機(jī)械原理第1章 1.2節(jié) 運(yùn)動副 機(jī)構(gòu)運(yùn)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(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成2.3 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制2.4 機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動的條件機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動的條件 2.5 機(jī)構(gòu)自由度的計算機(jī)構(gòu)自由度的計算2.6 計算平面機(jī)構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項計算平面機(jī)構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項2.7 平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)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(jī)構(gòu)運(yùn)動的剛性單元體，組成作為一個整體參與機(jī)構(gòu)運(yùn)動的剛性單元體，組成機(jī)械系統(tǒng)的最小運(yùn)動單元機(jī)械系統(tǒng)的最小運(yùn)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(jī)機(jī)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?？捎梢粋€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(yùn)動副及其分類運(yùn)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(yùn)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(yùn)動的可動聯(lián)接稱為 運(yùn)動副。運(yùn)動副。一、運(yùn)動副定義一、運(yùn)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(yùn)動副的兩個構(gòu)件之間有組成運(yùn)動副的兩個構(gòu)件之間有相對運(yùn)動相對運(yùn)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(yùn)動副運(yùn)動副聯(lián)接聯(lián)接對運(yùn)動副的理解要把握以下三點(diǎn)：對運(yùn)動副的理解要把握以下三點(diǎn)：可以說：可以說：機(jī)構(gòu)是由運(yùn)動副逐一聯(lián)接各

3、個構(gòu)件組成的機(jī)構(gòu)是由運(yùn)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(yùn)動副的部分（點(diǎn)、線、面）兩個構(gòu)件上參與接觸構(gòu)成運(yùn)動副的部分（點(diǎn)、線、面）自由度：自由度：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目，或確定構(gòu)件位置所構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目，或確定構(gòu)件位置所 需的獨(dú)立變量的數(shù)目需的獨(dú)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(yùn)動副對構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動所加的限制運(yùn)動副對構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動所加的限制2.1 運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類二、運(yùn)動副的分類方法二、運(yùn)動副的分類方法：1 按組成運(yùn)動副的兩構(gòu)件的相對運(yùn)動形式分類按組成運(yùn)動副的兩構(gòu)件的相

4、對運(yùn)動形式分類: -平面運(yùn)動副、空間運(yùn)動副平面運(yùn)動副、空間運(yùn)動副2 按照運(yùn)動副的接觸形式分類按照運(yùn)動副的接觸形式分類:-低副低副(面接觸面接觸)、高副（點(diǎn)線接觸）、高副（點(diǎn)線接觸）5 按照運(yùn)動副接觸部分的幾何形狀分類按照運(yùn)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(yùn)動副引入的約束數(shù)目分類按照運(yùn)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(yùn)動方式分類按兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)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(yùn)動副的兩個構(gòu)件的相對運(yùn)動形式分類、根據(jù)組成運(yùn)動副的兩個構(gòu)件的相對運(yùn)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(yùn)動副級運(yùn)動副 u IIII級運(yùn)動副級運(yùn)動副u IIIIII級運(yùn)動副級運(yùn)動副u IVIV級運(yùn)動副級運(yùn)動副u V V級運(yùn)動副級運(yùn)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(yùn)動副代表符號三、運(yùn)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(yùn)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(yùn)動鏈簡稱閉式運(yùn)動鏈簡稱閉鏈閉鏈：運(yùn)動鏈的各構(gòu)件首尾封閉：運(yùn)動鏈的各構(gòu)件首尾封閉 開式運(yùn)動鏈簡稱開式運(yùn)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(yùn)動副連接起來組成的相互間可作若干個構(gòu)件通過運(yùn)動副連接起來組成的相互間可作 相對運(yùn)動的構(gòu)件系統(tǒng)。相對運(yùn)動的構(gòu)件系統(tǒng)。分分類類閉鏈閉鏈開鏈開鏈?zhǔn)沁\(yùn)動鏈么？為什么是運(yùn)動鏈么？為什么機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu)：在運(yùn)動鏈中，如果將某一個構(gòu)件在運(yùn)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(yùn)動規(guī)律給定運(yùn)動規(guī)律相對固定構(gòu)件運(yùn)動時，如果運(yùn)動鏈中相對固定構(gòu)件運(yùn)動時，如

