機(jī)構(gòu)的組成及其具有確切運(yùn)動(dòng)的條件

機(jī)構(gòu)的組成及其具有確切運(yùn)動(dòng)的條件第1頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

機(jī)構(gòu)是由運(yùn)動(dòng)副連接且具有確定相對運(yùn)動(dòng)的許多構(gòu)件的組合體。其其主要功能是傳遞運(yùn)動(dòng)或改變運(yùn)動(dòng)的方向、大小和形式。一般機(jī)械中的機(jī)構(gòu)，如平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等稱為常用機(jī)構(gòu)。所有構(gòu)件構(gòu)件都在相互平行的的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為平面機(jī)構(gòu)，

第2頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)構(gòu)的組成要素及構(gòu)件類型平面機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖平面機(jī)構(gòu)具有確切運(yùn)動(dòng)的條件第3頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月一、機(jī)構(gòu)的組成要素及構(gòu)件類型組成機(jī)構(gòu)的基本要素是構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副。（一）構(gòu)件獨(dú)立影響機(jī)械功能并能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體稱為構(gòu)件。（二）運(yùn)動(dòng)副1、運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件自由度概念機(jī)構(gòu)是有若干個(gè)構(gòu)件組成的。機(jī)構(gòu)是有若干個(gè)構(gòu)件組成的。構(gòu)件之間都以某種方式相互聯(lián)接。這種使兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副?？赡艹霈F(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱為構(gòu)件的自由度。一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件(1、2、3)具有三個(gè)自由度。一個(gè)作空間運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有六個(gè)自由度。第4頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月2、運(yùn)動(dòng)副分類運(yùn)動(dòng)副的形式很多，但都是通過點(diǎn)、線或面的接觸來實(shí)現(xiàn)的。按照不同的接觸特性，通常把運(yùn)動(dòng)副分為低副和高副兩大類。低副兩構(gòu)件通過面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。（具有制造簡便、耐磨損和承載力強(qiáng)等特點(diǎn)）平面機(jī)構(gòu)中的低副有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副兩種。第5頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）轉(zhuǎn)動(dòng)副（鉸鏈）組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件之間只能繞同一軸線作相對轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2-2所示。若兩構(gòu)件中有一個(gè)是固定的（如圖2-2a中的構(gòu)件2），則稱為固定鉸鏈。若兩構(gòu)件都不是固定的（如圖2-2b中的構(gòu)件1和2），則稱為活動(dòng)鉸鏈。（2）移動(dòng)副

組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能沿某一軸線作相對移動(dòng)。圖2-2圖2-3第6頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月高副兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副（1、2、3、）。如圖2-4a、b所示的凸輪1與從動(dòng)件2、齒輪1與齒輪2分別在其接觸處A組成高副。組成平面高副的二構(gòu)件相對運(yùn)動(dòng)可以是在平面內(nèi)的相對轉(zhuǎn)動(dòng)和沿接觸處t—t方向的相對移動(dòng)。

圖2-4圖2-5在機(jī)械中還常采用圖2-5a所示的球面副和2-5b所示的螺旋副。為空間運(yùn)動(dòng)副。第7頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）機(jī)構(gòu)及其構(gòu)件類型和機(jī)構(gòu)的自由度在有若干個(gè)構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副所構(gòu)成的構(gòu)件系統(tǒng)中，若將一個(gè)構(gòu)件固定，則如果當(dāng)一個(gè)獲幾個(gè)構(gòu)件按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)時(shí)，其他構(gòu)件便隨之作確定的運(yùn)動(dòng)，那么這個(gè)構(gòu)件系統(tǒng)就成為了機(jī)構(gòu)，可以傳遞運(yùn)動(dòng)和力。機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件按其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可分為三類：（1）固定件（機(jī)架）用來支撐活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件。在分析機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)時(shí)，常以固定件作為參考坐標(biāo)系。（2）原動(dòng)件是運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件。它的運(yùn)動(dòng)是由外界輸入的，故又稱為輸入構(gòu)件。（3）從動(dòng)件是機(jī)構(gòu)中隨著原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其他活動(dòng)構(gòu)件。任何一個(gè)機(jī)構(gòu)中，總有一個(gè)構(gòu)件被相對地看作固定件。在機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件中，必須有一個(gè)或幾個(gè)原動(dòng)構(gòu)件，其余都是從動(dòng)件。機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對于機(jī)架的所能有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為機(jī)構(gòu)的自由度。第8頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月二、平面機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖（一）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的定義在研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以不考慮那些與運(yùn)動(dòng)無關(guān)的因素。而用簡單的線條和符號來代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，如表2-1所示。第9頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月表2-1一般構(gòu)件的表示方法

