機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第二章

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第二章平面機(jī)構(gòu)分析基本要求

重點(diǎn)學(xué)時(shí)運(yùn)動(dòng)副的概念及分類，自由度、約束的概念。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的畫法，平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件?！盍私狻钫莆諜C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制及自由度的計(jì)算。4學(xué)時(shí)第二章平面機(jī)構(gòu)分析

難點(diǎn)復(fù)合鉸鏈、局部自由度及虛約束的判斷。第一節(jié)概述

一、運(yùn)動(dòng)副的定義機(jī)構(gòu)定義：傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的構(gòu)件系統(tǒng)。特征：1）人為實(shí)物（即構(gòu)件）組合；2）各構(gòu)件具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)。分類：1）平面機(jī)構(gòu)：所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

2）空間機(jī)構(gòu)：不是所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。定義：凡兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。兩構(gòu)件組成；直接接觸；有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。三要素：二、運(yùn)動(dòng)副的分類運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副，例如球面副和螺旋副。低副：兩構(gòu)件通過面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副，如轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副。高副：兩構(gòu)件通過線或者點(diǎn)接觸組成的運(yùn)動(dòng)副，如齒輪副、凸輪副。轉(zhuǎn)動(dòng)副，又稱為鉸鏈移動(dòng)副齒輪副凸輪副疑問高副與低副的特點(diǎn)有何區(qū)別？解析1）低副比高副的接觸比壓低，承載能力好。2）低副比高副便于加工和潤滑。3）低副引入兩個(gè)約束，高副指引人一個(gè)約束。空間副第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的定義為了便于機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)，撇開與運(yùn)動(dòng)無關(guān)的構(gòu)件外形和運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)因素，用規(guī)定的符號(hào)和簡(jiǎn)單的線條來表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定的比例畫出表示各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置及各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)圖，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖定義2、機(jī)構(gòu)示意圖定義表示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，不嚴(yán)格按照比例來繪制的簡(jiǎn)圖。3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的作用1）了解機(jī)構(gòu)的組成和類型；2）表達(dá)機(jī)器的傳動(dòng)原理；3）進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析。二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的符號(hào)1、構(gòu)件的表示方法1）桿、軸類構(gòu)件2）固定構(gòu)件（機(jī)架）3）同一構(gòu)件（有焊接符號(hào)）2、運(yùn)動(dòng)副的表示方法1）轉(zhuǎn)動(dòng)副：一般用小圓圈“。”表示，其圓心表示兩構(gòu)件相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的中心。2）移動(dòng)副：一般用矩形和直線表示，矩形框的長(zhǎng)邊和直線表示移動(dòng)導(dǎo)路或其中心線的位置。3）高副：畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓（齒輪除外：可用兩節(jié)圓表示）。常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖參閱教材表5-1。疑問以下兩組圖分別表示幾個(gè)構(gòu)件幾個(gè)運(yùn)動(dòng)副？解析1）上圖表示兩運(yùn)動(dòng)副構(gòu)件。2）下圖表示三運(yùn)動(dòng)副構(gòu)件。三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制1、構(gòu)件的分類1）固定構(gòu)件（機(jī)架）：用來支承其他活動(dòng)構(gòu)件（運(yùn)動(dòng)構(gòu)件）的構(gòu)件。2）原動(dòng)件（主動(dòng)件）：是運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件。3）從動(dòng)件：是機(jī)構(gòu)中隨著原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件。其中輸出預(yù)期運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件稱為輸出構(gòu)件，其他從動(dòng)件則起傳遞運(yùn)動(dòng)的作用。原動(dòng)件（主動(dòng)件）機(jī)架從動(dòng)件ABCD輸出構(gòu)件輸入構(gòu)件從動(dòng)件2、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟1）分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)（找出機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件）和運(yùn)動(dòng)情況（從原動(dòng)件開始分析）；2）確定構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目；4）選擇合適的比例尺按照規(guī)定符號(hào)繪制簡(jiǎn)圖；5）在簡(jiǎn)圖上標(biāo)注構(gòu)件號(hào)及運(yùn)動(dòng)副號(hào)，并用箭頭表示原動(dòng)件。3）選擇視圖平面，并選擇一個(gè)有代表性的瞬時(shí)機(jī)構(gòu)位置；例題解析例題2.1分析鱷式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖畫出運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。例題2.2分析內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖畫出運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。第三節(jié)平面機(jī)構(gòu)的自由度

一、自由度與約束條件一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有幾個(gè)自由度？空間運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件又有幾個(gè)自由度？1、自由度：構(gòu)件相對(duì)于參考系的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。2、約束兩個(gè)構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到限制，自由度減少，這種對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)加的限制即為約束。自由度的減少等于約束的數(shù)目。一個(gè)低副引入（）個(gè)約束，還有（）個(gè)自由度。一個(gè)高副引入（）個(gè)約束，還有（）個(gè)自由度。二、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算1、平面機(jī)構(gòu)的自由度：平面機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。2、平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算公式n：表示可動(dòng)構(gòu)件個(gè)數(shù)PL：低副個(gè)數(shù)PH：高副個(gè)數(shù)例題解析例題2.3試計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度。3、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)該注意的事項(xiàng)1）復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一軸線上以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。若有N個(gè)構(gòu)件構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，其轉(zhuǎn)動(dòng)副的個(gè)數(shù)應(yīng)該為(N-1)。例題解析例題2.4試計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度。2）局部自由度：機(jī)構(gòu)中某些不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由度。計(jì)機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)將局部自由度除去不算。例題解析例題2.4試計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度。3）虛約束：不起獨(dú)立限制作用的約束。計(jì)機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)將虛約束除去不計(jì)。重復(fù)移動(dòng)副：兩構(gòu)件在多處構(gòu)成移動(dòng)副，且導(dǎo)路重合或平行。

重復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)副：兩構(gòu)件在多處構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線重合。對(duì)稱部分：機(jī)構(gòu)中傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分。若構(gòu)件兩點(diǎn)間距離始終保持不變，用雙轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)件連接構(gòu)成虛約束。舉例舉例舉例舉例重復(fù)軌跡:例題解析例題2.5試計(jì)算右圖機(jī)構(gòu)的自由度。例題解析例題2.6試計(jì)算右圖機(jī)構(gòu)的自由度。重復(fù)軌跡對(duì)稱部分4、綜合實(shí)例例題解析例題2.7試計(jì)算右圖機(jī)構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。C點(diǎn)存在復(fù)合鉸鏈；E和E’是重復(fù)移動(dòng)副；F處存在局部自由度。例題例題2.8試計(jì)算右圖機(jī)構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。解析三、平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1、什么是確定運(yùn)動(dòng)？機(jī)構(gòu)中的所有構(gòu)件在任意瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)都是完全確定的。