7、果運(yùn)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(yùn)動確定的相對運(yùn)動，則此運(yùn)動鏈稱為機(jī)構(gòu)。，則此運(yùn)動鏈稱為機(jī)構(gòu)。機(jī)架機(jī)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(yùn)動鏈?zhǔn)菣C(jī)構(gòu)運(yùn)動鏈?zhǔn)菣C(jī)構(gòu) 2 2機(jī)構(gòu)是運(yùn)動鏈機(jī)構(gòu)是運(yùn)動鏈機(jī)構(gòu)是具有機(jī)構(gòu)是具有確定運(yùn)動的確定運(yùn)動的運(yùn)動鏈。運(yùn)動鏈。平面機(jī)構(gòu)：平面機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的運(yùn)動平面互相平行機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的運(yùn)動平面互相平行空間機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)中至少有一構(gòu)件不在相互平行的平面上運(yùn)機(jī)構(gòu)中至少有一構(gòu)件不在相互平行的平面上運(yùn) 動，或至少有一構(gòu)件能在三維空間中運(yùn)動動，或至少有一構(gòu)件能在三維空間中運(yùn)

8、動 低副機(jī)構(gòu)低副機(jī)構(gòu)：完全由低副連接而成的機(jī)構(gòu)完全由低副連接而成的機(jī)構(gòu) 高副機(jī)構(gòu)高副機(jī)構(gòu)：只要含有一個高副的機(jī)構(gòu)只要含有一個高副的機(jī)構(gòu) 閉鏈機(jī)構(gòu)閉鏈機(jī)構(gòu)：由閉式運(yùn)動鏈所組成的機(jī)構(gòu)由閉式運(yùn)動鏈所組成的機(jī)構(gòu) 開鏈機(jī)構(gòu)開鏈機(jī)構(gòu)：由開式運(yùn)動鏈所組成的機(jī)構(gòu)由開式運(yùn)動鏈所組成的機(jī)構(gòu) 高副機(jī)構(gòu)高副機(jī)構(gòu)平面低副平面低副閉鏈機(jī)構(gòu)閉鏈機(jī)構(gòu)請問：是開鏈請問：是開鏈還是閉鏈機(jī)構(gòu)？還是閉鏈機(jī)構(gòu)？平面低副開鏈機(jī)構(gòu)平面低副開鏈機(jī)構(gòu)一一 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖概念機(jī)構(gòu)運(yùn)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(yùn)動副和構(gòu)件運(yùn)動副和構(gòu)件，并按一，并按一定定比例尺比例尺表示機(jī)構(gòu)的表示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸運(yùn)動尺寸，繪

9、制出表示機(jī)構(gòu)的簡明圖形。，繪制出表示機(jī)構(gòu)的簡明圖形。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖與原機(jī)械具有完全相同運(yùn)動特性。機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖與原機(jī)械具有完全相同運(yùn)動特性。 內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī) 作用作用 用于現(xiàn)有機(jī)械或新機(jī)械原理方案的設(shè)計、分析與討論用于現(xiàn)有機(jī)械或新機(jī)械原理方案的設(shè)計、分析與討論重點(diǎn)在于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析重點(diǎn)在于機(jī)構(gòu)的運(yùn)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(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性運(yùn)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(yùn)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(yùn)動尺寸是運(yùn)動分析的基礎(chǔ)構(gòu)件的運(yùn)動尺寸是運(yùn)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(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)示意圖 為了便于研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，可以撇開構(gòu)件、為了便于研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，可以撇開構(gòu)件、運(yùn)動副的外形和具體構(gòu)造，而只用簡單的線條運(yùn)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(yùn)動副，并和符號代表構(gòu)件和運(yùn)動副，并按比例按比例定出各運(yùn)定出各運(yùn)動副位置，表示機(jī)構(gòu)的組成和傳動情況。這樣動副位置，表示機(jī)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(dá)機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性夠準(zhǔn)確表達(dá)機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性的簡明圖形的簡明圖形就稱為就稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。 只是為了表明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動狀態(tài)或各構(gòu)件的只是為了表明機(jī)構(gòu)的運(yùn)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(yùn)動簡

