機械原理第1章1.2節(jié)運動副機構(gòu)運動簡圖

1、武漢大學(xué)東湖分校工學(xué)院武漢大學(xué)東湖分校工學(xué)院 20112011年年3 3月月2.2 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成2.3 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制2.4 機構(gòu)具有確定相對運動的條件機構(gòu)具有確定相對運動的條件 2.5 機構(gòu)自由度的計算機構(gòu)自由度的計算2.6 計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項2.7 平面機構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析定義定義作為一個整體參與機構(gòu)運動的剛性單元體，組成作為一個整體參與機構(gòu)運動的剛性單元體，組成機械系統(tǒng)的最小運動單元機械系統(tǒng)的最小運動單元加工制造的最小單元加工制造的最小單元內(nèi)內(nèi)燃燃機機連

2、連桿桿組成組成 可由一個零件構(gòu)成，也可由若干零件剛性聯(lián)接而成。可由一個零件構(gòu)成，也可由若干零件剛性聯(lián)接而成。零件零件2.1 運動副及其分類運動副及其分類由兩個構(gòu)件直接接觸而產(chǎn)生一定相對運動的可動聯(lián)接稱為由兩個構(gòu)件直接接觸而產(chǎn)生一定相對運動的可動聯(lián)接稱為 運動副。運動副。一、運動副定義一、運動副定義 由兩個相鄰構(gòu)件直接由兩個相鄰構(gòu)件直接接觸接觸組成組成組成運動副的兩個構(gòu)件之間有組成運動副的兩個構(gòu)件之間有相對運動相對運動每個構(gòu)件至少和另外一個構(gòu)件通過每個構(gòu)件至少和另外一個構(gòu)件通過運動副運動副聯(lián)接聯(lián)接對運動副的理解要把握以下三點：對運動副的理解要把握以下三點：可以說：可以說：機構(gòu)是由運動副逐一聯(lián)接各

3、個構(gòu)件組成的機構(gòu)是由運動副逐一聯(lián)接各個構(gòu)件組成的。副元素：副元素：兩個構(gòu)件上參與接觸構(gòu)成運動副的部分（點、線、面）兩個構(gòu)件上參與接觸構(gòu)成運動副的部分（點、線、面）自由度：自由度：構(gòu)件所具有的獨立運動的數(shù)目，或確定構(gòu)件位置所構(gòu)件所具有的獨立運動的數(shù)目，或確定構(gòu)件位置所 需的獨立變量的數(shù)目需的獨立變量的數(shù)目自由構(gòu)件自由構(gòu)件(空間空間)：F = ？自由構(gòu)件自由構(gòu)件(平面平面)：F = ？約束：約束：運動副對構(gòu)件獨立運動所加的限制運動副對構(gòu)件獨立運動所加的限制2.1 運動副及其分類運動副及其分類二、運動副的分類方法二、運動副的分類方法：1 按組成運動副的兩構(gòu)件的相對運動形式分類按組成運動副的兩構(gòu)件的相

4、對運動形式分類: -平面運動副、空間運動副平面運動副、空間運動副2 按照運動副的接觸形式分類按照運動副的接觸形式分類:-低副低副(面接觸面接觸)、高副（點線接觸）、高副（點線接觸）5 按照運動副接觸部分的幾何形狀分類按照運動副接觸部分的幾何形狀分類:-圓柱副、平面與平面副、圓柱副、平面與平面副、 球面副、螺旋副、球面與平面副等球面副、螺旋副、球面與平面副等4 按照運動副引入的約束數(shù)目分類按照運動副引入的約束數(shù)目分類:-n 級副級副 n = 1, 2, 3, 4, 53 按兩構(gòu)件之間的相對運動方式分類按兩構(gòu)件之間的相對運動方式分類:-移動副移動副 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副 螺旋副螺旋副 球面副球面副齒輪副齒

5、輪副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副螺旋副螺旋副球面副球面副1、根據(jù)組成運動副的兩個構(gòu)件的相對運動形式分類、根據(jù)組成運動副的兩個構(gòu)件的相對運動形式分類移動副移動副 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副 齒輪副齒輪副 凸輪副凸輪副 u I I級運動副級運動副 u IIII級運動副級運動副u IIIIII級運動副級運動副u IVIV級運動副級運動副u V V級運動副級運動副移移動動副副平平面面高高副副轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動副副三、運動副代表符號三、運動副代表符號球球面面副副圓圓柱柱副副螺螺旋旋副副表2-1 常用運動副及其簡圖名稱圖 形簡圖符號副級自由度名稱圖 形簡圖符號副級自由度球面高副I5圓柱套筒副IV2柱面高副II4轉(zhuǎn)動副V1球面低副III3移動副V

