第一講_機(jī)械常識___機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及_自由度計算

第二篇 常用機(jī)構(gòu)與機(jī)械傳動 第九章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 9.1 構(gòu)件與運(yùn)動副 9.2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 9.3 機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動條件 自由度計算 教學(xué)目標(biāo) 基本概念 運(yùn)動副及其分類 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 課堂練習(xí) 機(jī)構(gòu)自由度計算 計算平面機(jī)構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項 平面機(jī)構(gòu)自由度計算課堂練習(xí) 學(xué)習(xí)提要 9.1 基本常識 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 具有三個特征： 1）它們都是人為的各個實物的組合； 2）各個實物之間具有確定的相對運(yùn)動； 3）它們都能代替或減輕人類的勞動，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)動單元。 機(jī)構(gòu) 具有機(jī)器的前兩個特征，但不具有第三個特征。 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，則稱為該機(jī)構(gòu)為平面機(jī)構(gòu)。（ 實例 1、 實例 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) （ 動畫 ） 滾動軸承的組成 （ 動畫 ） 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 動畫 原動部分 傳動部分 執(zhí)行部分 原動部分 傳動部分 執(zhí)行部分 一、運(yùn)動副及其分類 1.運(yùn)動副的概念 兩構(gòu)件之間直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動的聯(lián)接稱為 運(yùn)動副 。 例如軸與軸承的聯(lián)接、活塞與汽缸的聯(lián)接等。 動畫 2.運(yùn)動副的分類 平面運(yùn)動副 ：被聯(lián)接的兩個構(gòu)件只能在同一平面或相互平行的平面內(nèi)作相對運(yùn)動的運(yùn)動副稱為 平面運(yùn)動副 。 根據(jù)兩構(gòu)件的接觸形式不同，平面運(yùn)動副可分為 低副 和 高副 。 低副： 兩構(gòu)件通過面接觸組成的運(yùn)動副。 移動副動畫 轉(zhuǎn)動副動畫 按兩構(gòu)件間的相對運(yùn)動不同可分為： 轉(zhuǎn)動副 、 移動副 2）移動副：兩個構(gòu)件只能做相對移動的運(yùn)動副。 1）轉(zhuǎn)動副：兩構(gòu)件只能做相對轉(zhuǎn)動的運(yùn)動副。 高副： 兩構(gòu)件通過點或線接觸組成的運(yùn)動副。 螺旋副動畫 齒輪副 高副 3.平面運(yùn)動副的表示法 1）構(gòu)件 2）轉(zhuǎn)動副 3）移動副 4）高副 4.構(gòu)件的分類（補(bǔ)充） 1）機(jī)架： 機(jī)構(gòu)中固定不動的構(gòu)件，它支承著其他活動構(gòu) 件。 2）原動件： 機(jī)構(gòu)中接受外部給定運(yùn)動規(guī)律的活動構(gòu)件。 3）從動件： 機(jī)構(gòu)中隨原動件運(yùn)動的活動構(gòu)件。 原 動 件 機(jī) 架 從 動 件 二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 撇開實際機(jī)構(gòu)中與運(yùn)動無關(guān)的因素，用簡單的線條和符號表示構(gòu)件和運(yùn)動副，并按一定比例定出各運(yùn)動副的位置，表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對運(yùn)動關(guān)系的圖。 動畫 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)動原理，而不用嚴(yán)格按比例繪制的簡圖，通常稱為機(jī)構(gòu)示意圖。 12345678ABCDEF機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動 簡 圖 動畫 動畫 2 總結(jié) 1. 知識要點 2. 作業(yè) 9-1 9-2 畫出一種體育設(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)動簡圖的方法和步驟 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，由原動件 從動件及機(jī)架 2）找出聯(lián)接構(gòu)件的各運(yùn)動副 由 從原動構(gòu)件出發(fā)沿運(yùn)動的傳遞路線，分析各構(gòu)件間的相對運(yùn)動性質(zhì)；確定活動構(gòu)件數(shù)目、運(yùn)動副的類型和數(shù)目 根據(jù)運(yùn)動副類別畫上相應(yīng)的符號，并逐個注上表示運(yùn)動副的代號 A、 B、 C、 D .,和構(gòu)件的數(shù)目 1、 2、 3、 . 3)畫出機(jī)構(gòu)的示意圖 4）測量各運(yùn)動副間相對位置 5）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 a)選取長度比例尺 動畫 b)按幾何關(guān)系作圖（即作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖） c)標(biāo)出各運(yùn)動副和構(gòu)件的代號，并在機(jī)構(gòu)原動件上畫出表示運(yùn)動方向的箭頭。 注意事項： 1.比例尺：是在圖上用一定的長度代表實際長度。 2.比例 L=實際構(gòu)件長度（ m） /圖示構(gòu)件長度（ mm） L=實際長度 /圖示長度 M=圖示長度 /實際長度 4.