第一講_機(jī)械常識(shí)___機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及_自由度計(jì)算

第二篇 常用機(jī)構(gòu)與機(jī)械傳動(dòng) 第九章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 9.1 構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副 9.2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 9.3 機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)條件 自由度計(jì)算 教學(xué)目標(biāo) 基本概念 運(yùn)動(dòng)副及其分類 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 課堂練習(xí) 機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算 計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算課堂練習(xí) 學(xué)習(xí)提要 9.1 基本常識(shí) 學(xué)習(xí)提要 1、 概念： 機(jī)器 、 機(jī)構(gòu) 、 構(gòu)件 、 零件 、 平面機(jī)構(gòu) 內(nèi)燃機(jī) 鄂式破碎機(jī) 機(jī)器 具有三個(gè)特征： 1）它們都是人為的各個(gè)實(shí)物的組合； 2）各個(gè)實(shí)物之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)； 3）它們都能代替或減輕人類的勞動(dòng)，去完成機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能。 構(gòu)件 是指機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)單元。 機(jī)構(gòu) 具有機(jī)器的前兩個(gè)特征，但不具有第三個(gè)特征。 平面機(jī)構(gòu) :若組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，則稱為該機(jī)構(gòu)為平面機(jī)構(gòu)。（ 實(shí)例 1、 實(shí)例 2） 零件 是機(jī)構(gòu)的制造單元。 通用零件 、 專用零件 機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。 軸系結(jié)構(gòu) （ 動(dòng)畫(huà) ） 滾動(dòng)軸承的組成 （ 動(dòng)畫(huà) ） 軸的結(jié)構(gòu) 通用零件 平 鍵 軸 承 專用零件 曲 軸 2、機(jī)器的組成 動(dòng)畫(huà) 原動(dòng)部分 傳動(dòng)部分 執(zhí)行部分 原動(dòng)部分 傳動(dòng)部分 執(zhí)行部分 一、運(yùn)動(dòng)副及其分類 1.運(yùn)動(dòng)副的概念 兩構(gòu)件之間直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接稱為 運(yùn)動(dòng)副 。 例如軸與軸承的聯(lián)接、活塞與汽缸的聯(lián)接等。 動(dòng)畫(huà) 2.運(yùn)動(dòng)副的分類 平面運(yùn)動(dòng)副 ：被聯(lián)接的兩個(gè)構(gòu)件只能在同一平面或相互平行的平面內(nèi)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為 平面運(yùn)動(dòng)副 。 根據(jù)兩構(gòu)件的接觸形式不同，平面運(yùn)動(dòng)副可分為 低副 和 高副 。 低副： 兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副。 移動(dòng)副動(dòng)畫(huà) 轉(zhuǎn)動(dòng)副動(dòng)畫(huà) 按兩構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不同可分為： 轉(zhuǎn)動(dòng)副 、 移動(dòng)副 2）移動(dòng)副：兩個(gè)構(gòu)件只能做相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。 1）轉(zhuǎn)動(dòng)副：兩構(gòu)件只能做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。 高副： 兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副。 螺旋副動(dòng)畫(huà) 齒輪副 高副 3.平面運(yùn)動(dòng)副的表示法 1）構(gòu)件 2）轉(zhuǎn)動(dòng)副 3）移動(dòng)副 4）高副 4.構(gòu)件的分類（補(bǔ)充） 1）機(jī)架： 機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)的構(gòu)件，它支承著其他活動(dòng)構(gòu) 件。 2）原動(dòng)件： 機(jī)構(gòu)中接受外部給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的活動(dòng)構(gòu)件。 3）從動(dòng)件： 機(jī)構(gòu)中隨原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)構(gòu)件。 原 動(dòng) 件 機(jī) 架 從 動(dòng) 件 二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 撇開(kāi)實(shí)際機(jī)構(gòu)中與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的因素，用簡(jiǎn)單的線條和符號(hào)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定比例定出各運(yùn)動(dòng)副的位置，表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的圖。 