钱瑞明-东南大学-机械设计-第二章Machine Design

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Sliding Pair or Prismatic Pair(移动副或棱柱副)——两构件之间 的相对运动为直线移动(用P表示)，F=1，S=2
Higher Pair(高副)——两构件之间的相对运动为移动和转动，如 齿轮副(gear pair)、凸轮副(cam pair)，F=2，S=1
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4. Procedures for Drawing the Kinematic Diagram of a Mechanism(机构运动简图的绘制步骤)
Closed Kinematic Chain
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Open Kinematic Chain SEU-QRM 6
4. Mechanism(机构) ① Quasi-Mechanism(准机构)——将运动链中的一个构件 固定作为运动参考系 ② Mechanism(机构)——若准机构中一个或几个构件按给 定的运动规律相对于固定构件运动，且其余构件都具有 确定运动时，准机构则成为机构 ③ Frame or Fixed Link or Reference Link(机架)——机 构中固定不动的构件。机架相对地面可以是固定的，也 可以是运动的（如在汽车、飞机等中的机构）
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Typical Spatial Pairs
Helical Pair(螺旋副H )
Cylindric Pair(圆柱副C)
Sphere-Pin Pair(球销副S’)
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机械设计 Mechanical Design
PART Ⅰ
A General Introduction to Machine Design Chapter 2 Mechanism Structure in Machine Design
主讲教师——钱瑞明
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柱面高副
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2.1.3 Drawing Kinematic Diagram of a Mechanism 机构运动简图的绘制 1. Definition and Purpose(机构运动简图的定义及作用)
实际机构往往是由外型和结构都很复杂的构件所组成。但构件的运 动 只 取 决 于 运 动 副 的 类 型 和 机 构的 运动 尺寸 （各 运动 副相 对位 置尺 寸），与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目、固联方式及运 动副的具体结构等无关。因此，为了便于研究机构的组成原理和运动， 可以不考虑构件、运动副的外形和具体构造，只用简单的线条和规定符 号代表构件和运动副，并按比例确定各运动副位置，表示机构的组成和 传动情况。 Kinematic Diagram of a Mechanism(机构运动简图)——用简单的线条 和规定的符号来代表构件和运动副，按一定比例表示各运动副的相对位 置。机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性。 Schematic Diagram(机构示意图)——不按比例绘制 是机构分析和设计的工具。
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2. Representation of a Kinematic Pair(运动副的表示) Revolute Pair， Fixed Pivot(固定铰链)， Sliding Pair，Higher Pair 移动副——导路可以平移，表示时块状、杆状（或槽状）可 以互换
分析机械的运动原理和结构情况，确定其原动件、机架、执行 部分和传动部分。 沿着运动传递路线，逐一分析每个构件间相对运动的性质，以 确定运动副的类型和数目。 恰当地选择视图平面，通常可选择机械中多数构件的运动平面 为视图平面，必要时也可选择两个或两个以上的视图平面，然 后将其展到同一图面上。 选择适当的比例尺，定出各运动副的相对位置，并用各运动副 的代表符号、常用机构的运动简图符号和简单的线条，绘制机 构运动简图。 从原动件开始，按传动顺序标出各构件的编号和运动副的代 号。在原动件上标出箭头以表示其运动方向。
A binary link
A ternary link
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3. Kinematic Chain(运动链) Kinematic Chain(运动链)——两个以上的构件通过运动副 联接而成的系统。 Closed Kinematic Chain(闭式运动链)——组成运动链的每 个构件至少包含两个运动副，组成一个首末封闭的系统，如 图a、b所示。 Open Kinematic Chain(开式运动链)——存在只包含一个运 动副的构件，它们不能组成一个封闭的系统，如图c、d所 示。
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3. Representation of a Link(构件的表示) • Binary Link or Bilateral Link(二副构件) • Ternary Link or Trilateral Link(三副构件) • Fixed Link or Frame(机架) • Driving Link(原动件) • Driven Link(从动件)
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Revolute Pair
Pair