6、1球銷副IV2螺旋副V1閉式運動鏈簡稱閉式運動鏈簡稱閉鏈閉鏈：運動鏈的各構(gòu)件首尾封閉：運動鏈的各構(gòu)件首尾封閉 開式運動鏈簡稱開式運動鏈簡稱開鏈開鏈：未構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)：未構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng) 定義定義若干個構(gòu)件通過運動副連接起來組成的相互間可作若干個構(gòu)件通過運動副連接起來組成的相互間可作 相對運動的構(gòu)件系統(tǒng)。相對運動的構(gòu)件系統(tǒng)。分分類類閉鏈閉鏈開鏈開鏈?zhǔn)沁\動鏈么？為什么是運動鏈么？為什么機機 構(gòu)構(gòu)：在運動鏈中，如果將某一個構(gòu)件在運動鏈中，如果將某一個構(gòu)件加以固定加以固定，而讓另一個，而讓另一個或幾個構(gòu)件按或幾個構(gòu)件按給定運動規(guī)律給定運動規(guī)律相對固定構(gòu)件運動時，如果運動鏈中相對固定構(gòu)件運動時，如

7、果運動鏈中其余各活動構(gòu)件其余各活動構(gòu)件都有都有確定的相對運動確定的相對運動，則此運動鏈稱為機構(gòu)。，則此運動鏈稱為機構(gòu)。機架機架原動件原動件從動件從動件請大家思考以下請大家思考以下2 2種說法是否正確種說法是否正確 為什么？為什么？1 1 運動鏈?zhǔn)菣C構(gòu)運動鏈?zhǔn)菣C構(gòu) 2 2機構(gòu)是運動鏈機構(gòu)是運動鏈機構(gòu)是具有機構(gòu)是具有確定運動的確定運動的運動鏈。運動鏈。平面機構(gòu)：平面機構(gòu)：機構(gòu)中各構(gòu)件的運動平面互相平行機構(gòu)中各構(gòu)件的運動平面互相平行空間機構(gòu)空間機構(gòu)：機構(gòu)中至少有一構(gòu)件不在相互平行的平面上運機構(gòu)中至少有一構(gòu)件不在相互平行的平面上運 動，或至少有一構(gòu)件能在三維空間中運動動，或至少有一構(gòu)件能在三維空間中運

8、動 低副機構(gòu)低副機構(gòu)：完全由低副連接而成的機構(gòu)完全由低副連接而成的機構(gòu) 高副機構(gòu)高副機構(gòu)：只要含有一個高副的機構(gòu)只要含有一個高副的機構(gòu) 閉鏈機構(gòu)閉鏈機構(gòu)：由閉式運動鏈所組成的機構(gòu)由閉式運動鏈所組成的機構(gòu) 開鏈機構(gòu)開鏈機構(gòu)：由開式運動鏈所組成的機構(gòu)由開式運動鏈所組成的機構(gòu) 高副機構(gòu)高副機構(gòu)平面低副平面低副閉鏈機構(gòu)閉鏈機構(gòu)請問：是開鏈請問：是開鏈還是閉鏈機構(gòu)？還是閉鏈機構(gòu)？平面低副開鏈機構(gòu)平面低副開鏈機構(gòu)一一 機構(gòu)運動簡圖概念機構(gòu)運動簡圖概念 用用國標(biāo)國標(biāo)規(guī)定的規(guī)定的簡單符號和線條簡單符號和線條代表代表運動副和構(gòu)件運動副和構(gòu)件，并按一，并按一定定比例尺比例尺表示機構(gòu)的表示機構(gòu)的運動尺寸運動尺寸，繪