動(dòng)畫(huà) 2.機(jī)構(gòu)示意圖 只是定性地表示機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)原理，而不用嚴(yán)格按比例繪制的簡(jiǎn)圖，通常稱為機(jī)構(gòu)示意圖。 12345678ABCDEF機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 簡(jiǎn) 圖 動(dòng)畫(huà) 動(dòng)畫(huà) 2 總結(jié) 1. 知識(shí)要點(diǎn) 2. 作業(yè) 9-1 9-2 畫(huà)出一種體育設(shè)備的機(jī)構(gòu)示意圖 作業(yè)要求 用紙做 3.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的方法和步驟 1）找出各構(gòu)件和選定視圖平面 一般選定的視圖平面應(yīng)與各構(gòu)件平行，由原動(dòng)件 從動(dòng)件及機(jī)架 2）找出聯(lián)接構(gòu)件的各運(yùn)動(dòng)副 由 從原動(dòng)構(gòu)件出發(fā)沿運(yùn)動(dòng)的傳遞路線，分析各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；確定活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目 根據(jù)運(yùn)動(dòng)副類別畫(huà)上相應(yīng)的符號(hào)，并逐個(gè)注上表示運(yùn)動(dòng)副的代號(hào) A、 B、 C、 D .,和構(gòu)件的數(shù)目 1、 2、 3、 . 3)畫(huà)出機(jī)構(gòu)的示意圖 4）測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副間相對(duì)位置 5）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 a)選取長(zhǎng)度比例尺 動(dòng)畫(huà) b)按幾何關(guān)系作圖（即作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖） c)標(biāo)出各運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件的代號(hào)，并在機(jī)構(gòu)原動(dòng)件上畫(huà)出表示運(yùn)動(dòng)方向的箭頭。 注意事項(xiàng)： 1.比例尺：是在圖上用一定的長(zhǎng)度代表實(shí)際長(zhǎng)度。 2.比例 L=實(shí)際構(gòu)件長(zhǎng)度（ m） /圖示構(gòu)件長(zhǎng)度（ mm） L=實(shí)際長(zhǎng)度 /圖示長(zhǎng)度 M=圖示長(zhǎng)度 /實(shí)際長(zhǎng)度 4.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制實(shí)例 動(dòng)畫(huà) ABCDxy12346 0oL= 1 m m / m m5.課堂練習(xí) 繪制出下列機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 動(dòng)畫(huà) 動(dòng)畫(huà) 三、平面機(jī)構(gòu)的自由度 1.平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算 1） 自由度： 構(gòu)件作獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。 2） 約束： 對(duì)構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的限制稱為約束。 思考 ？ 3）機(jī)構(gòu)的自由度：是指機(jī)構(gòu)作獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。 4）機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算式 式中 ： F-機(jī)構(gòu)的自由度 n-機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目 PL-機(jī)構(gòu)中低副的數(shù)目 PH-機(jī)構(gòu)中高副的數(shù)目 OAxyF=3n-2PL-PH 低副和高副的約束各是多少？ 移動(dòng)副動(dòng)畫(huà) 轉(zhuǎn)動(dòng)副動(dòng)畫(huà) 5）例題：計(jì)算內(nèi)燃機(jī)的自由度 12345678ABCDEF 內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 平面機(jī)構(gòu)只有機(jī)構(gòu)自由度大于零，才可能運(yùn)動(dòng)。 平面機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件是： 2.平面機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件 平面機(jī)構(gòu)的自由度等于原動(dòng)件數(shù)，即 F=W0 實(shí)例 實(shí) 例：計(jì)算下列圖示機(jī)構(gòu)的自由度 BCD1234ABC123ABCDE12345圖一 圖二 圖三 3.計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)注意的事項(xiàng) 1）復(fù)合鉸鏈 a)概念： 兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)組成的運(yùn)動(dòng)副，稱為復(fù)合鉸鏈。 