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2. Link or Member (构件) 构件是具有确定运动的基本运动单元(basic element of motion)。根据构件含有运动副元素的数量，构件可分为：二 副元素构件(binary link)，即含二个运动副元素；三副元素构 件(ternary link)，即含三个运动副元素；以次类推，实际机 构中常用的构件为二副元素构件和三副元素构件。
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4. Mechanism(机构) ④ Driving Link or Input Link(原动件或主动件)——机构中 按给定运动规律运动的构件 ⑤ Driven Link or Output Link or Follower (从动件)—— 机构中除原动件外其余随原动件运动的构件 ⑥ Planar Mechanism(平面机构)——组成机构的各构件都 在相互平行平面内运动的机构 ⑦ Spatial Mechanism(空间机构)——非平面机构 机构与运动链的区别：机构有机 架、原动件，可动且运动确定 由于常用的机构大多为平面机 构，所以本章仅讨论平面机构的 结构学问题。
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3. 根据运动副两元素间相对运动的形式分类
Planar Kinematic Pairs(平面运动副)——组成运动副两构件之间 的相对运动为平面运动。平面机构中只含有平面运动副。 Spatial Knematic Pairs(空间运动副)——组成运动副两构件之间 的相对运动为空间运动。空间机构中可以有平面运动副，也可以没 有，但一定有空间运动副。 平面运动副有： Revolute Pair or Rotating Pair(转动副)——两构件之间的相对运 动为转动，又称回转副或铰链(hinge)(用R表示)，F=1，S=2
机架相对地面可以是固定的也可以是运动的如在汽车飞机等中的机构seuseuqrmqrmmechanismstructuremachinedesignchaptermechanismstructuremachinedesigndrivinglinkinputlink原动件或主动件机构中按给定运动规律运动的构件drivenlinkoutputlinkfollower从动件机构中除原动件外其余随原动件运动的构件planarmechanism平面机构组成机构的各构件都在相互平行平面内运动的机构spatialmechanism空间机构非平面机构由于常用的机构大多为平面机构所以本章仅讨论平面机构的结构学问题
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2.1.2 Classification of Kinematic Pairs 运动副的分类 1. 根据运动副引入的约束数分类 Degrees of Freedom or DOF(运动副的自由度)——描述组 成运动副两构件之间相对运动所需独立参数(independent parameters)的个数，F Constraints of Kinematic Pair(运动副的约束数)——两构件 因直接接触组成运动副而失去的自由度数，S。运动副的约束 数最多为5，最少为1。对于组成运动副的两构件作空间相对 运动情况，有F＋S＝6 根据运动副提供的约束数目不同，将运动副分为五级： 引入一个约束的运动副称为Ⅰ级副，引入两个约束的运动副 称为Ⅱ级副，依次类推，最末为Ⅴ级副。 教材表2.1给出了常用运动副的分类情况及其代表符号。
1) 机构组成分析——由图可知，该机构是 由偏心轮1、齿轮1′、杆件2、3、4、滚 子5、槽凸轮6、齿轮6′、滑块7、压杆 8、机架9组成。其中，齿轮1′和偏心轮 1固结在同一转轴O1 上；齿轮6′和槽凸 轮6固结在同一转轴O2上。
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Purposes for Studying Mechanism Structure Distinguishing(鉴别)——如何判断一些构件的组合是否 具有确定的运动？是否成为机构？有必要研究构件组合体 的可动性和运动的确定性。 Design or Synthesis(设计)——构件怎样组合，才能构成 一个具有确定运动的机构？ Analysis(分析)——有必要按结构组成特点对机构进行分 类，从而对一类机构形成统一的分析研究方法。 Representation(表示)——为了便于分析和研究，有必要 用简单的线条和符号来表示机构。
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2. 根据构成运动副的两构件的接触情况分类 Lower Pairs(低副)——面接触，耐磨损，承载能力高 Higher Pairs(高副)——点或线接触，易磨损，承载能力低
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Example 2.1 画出图示小型压力机的运动简图。
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Solution:
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Composition of Mechanism and Drawing of Kinematic Diagram
机构的组成及运动简图的绘制
2.1.1 Main Elements of Composing a Mechanism 机构的组成要素 1. Kinematic Pairs(运动副) Kinematic Pair——两构件之间直接接触形成的可动连接 (mobile or movable connection) 两个构件对应于一个运动副 直接接触，产生约束 能产生相对运动 Pair Elements(运动副元素)——两构件之间的接触部分： 点、线、面(point, line, or surface)