学习情境二任务二(出版社)

• 设计任何一部新机器，首先要 根据工作要求，进行设计构思， 即拟定各种可能的不同设计方
案，制作出机构运动简图（或
者示意图），经过比较从中选
出最佳设计方案。一开始就进
行机器的结构设计，绘制零部
简易冲床
件的工作图是不可能的，也是 1.主动轮 2.凸轮 3.杠杆 4.冲头 5.机架
不必要的。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
学习目标
• 1、掌握平面机构运动副的概念； • 2、学会平面机构运动简图的绘制； • 3、掌握平面机构自由度的概念，学会平面机构自由
度的计算方法和机构运动确定性的判定方法。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
任务书
• 1、完成学习情境（二）工作任务单中的问题： • （1）什么是高副？什么是低副？在平面机构中高副和低副各引入几个
•
F=3n-2PL-PH
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
机构自由度计算实例
• [例]计算右图所示机构的自由度 • 解：该图中总构件数N为6，转动
副数为5，移动副数为2，没有高
副。所以n=5，PL=7, PH =0，则
自由度为：
• F=3n-2PL-PH =3×5-2×7-0=1
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
•
两构件通过点或线接触构成的运动副称为高副，
包括凸轮副和齿轮副。
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（１）低副
1）转动副 若运动副只允许两个构件作相对转动，则称该
运动副为转动副，也称铰链。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
（１）低副
2）移动副 若运动副只允许两个构件沿某一直线做相对移
动，则称该运动副为移动副。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
绘制平面机构运动简图实例
试绘制图示的自动卸货机构的运动简图。
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绘制平面机构运动简图实例
试绘制下图所示颚式破碎机的机构运动简图。
1
4
1
54
5
A
A
B
B
A
1A4
B1பைடு நூலகம்
4
B
DD
2
2C 3 C 3
22 CC
DD 44
33
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
（2）选择合适的①比例尺，②机构位置，③投影面。 （3）按照机构运动简图的定义绘图，即用简单线条和规定符
号分别表示构件和运动副，按比例确定各运动副之间的位 置，用简单图形把机构运动情况反映出来。 ★图中各运动副顺次标以大写英文字母，各构件标以阿拉伯 数字，用箭头标明主动件。
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四、机构具有确定运动的条件
机构具有确定运动的条件是：机构原动件的数目 W应等于机构的自由度F，即W=F>0 • 如果F与W不相等，则 • 1）若F=0，则机构不能做独立运动，不能动； 2）若F<0，机构蜕变为刚性桁架，超静定，不能动； 3）若W>F，机构按动力较大的原动件的运动规律运动， 发生运动干涉，机构的薄弱处可能遭到破坏。 4）若W<F，则机构的运动不确定。
乐业的工作作风和良好的职业道德以及团队协作精神。
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工作任务
任务一 任务二 任务三 任务四
内燃机的结构分析 平面机构运动简图绘制与自由度计算 平面连杆机的设计 凸轮机构设计
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工作任务
任务二 平面机构运动简图绘制与自由度计算
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
2、运动副的约束
• 平面低副的约束为2： 在低副中，十分显然转动副和移动副分别限制了构件
的两个自由度（即两个移动或一个移动和一个转动），也 就是说使机构减少了两个自由度； • 平面高副的约束为1：
在高副中，只限制了两个构件沿接触点公法线方向的 移动，也就是说构件减少了一个自由度。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
嘉兴职业技术学院
《机械零部件设计》 情境二
设计
内燃机中的常用机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
学习目标
• 1、了解内燃机的组成及工作原理，学会进行内燃机结构分析。 • 2、掌握平面机构运动简图绘制与自由度计算。 • 3、掌握平面连杆机构的设计。 • 4、掌握凸轮机构设计。 • 5、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，勇于创新、敬业
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二、平面机构运动简图的绘制
2.构件的分类
•
（1）机架：机构中相对固定的构件称为机架，
它的作用是支承运动构件。
•
（2）主动件：给定运动规律的构件称为主动件，