b)處理方法： 當(dāng)組成復(fù)合鉸鏈的構(gòu)件個(gè)數(shù)為 m時(shí)，所包含的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目應(yīng)為（ m-1）個(gè)。 c)實(shí)例 ： 計(jì)算圖示柱塞式油泵的自由度。 AA112233ABCDE123456AA112233復(fù)合鉸鏈 ABCDE123456 實(shí) 例 一 判斷下列那些運(yùn)動(dòng)副是復(fù)合鉸鏈 (a) (b) (c) (d) (e) 2）局部自由度 a)概念 不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的局部的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，稱為局部自由度。 b）常見(jiàn)類型： 凸輪機(jī)構(gòu)中的滾子從動(dòng)件及類似滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦處。 c)處理方法： 自由度計(jì)算時(shí)應(yīng)將局部自由度除去，可設(shè)想把滾子與從動(dòng)件固成一體。 d)自由度計(jì)算實(shí)例 d)實(shí)例： 計(jì)算下列圖示機(jī)構(gòu)自由度。 ABC123 a)概念： 機(jī)構(gòu)中與其他運(yùn)動(dòng)副所起的限制作用重復(fù)，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起新的限制作用的約束， 稱為虛約束。 b)處理方法： 保留一個(gè)構(gòu)件，而撤去其余的對(duì)稱構(gòu)件及其有關(guān)的運(yùn)動(dòng)副。 c)常見(jiàn)約束類型： （ 1）兩構(gòu)件之間組成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副。（ 圖例 1） （ 2）兩構(gòu)件之間組成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副。（ 圖例 2） （ 1）（ 2）種情況的處理方法，兩構(gòu)件之間只按一個(gè)運(yùn)動(dòng)副計(jì)算。 3）虛約束 實(shí)例 導(dǎo)路平行的多個(gè)移動(dòng)副 處理方法：兩構(gòu)件之間只按一個(gè)運(yùn)動(dòng)副計(jì)算 。 軸線重合的多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副 處理方法：兩構(gòu)件之間只按一個(gè)運(yùn)動(dòng)副計(jì)算 。 （ 3）兩構(gòu)件聯(lián)接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡互相重合。 圖例 3 處理方法：將構(gòu)件圖（ b）中構(gòu)件 5及兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副所引入的約束視為虛約束而除去不計(jì)。 （ 4）機(jī)構(gòu)中起相同作用的對(duì)稱部分。 圖例 4 簡(jiǎn)化后的機(jī)構(gòu) 處理方法： 只需保留對(duì)稱部分中的一個(gè)，將作用完全相同部分引如的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副去掉。 課 堂 練 習(xí) ABCDEF計(jì)算下列圖示機(jī)構(gòu)自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？ ABCDEF12345678ABCDEF123456(1) (2) 計(jì)算下列圖示機(jī)構(gòu)自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？ (1) n=8,PL=10,PH=0 F=3n-2PL-PH=3 8-2 10-0=1 W=F0,機(jī)構(gòu)具有確定的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)。 (2) n=5,PL=7,PH=0 F=3n-2PL-PH=3 5-2 7-0=1 W=F0,機(jī)構(gòu)具有確定的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)。 計(jì)算下列圖示機(jī)構(gòu)自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否有確定的 相對(duì)運(yùn)動(dòng)？ ABCDE F12345解： n=4,PL=5,PH=1 F=3n-2PL-PH=3 4-2 5-1=1 W=F0,機(jī)構(gòu)具有確定的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)。 計(jì)算下列圖示機(jī)構(gòu)自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否有確定的 相對(duì)運(yùn)動(dòng)？ ABCD9 00 計(jì)算下列圖示機(jī)構(gòu)自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否有確定的 相對(duì)運(yùn)動(dòng)？ 計(jì)算繪制出下列的沖壓機(jī)構(gòu)示意圖，計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度并判斷機(jī)構(gòu)是否有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？ 1 (2) n=7,PL=9,PH=2 F=3n-2PL-PH=3 7-2 9-2=1 W=F0,機(jī)構(gòu)具有確定的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)。 計(jì)算繪制出下列的沖壓機(jī)構(gòu)示意圖，計(jì)算機(jī)構(gòu)