機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制實例 動畫 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)動簡圖 動畫 動畫 三、平面機(jī)構(gòu)的自由度 1.平面機(jī)構(gòu)自由度的計算 1） 自由度： 構(gòu)件作獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目。 2） 約束： 對構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動的限制稱為約束。 思考 ？ 3）機(jī)構(gòu)的自由度：是指機(jī)構(gòu)作獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目。 4）機(jī)構(gòu)自由度計算式 式中 ： F-機(jī)構(gòu)的自由度 n-機(jī)構(gòu)中活動構(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？ 移動副動畫 轉(zhuǎn)動副動畫 5）例題：計算內(nèi)燃機(jī)的自由度 12345678ABCDEF 內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動簡圖 平面機(jī)構(gòu)只有機(jī)構(gòu)自由度大于零，才可能運(yùn)動。 平面機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動的條件是： 2.平面機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動的條件 平面機(jī)構(gòu)的自由度等于原動件數(shù)，即 F=W0 實例 實 例：計算下列圖示機(jī)構(gòu)的自由度 BCD1234ABC123ABCDE12345圖一 圖二 圖三 3.計算平面機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)注意的事項 1）復(fù)合鉸鏈 a)概念： 兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)組成的運(yùn)動副，稱為復(fù)合鉸鏈。 b)處理方法： 當(dāng)組成復(fù)合鉸鏈的構(gòu)件個數(shù)為 m時，所包含的轉(zhuǎn)動副數(shù)目應(yīng)為（ m-1）個。 c)實例 ： 計算圖示柱塞式油泵的自由度。 AA112233ABCDE123456AA112233復(fù)合鉸鏈 ABCDE123456 實 例 一 判斷下列那些運(yùn)動副是復(fù)合鉸鏈 (a) (b) (c) (d) (e) 2）局部自由度 a)概念 不影響整個機(jī)構(gòu)運(yùn)動的局部的獨(dú)立運(yùn)動，稱為局部自由度。 b）常見類型： 凸輪機(jī)構(gòu)中的滾子從動件及類似滑動摩擦改為滾動摩擦處。 c)處理方法： 自由度計算時應(yīng)將局部自由度除去，可設(shè)想把滾子與從動件固成一體。 d)自由度計算實例 d)實例： 計算下列圖示機(jī)構(gòu)自由度。 ABC123 a)概念： 機(jī)構(gòu)中與其他運(yùn)動副所起的限制作用重復(fù)，對機(jī)構(gòu)運(yùn)動不起新的限制作用的約束， 稱為虛約束。 b)處理方法： 保留一個構(gòu)件，而撤去其余的對稱構(gòu)件及其有關(guān)的運(yùn)動副。 c)常見約束類型： （ 1）兩構(gòu)件之間組成多個導(dǎo)路平行的移動副。（ 圖例 1） （ 2）兩構(gòu)件之間組成多個軸線重合的轉(zhuǎn)動副。（ 圖例 2） （ 1）（ 2）種情況的處理方法，兩構(gòu)件之間只按一個運(yùn)動副計算。 3）虛約束 實例 導(dǎo)路平行的多個移動副 處理方法：兩構(gòu)件之間只按一個運(yùn)動副計算 。 軸線重合的多個轉(zhuǎn)動副 處理方法：兩構(gòu)件之間只按一個運(yùn)動副計算 。 （ 3）兩構(gòu)件聯(lián)接點的運(yùn)動軌跡互相重合。 圖例 3 處理方法：將構(gòu)件圖（ b）中構(gòu)件 5及兩個轉(zhuǎn)動副所引入的約束視為虛約束而除去不計。 （ 4）機(jī)構(gòu)中起相同作用的對稱部分。 圖例 4 簡化后的機(jī)構(gòu) 處理方法： 只需保留對稱部分中的一個，將作用完全相同部分引如的構(gòu)件和運(yùn)動副去掉。 課 堂 練 習(xí) ABCDEF計算下列圖示機(jī)構(gòu)自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否有確定的相對運(yùn)動？ ABCDEF12345678ABCDEF123456(1) (2) 計算下列圖示機(jī)構(gòu)自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否有確定的相對運(yùn)動？ (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 運(yùn)動。 (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 運(yùn)動。 計算下列圖示機(jī)構(gòu)自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否有確定的 相對運(yùn)動？ 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 運(yùn)動。 計算下列圖示機(jī)構(gòu)自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否有確定的 相對運(yùn)動？ ABCD9 00 計算下列圖示機(jī)構(gòu)自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否有確定的 相對運(yùn)動？ 計算繪制出下列的沖壓機(jī)構(gòu)示意圖，計算機(jī)構(gòu)的自由度并判斷機(jī)構(gòu)是否有確定的相對運(yùn)動？ 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 運(yùn)動。 計算繪制出下列的沖壓機(jī)構(gòu)示意圖，計算機(jī)構(gòu)