9、制出表示機構(gòu)的簡明圖形。，繪制出表示機構(gòu)的簡明圖形。 機構(gòu)運動簡圖與原機械具有完全相同運動特性。機構(gòu)運動簡圖與原機械具有完全相同運動特性。 內(nèi)燃機內(nèi)燃機 作用作用 用于現(xiàn)有機械或新機械原理方案的設(shè)計、分析與討論用于現(xiàn)有機械或新機械原理方案的設(shè)計、分析與討論重點在于機構(gòu)的運動分析重點在于機構(gòu)的運動分析構(gòu)件的具體結(jié)構(gòu)、組成方式等在方案設(shè)計階段并不影響構(gòu)件的具體結(jié)構(gòu)、組成方式等在方案設(shè)計階段并不影響 機構(gòu)的運動特性機構(gòu)的運動特性運動副類型表明了構(gòu)件之間的聯(lián)接關(guān)系和傳動方式運動副類型表明了構(gòu)件之間的聯(lián)接關(guān)系和傳動方式構(gòu)件的運動尺寸是運動分析的基礎(chǔ)構(gòu)件的運動尺寸是運動分析的基礎(chǔ)不嚴(yán)格按比例可繪制不嚴(yán)格按

10、比例可繪制機構(gòu)示意圖機構(gòu)示意圖 為了便于研究機構(gòu)的運動，可以撇開構(gòu)件、為了便于研究機構(gòu)的運動，可以撇開構(gòu)件、運動副的外形和具體構(gòu)造，而只用簡單的線條運動副的外形和具體構(gòu)造，而只用簡單的線條和符號代表構(gòu)件和運動副，并和符號代表構(gòu)件和運動副，并按比例按比例定出各運定出各運動副位置，表示機構(gòu)的組成和傳動情況。這樣動副位置，表示機構(gòu)的組成和傳動情況。這樣繪制出能繪制出能夠準(zhǔn)確表達機構(gòu)運動特性夠準(zhǔn)確表達機構(gòu)運動特性的簡明圖形的簡明圖形就稱為就稱為機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖。 只是為了表明機構(gòu)的運動狀態(tài)或各構(gòu)件的只是為了表明機構(gòu)的運動狀態(tài)或各構(gòu)件的相互關(guān)系，也可以相互關(guān)系，也可以不按比例不按比例來繪制運動簡

11、圖，來繪制運動簡圖，通常把這樣的簡圖稱為通常把這樣的簡圖稱為機構(gòu)示意圖機構(gòu)示意圖。二二 構(gòu)件與運動副的表達方法構(gòu)件與運動副的表達方法機架機架AB機架和活動構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動副聯(lián)接機架和活動構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動副聯(lián)接機架和活動構(gòu)件通過移動副聯(lián)接機架和活動構(gòu)件通過移動副聯(lián)接雙副構(gòu)件雙副構(gòu)件注：點劃線表示與其注：點劃線表示與其聯(lián)接的其他構(gòu)件聯(lián)接的其他構(gòu)件雙副構(gòu)件雙副構(gòu)件三副構(gòu)件三副構(gòu)件(一個構(gòu)件和一個構(gòu)件和三個外副三個外副)三副構(gòu)件三副構(gòu)件(一個構(gòu)件和一個構(gòu)件和三個外副三個外副)原動機原動機常用機構(gòu)構(gòu)件、運動副代表符號常用機構(gòu)構(gòu)件、運動副代表符號1212移動副移動副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副常用符號常用符號凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)齒輪

12、機構(gòu)齒輪機構(gòu)偏心輪偏心輪BA12BA211. 1. 在繪制機構(gòu)運動簡圖時，在繪制機構(gòu)運動簡圖時，首先確定機構(gòu)的原動件首先確定機構(gòu)的原動件和執(zhí)行件，兩者之間為傳動部份和執(zhí)行件，兩者之間為傳動部份，由此確定出組成機，由此確定出組成機構(gòu)的所有構(gòu)件，然后確定構(gòu)件間運動副的類型。構(gòu)的所有構(gòu)件，然后確定構(gòu)件間運動副的類型。2. 2. 為將機構(gòu)運動簡圖表示清楚，為將機構(gòu)運動簡圖表示清楚，恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面。一。一般選擇與多數(shù)構(gòu)件的運動平面相平行的面為投影面，必要般選擇與多數(shù)構(gòu)件的運動平面相平行的面為投影面，必要時也可以就機械的不同部分選擇兩個或兩個以上的投影面，時也可以就機械的不同部分選擇兩個