一般主动件与机架相连。
•
（3）从动件：机构中除主动件以外的全部活动
件都称为从动件。
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鳄式破碎机
其运动传递为：
电机
皮带
曲轴
动颚 板
肘板
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绘制平面机构运动简图实例
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
训练：绘制内燃机的机构运动简图
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
训练：绘制内燃机的机构运动简图
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
二、平面机构运动简图的绘制
3.绘制机构运动简图的目的 • 1）用来分析现有机器 • 能够了解机器由哪些构件、哪些机构组成
的，还能根据这些机构的运动性能知晓其工作 特点。甚至能预知其容易发生故障的部位，进 而能正确操作、使用与维护。
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二、平面机构运动简图的绘制
• 2）用来设计构思新机器
主要内容
• 1、平面机构的运动副； • 2、平面机构运动简图； • 3、平面机构的自由度概念； • 4、平面机构的自由度计算； • 5、平面机构具有确定运动的条件。
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一、运动副及其分类
1．平面运动副的定义
•
两个构件或两个以上构件直接接触， 并
且构件之间能产生一定形式的相对运动的可动
约束？ • （2）什么是机构运动简图？绘制机构运动简图的步骤？ • （3）什么是机构的自由度？计算自由度应注意那些问题？ • （4）机构具有确定运动的条件是什么？若不满足这一条件，机构会出
现什么情况？ • 2、完成内燃机机构运动简图的绘制； • 3、计算内燃机主体机构的自由度。
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称为平面机构。
•
为了便于研究机构的运动，将机构中那些与运动
无关的实际外形和具体结构略去，只用一些简单线条
表示构件、用简单的规定符号表示运动副的类型，按
一定比例确定出各运动副的相对位置及与运动有关的
尺寸。这种表示机构各构件间相对运动关系的简单图
形称为机构运动简图。
•
若不按比例绘制，则称为机构运动示意图。
三、平面机构自由度的计算
1、构件的自由度
所谓构件的自由度， 是指构件可能作的独立运动 个数。
一个作平面运动的自由 构件具有三个自由度。
自由构件
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三、平面机构自由度的计算
2、运动副的约束
n t
2 t 1
n
n t
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
三、平面机构自由度的计算
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
五、计算平面机构自由度时应注意的问题
• 1、复合铰链 • 2、局部自由度 • 3、虚约束
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
训练：计算内燃机机构的自由度
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
小结
• 1、平面机构的运动副； • 2、平面机构运动简图； • 3、平面机构的自由度概念； • 4、平面机构的自由度计算； • 5、平面机构具有确定运动的条件。
联接称为运动副。
•
若运动副只允许两构件在同一平面或相
互平行平面上做相对运动，则称该运动副为平
面运动副。
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一、运动副及其分类
• 2．平面运动副的分类
•
根据运动副中两构件接触方式的不同，平面运动
副分为低副和高副。
•
两构件通过面接触组成的运动副称为低副，包括
转动副和移动副。
机构运动简图符号
名称 轴，杆
构 三 副 元素 构 件
件
简图符号
构 件 的永 久 连 接
名称 基 本 符号
简图符号
机 架 是转 动 副 的
机
一部分
架
机 架 是移 动 副 的一 部分
×
齿 轮 副外 啮 合 ×
平面 低副
转动副 移动副
平
面
内啮合
×
×
高
副 凸轮副
注： 其 它 运 动 简 图 符 号 可 查 阅 GB 4460—84。
三、平面机构自由度的计算
3、平面机构自由度的计算
•平面机构可能做的独立运动个数称为平面机构的自由度。
• 设一个平面机构由N个构件组成， 其中必有一个构件是机架， 因机 架为固定件， 其自由度为零， 故活动构件数n=N－1。 这n个活动构件在 没有通过运动副连接时， 共有3n个自由度， 当用运动副将构件连接起来 组成机构之后， 其自由度就要减少。 当引入一个低副， 自由度就减少 两个； 当引入一个高副， 自由度就减少一个。 若机构中有PL个低副和 PH个高副， 则共减少2PL+PH个自由度。 • 于是， 平面机构的自由度F为
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（2）高副
• 1）齿轮副：两个齿轮接触形成的运动副称为 齿轮副。