平面机构的结构分析

第一节 概述
研究机构的目的：
第四章 平面机构的结构分析
➢机构运动的可能性？ ➢具有确定的运动？
第一节 概述
连杆（构件）
第四章 平面机构的结构分析
零件－连杆体1、连杆头2、轴套3、轴瓦4和5、螺杆6、螺母7、开口销8
• 最小的制造单元。
第二节 运动副及其分类
第四章 平面机构的结构分析
运动副：机构中，使两个构件直接接触，并 能产生一定相对运动的连接。
置。 ➢ 选择构件的运动平面作为简图的投影面。 ➢ 选择适当的长度比例尺，确定运动副的位置，
并用构件和运动副的符号绘出机构的运动简 图。
例题一
例题二
例题三
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第四章 机构的结构分析
例题一：绘制图示颚式破碎机的机构运动简图
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第四章 机构的结构分析
例题一：绘制图示颚式破碎机的机构运动简图
提示： •偏心轮1为原动件 •转动副A和E均与机架相 连
小结
第四章 平面机构的结构分析
一台机器的关键在于抓住其有相对运动 的部分。从机器的细节来看，机构的运动副 有相对运动，是一台机器的关键，也是机器 制造加工和维修保养的核心所在。从零件、 运动副、构件到机构、机器是由微观到宏观， 逐步扩展。有关零件、构件、机构、运动副、 自由度（约束）的概念是本节乃至本课程最 基本和最重要的内容。
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第四章 机构的结构分析
例题一：绘制图示颚式破碎机的机构运动简图
1
6
A
B
4
2
3
5
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第四章 机构的结构分析
例题二：绘制图示偏心轮传动机构的运动简图
自由度（约束）与运动副接触形式有关
第二节 运动副及其分类
第四章 平面机构的结构分析
平面运动副按接触形式分类： ➢ 低副：
➢ 两构件之间以面接触的运动副。 引入2个约束，保留了1个自由度。
➢ 高副： ➢ 两构件之间以点或线接触的运动副。 引入1个约束，保留了2个自由度。
高副具有相对较多的相对运动可能，能 传递较复杂的运动，但接触部分压强较高， 比低副易磨损。
第一节 概述
机构
第四章 平面机构的结构分析
• 机构是按照一定方式联接的 构件的组合体，具有确定的运动。
• 传递运动
• 转换运动
齿轮机构
曲柄滑块机构
第一节 概述
第四章 平面机构的结构分析
构件
• 组成机构的最小运动单元。 如内燃机中的连杆、曲轴、活塞等。
曲轴
连杆 构件可为单一零件，也可为多个零件刚性联接的整体。
2 从动件
确定运动！
3 4
1原动件
机架
第四章 机构的结构分析
例：油泵机构 1圆盘 2柱塞 3 摇块 4机架
B 1 A
2 3
C
4
视频
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第四章 机构的结构分析
机构运动简图的绘制 ➢ 分析机械的结构和工作原理，沿着运动传递
路线，找出原动件、工作执行构件及机架。 ➢ 确定构件数，运动副的数目、类型和相对位
平面高副
点接触
第四章 平面机构的结构分析
凸轮尖底从动件 与凸轮轮廓之间
引入1个约束。
（沿n-n方向）
第二节 运动副及其分类
平面高副
线接触
第四章 平面机构的结构分析
圆柱齿轮啮合 时轮齿之间
引入1Baidu Nhomakorabea约束。
（沿n-n方向）
第二节 运动副及其分类
第四章 平面机构的结构分析
机构中构件类型
➢ 机架：机构中相对不动的构件。
第一节 概述
内燃机的工作过程
进气
压缩
点火
第四章 平面机构的结构分析
排气
内燃机的主要机构组成： 曲柄滑块机构(Slider-crank mechanism) 实现移动与转动之间的运动转换
齿轮机构(Gears) 保证进气阀、排气阀和活塞之间的 协调动作
凸轮机构(Cam mechanism) 启闭进气阀、排气阀
机构各构件间的相对运动，只取决于机构中的 所有运动副的类型、数目及其相对位置（即回转副 的中心位置，移动副的中心线位置和高副接触点的 位置），而与构件的外形、组成构件的零件数和运 动副的具体结构无关。
不按比例绘制的简图称为机构示意图。
注意：机构运动简图与原机构具有完全相同的运动 特性！
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第四章 机构的结构分析
活塞与缸体之间 活塞与连杆之间 连杆与曲轴之间
……
运动副是一种连接关系，不是实体。
第二节 运动副及其分类
第四章 平面机构的结构分析
运动副要素
两构件参与接触而构成运动副的部分，有： 点、线、面。
第二节 运动副及其分类
第四章 平面机构的结构分析
运动副分类
根据相对运动是平面运动还是空间运动， 可分为平面运动副和空间运动副。
平面机构－全部由平面运动副组成的机构。 空间机构－至少含有一个空间运动副的机构。
第二节 运动副及其分类
自由度
构件所具有的独立运动 数目。
作平面运动的自由构件具有 3个自由度。
第四章 平面机构的结构分析
约束
对构件独立运动所加的限 制。
（平面运动）
每增加1个约束，构件便失 3个独立参量：x、y、
去1个自由度。
➢ 原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件； →输入构件。
➢ 从动件：随着原动件的运动而运动的构件。 →输出构件
确定运动
从动件 2
原动件
1 1
3
4
机架
第三节 平面机构的运动简图
机构运动简图
第四章 机构的结构分析
表示机构中各构件间相对运动关系的简单图形 （用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按一 定比例表示各运动副间的相对位置）。
自行车包含了哪些运动副？
它们是高副还是低副？
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第二节 运动副及其分类
平面低副
曲面接触：转动副
第四章 平面机构的结构分析
引入2个约束。
只具有一个独立相对转动
铰链
第二节 运动副及其分类
平面低副
第四章 平面机构的结构分析
平面接触：移动副
只具有沿一个方向的独立相 对移动
导轨
引入2个约束。
第二节 运动副及其分类
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第四章 机构的结构分析
常 用 平 面 运 动 副 表 示 法
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第四章 机构的结构分析
机构中构件类型 ➢ 机架：固定构件；一般相对地面固定不动。 ➢ 原动件：按给定已知运动规律独立运动的构
件；常以转向箭头表示。 ➢ 从动件：其余活动构件；其运动规律决定于
原动件运动规律和机构型式、构件尺寸等。
第四章 平面机构的结构分析
主要内容
第四章 平面机构的结构分析
第一节 概述 第二节 运动副及其分类 第三节 平面机构的运动简图 第四节 平面机构的自由度 第五节 平面机构的组成原理和结构分析
第一节 概述
机器
• 能量转换 • 作功
进气
压缩
点火
排气
第四章 平面机构的结构分析
典型机器：内燃机
功能：燃气热能转换为机械能