,=37 26 0,=9,計算結(jié)果肯定不對！,1.復(fù)合鉸鏈 兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。,計算：m個構(gòu)件,有m1轉(zhuǎn)動副。,兩個低副,上例：在B、C、D、E四處應(yīng)各有 2 個運動副。,計算圖示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。,解：活動構(gòu)件數(shù)n=7,低副數(shù)PL=,10,F=3n 2PL PH =37 2100 =1,可以證明：F點的軌跡為一直線。,圓盤鋸機構(gòu),計算圖示兩種凸輪機構(gòu)的自由度。,解：n

8、=,3，,PL=,3，,F=3n 2PL PH =33 23 1 =2,PH=1,對于右邊的機構(gòu)，有： F=32 22 1=1,事實上，兩個機構(gòu)的運動相同，且F=1,2.局部自由度,F=3n 2PL PH FP =33 23 1 1 =1,本例中局部自由度 FP=1,或計算時去掉滾子和鉸鏈： F=32 22 1 =1,定義：構(gòu)件局部運動所產(chǎn)生的自由度。,出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計算時應(yīng)去掉Fp。,滾子的作用：滑動摩擦滾動摩擦。,解：n=,4，,PL=,6，,F=3n 2PL PH =34 26 =0,PH=0,3.虛約束 對機構(gòu)的運動實際不起作用的約束。 計算自由度時應(yīng)去掉虛約束。, FEAB

9、CD ，故增加構(gòu)件4前后E點的軌跡都是圓弧，。 增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件4。,重新計算：n=3, PL=4, PH=0,F=3n 2PL PH =33 24 =1,特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是：,1,2,3,4,A,B,C,D,E,F,虛約束,出現(xiàn)虛約束的場合： 1.兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點的軌跡重合，,2.兩構(gòu)件構(gòu)成多個移動副，且導(dǎo)路平行。,如平行四邊形機構(gòu)，火車輪,橢圓儀等。,橢圓儀虛約束演示,4.運動時，兩構(gòu)件上的兩點距離始終不變。,3.兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，且同軸。,5.對運動不起作用的對稱部分。如多個行星輪。,6.兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合。,如等寬凸輪,注意： 法線不重合時，變成實際約束！,動畫,動畫,虛約束的作用： 改善構(gòu)件的受力情況，如多個行星輪。,增加機構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機床導(dǎo)軌。,使機構(gòu)運動順利，避免運動不確定，如車輪。,注意：各種出現(xiàn)虛約束的場合都是有條件的 !,計算圖示大篩機構(gòu)的自由度。,位置C ，2個低副,復(fù)合鉸鏈:,局部自由度,1個,虛約束,E,n=,7,PL =,9,PH =,1,F=3n 2PL PH =37 29 1 =2,大