桿、軸構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件第10頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月三副構(gòu)件兩副構(gòu)件一般構(gòu)件的表示方法

第11頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月常用運(yùn)動(dòng)副的符號運(yùn)動(dòng)副名稱運(yùn)動(dòng)副符號兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副12121212121212121212121212兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副122121平面運(yùn)動(dòng)副第12頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月平面高副螺旋副21121221211212球面副球銷副121212空間運(yùn)動(dòng)副121212第13頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月用簡單的線條和符號表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系，并按一定的比例確定各運(yùn)動(dòng)副的相對位置的圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。如圖2-6、2-7。2-6圖2-7機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖不僅能表示出機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理，而且還可以用圖解法求出機(jī)構(gòu)上各有關(guān)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特性（位移、速度和加速度）。它是一種在分析和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)表示機(jī)構(gòu)的簡便而又科學(xué)的方法。第14頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號在機(jī)架上的電機(jī)齒輪齒條傳動(dòng)帶傳動(dòng)圓錐齒輪傳動(dòng)第15頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月鏈傳動(dòng)圓柱蝸桿蝸輪傳動(dòng)凸輪傳動(dòng)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)第16頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖應(yīng)滿足的條件：

1.構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同

2.運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目與實(shí)際相符

3.運(yùn)動(dòng)副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實(shí)際機(jī)構(gòu)成比例。棘輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)第17頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟如下：1、分析機(jī)構(gòu)的工作情況、結(jié)構(gòu)組成和運(yùn)動(dòng)吹安迪情況，找出機(jī)構(gòu)的機(jī)架、原動(dòng)件及工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，查明運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線，確定構(gòu)件數(shù)。2、沿著運(yùn)動(dòng)傳遞路線，逐一分析每兩個(gè)構(gòu)件之間相對運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。3、合理選擇運(yùn)動(dòng)簡圖的視圖平面，一般選擇平行于多數(shù)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的平面作為視圖平面。4、按適當(dāng)比例尺，定出各運(yùn)動(dòng)副的相對位置，并用各運(yùn)動(dòng)副的代表符號和常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖等繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。第18頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月DCBA1432繪制圖示鱷式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡圖。第19頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月三、平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件（一）平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式機(jī)構(gòu)的自由度也就是機(jī)構(gòu)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù)。平面機(jī)構(gòu)中的每個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，在未用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接起來以前，都具有三個(gè)自由度。當(dāng)兩個(gè)構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副之后，它們的運(yùn)動(dòng)就受到約束，自由度即相應(yīng)減少。而自由度減少的個(gè)數(shù)，與引入的運(yùn)動(dòng)副種類有關(guān)。

a（轉(zhuǎn)動(dòng)副）b（移動(dòng)副）（高副）圖2-8圖2-9在平面機(jī)構(gòu)中，每個(gè)低副使機(jī)構(gòu)失去兩個(gè)自由度，每個(gè)高副使機(jī)構(gòu)失去一個(gè)自由度。第20頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)平面機(jī)構(gòu)共有K個(gè)構(gòu)件，其中有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件。若機(jī)構(gòu)中低副的數(shù)目為pL個(gè)，高副的數(shù)目為pH個(gè)。該機(jī)構(gòu)的自由度F計(jì)算公式為F=3n-2pL-pH1）復(fù)合鉸鏈——兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以低副相聯(lián)。計(jì)算：n個(gè)構(gòu)件,有n－1轉(zhuǎn)動(dòng)副。2）局部自由度的概念定義：機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的局部的、不影響其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度稱為局部自由度。3)虛約束在機(jī)構(gòu)中，有些運(yùn)動(dòng)副引入的約束是重復(fù)的，這些重復(fù)的約束對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上不起限制作用，稱之為虛約束。例題一計(jì)算圖2-6所示內(nèi)燃機(jī)中曲柄連桿機(jī)構(gòu)的自由度。

F=3n-2