13、或兩個以上的投影面，然后展開到同一平面上?？傊?，繪制機構(gòu)運動簡圖要以正然后展開到同一平面上。總之，繪制機構(gòu)運動簡圖要以正確、簡單、清晰為原則。確、簡單、清晰為原則。3. 3. 選擇適當(dāng)?shù)谋壤哌x擇適當(dāng)?shù)谋壤?，根?jù)機構(gòu)的運動尺寸定出各運動，根據(jù)機構(gòu)的運動尺寸定出各運動副之間的相對位置，然后用規(guī)定的符號畫出各類運動副，并副之間的相對位置，然后用規(guī)定的符號畫出各類運動副，并將同一構(gòu)件上的運動副符號用簡單線條連接起來，這樣便可將同一構(gòu)件上的運動副符號用簡單線條連接起來，這樣便可繪制出機構(gòu)的運動簡圖。繪制出機構(gòu)的運動簡圖。三三 機構(gòu)運動簡圖的繪制步驟機構(gòu)運動簡圖的繪制步驟 1. 分析整個機構(gòu)的工作原理

14、，分析整個機構(gòu)的工作原理，確定原動件，確定確定原動件，確定 輸出件，輸出件， 確定傳動件確定傳動件 沿著傳動路線，分析相鄰構(gòu)件之間的相對運動沿著傳動路線，分析相鄰構(gòu)件之間的相對運動 關(guān)系，關(guān)系，確定運動副的類型和數(shù)目確定運動副的類型和數(shù)目3. 選擇適當(dāng)?shù)倪x擇適當(dāng)?shù)囊晥D平面視圖平面4. 選定比例尺選定比例尺繪圖繪圖：選擇適當(dāng)比例尺以國標(biāo)：選擇適當(dāng)比例尺以國標(biāo)規(guī)定規(guī)定線條和符號線條和符號表示構(gòu)件和運動副，完成機構(gòu)圖表示構(gòu)件和運動副，完成機構(gòu)圖 運動簡圖的繪制舉例運動簡圖的繪制舉例小型壓力機小型壓力機編號原則：編號原則：注意區(qū)分位置重疊的不注意區(qū)分位置重疊的不同構(gòu)件和同軸剛性聯(lián)接的多個零件。同構(gòu)件和

15、同軸剛性聯(lián)接的多個零件。前者分別編號，后者采用一個編號，前者分別編號，后者采用一個編號，加加 以示區(qū)別。以示區(qū)別。 1. 分析整個機構(gòu)的工作原理分析整個機構(gòu)的工作原理機構(gòu)組成機構(gòu)組成動作原理和運動情況動作原理和運動情況偏心輪偏心輪1 齒輪齒輪1 桿件桿件2 齒輪齒輪6 桿件桿件3 槽凸輪槽凸輪6 桿件桿件4 滑塊滑塊7 壓頭壓頭8原動件原動件執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件2. 沿著傳動路線，分析相鄰構(gòu)件之間的相對運動關(guān)系，沿著傳動路線，分析相鄰構(gòu)件之間的相對運動關(guān)系，確定運動副的類型和數(shù)目。確定運動副的類型和數(shù)目。轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副移動副移動副平面高副平面高副3. 選擇適當(dāng)?shù)囊晥D平面選擇適當(dāng)?shù)囊晥D平面 選擇原則選

16、擇原則1 1 清楚表達機構(gòu)的主體部分；清楚表達機構(gòu)的主體部分；2 2 盡可能反映機構(gòu)的全面運動；盡可能反映機構(gòu)的全面運動；3 3 可以選擇其他視圖平面作為補充?？梢赃x擇其他視圖平面作為補充。4. 繪圖繪圖選擇機架選擇機架提取構(gòu)件的運動尺寸提取構(gòu)件的運動尺寸確定比例尺確定比例尺選擇機構(gòu)運動中的一個狀態(tài)選擇機構(gòu)運動中的一個狀態(tài)確定各運動副位置，繪圖確定各運動副位置，繪圖編號：編號：A、B、C 表示運動副表示運動副 1、2、3 表示構(gòu)件表示構(gòu)件 O1、O2表示固定轉(zhuǎn)軸表示固定轉(zhuǎn)軸 原動件的運動方向原動件的運動方向O2 D B C O3 6 5 4 3 A O1 2 例例 圖示為顎式碎礦機。當(dāng)曲軸圖示為顎式碎礦機。當(dāng)曲軸2繞軸心繞