11、圖，來繪制運(yùn)動簡圖，通常把這樣的簡圖稱為通常把這樣的簡圖稱為機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)示意圖。二二 構(gòu)件與運(yùn)動副的表達(dá)方法構(gòu)件與運(yùn)動副的表達(dá)方法機(jī)架機(jī)架AB機(jī)架和活動構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動副聯(lián)接機(jī)架和活動構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動副聯(lián)接機(jī)架和活動構(gòu)件通過移動副聯(lián)接機(jī)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(diǎn)劃線表示與其注：點(diǎn)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(jī)原動機(jī)常用機(jī)構(gòu)構(gòu)件、運(yùn)動副代表符號常用機(jī)構(gòu)構(gòu)件、運(yùn)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(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪

12、機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)偏心輪偏心輪BA12BA211. 1. 在繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖時，在繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖時，首先確定機(jī)構(gòu)的原動件首先確定機(jī)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(jī)，由此確定出組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件，然后確定構(gòu)件間運(yùn)動副的類型。構(gòu)的所有構(gòu)件，然后確定構(gòu)件間運(yùn)動副的類型。2. 2. 為將機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖表示清楚，為將機(jī)構(gòu)運(yùn)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(yùn)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(yùn)動平面相平行的面為投影面，必要時也可以就機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖要以正然后展開到同一平面上?？傊?，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)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(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸定出各運(yùn)動，根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸定出各運(yùn)動副之間的相對位置，然后用規(guī)定的符號畫出各類運(yùn)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(yùn)動副，并將同一構(gòu)件上的運(yùn)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(yùn)動副符號用簡單線條連接起來，這樣便可繪制出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖。繪制出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖。三三 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制步驟機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制步驟 1. 分析整個機(jī)構(gòu)的工作原理

14、，分析整個機(jī)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(yùn)動沿著傳動路線，分析相鄰構(gòu)件之間的相對運(yùn)動 關(guān)系，關(guān)系，確定運(yùn)動副的類型和數(shù)目確定運(yùn)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(yùn)動副，完成機(jī)構(gòu)圖表示構(gòu)件和運(yùn)動副，完成機(jī)構(gòu)圖 運(yùn)動簡圖的繪制舉例運(yùn)動簡圖的繪制舉例小型壓力機(jī)小型壓力機(jī)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(jī)構(gòu)的工作原理分析整個機(jī)構(gòu)的工作原理機(jī)構(gòu)組成機(jī)構(gòu)組成動作原理和運(yùn)動情況動作原理和運(yùn)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(yùn)動關(guān)系，沿著傳動路線，分析相鄰構(gòu)件之間的相對運(yùn)動關(guān)系，確定運(yùn)動副的類型和數(shù)目。確定運(yùn)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(dá)機(jī)構(gòu)的主體部分；清楚表達(dá)機(jī)構(gòu)的主體部分；2 2 盡可能反映機(jī)構(gòu)的全面運(yùn)動；盡可能反映機(jī)構(gòu)的全面運(yùn)動；3 3 可以選擇其他視圖平面作為補(bǔ)充?？梢赃x擇其他視圖平面作為補(bǔ)充。4. 繪圖繪圖選擇機(jī)架選擇機(jī)架提取構(gòu)件的運(yùn)動尺寸提取構(gòu)件的運(yùn)動尺寸確定比例尺確定比例尺選擇機(jī)構(gòu)運(yùn)動中的一個狀態(tài)選擇機(jī)構(gòu)運(yùn)動中的一個狀態(tài)確定各運(yùn)動副位置，繪圖確定各運(yùn)動副位置，繪圖編號：編號：A、B、C 表示運(yùn)動副表示運(yùn)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(yùn)動方向原動件的運(yùn)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(jī)。當(dāng)曲軸圖示為顎式碎礦機(jī)。當(dāng)曲軸2繞軸心繞