第一讲机械常识机构运动简图及自由度计算

x
F=3n-2PL-PH
A O
式中：F-机构的自由度 n-机构中活动构件数目 PL-机构中低副的数目 PH-机构中高副的数目
y

低副和高副的约束各是多少？
移动副动画
转动副动画
5）例题：计算内燃机的自由度
F 8
A2
1
3
6
B
E
4
7D
C
5
内燃机运动简图
2.平面机构具有确定相对运动的条件
平面机构只有机构自由度大于零，才可能运动。 ♥ 平面机构具有确定相对运动的条件是：
3 A1
2
A 3
1 2
c)实例：计算图示柱塞式油泵的自由 度。
B
2
1A
D 3 C
4 E5
6
3 A1
2 A
3 1
2
复合铰链
实例一
B
2
1A
D 3 C
4 E5
6
判断下列那些运动副是复合铰链
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
2）局部自由度
a)概念 不影响整个机构运动的局部的独立运动，称为局部自由度。 b）常见类型：凸轮机构中的滚子从动件及类似滑动摩擦改为滚动
第二篇 常用机构与机械传动
第九章 平面机构的结构分析 §9.1 构件与运动副
§9.2 平面机构运动简图 §9.3 机构具有确定相对运动条件 自由度计算
教学目标
基本概念 运动副及其分类 机构运动简图 机构运动简图课堂练习 机构自由度计算 计算平面机构自由度时应注意的事项 平面机构自由度计算课堂练习 学习提要
§9.1 基本常识
学习提要 1、概念：机器、机构、构件、零件、平面机构
内燃机
鄂式破碎机
机器具有三个特征： 1）它们都是人为的各个实物的组合； 2）各个实物之间具有确定的相对运动； 3）它们都能代替或减轻人类的劳动，去完成机械功或转换机械能。
机构具有机器的前两个特征，但不具有第三个特征。
构件是指机构的运动单元。 零件是机构的制造单元。→ 通用零件、专用零件
x
μL=1mm/mm
B
1 60o
A
2 4
C
3
D
y
动画
5.课堂练习
绘制出下列机构的机构运动简图
动画
动画
三、平面机构的自由度
1.平面机构自由度的计算
1）自由度：构件作独立运动的数目。 2）约束：对构件的独立运动的限制称为约束。 思考？ 3）机构的自由度：是指机构作独立运动的数目。 ♥ 4）机构自由度计算式
平面机构的自由度等于原动件数，即 F=W>0
实例
实 例：计算下列图示机构的自由度
2 B
1 4
C
2
3
B
D
1 A
C3 D
4
1
5
EA
B 2
3
CBiblioteka Baidu
图一
图二
图三
3.计算平面机构自由度应注意的事项♥
1）复合铰链
a)概念：两个以上的构件在同一处以 转动副相联组成的运动副，称为复合铰链。
b)处理方法：当组成复合铰链的构件 个数为m时，所包含的转动副数目应为 （m-1）个。
c)常见约束类型： （1）两构件之间组成多个导路平行的移动副。（图例1） （2）两构件之间组成多个轴线重合的转动副。（图例2） （1）（2）种情况的处理方法，两构件之间只按一个运动副计算。
导路平行的多个移动副
处理方法：两构件之间只按一个运动副计算。
一、运动副及其分类
1.运动副的概念
两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的联接称为运动副。
例如轴与轴承的联接、活塞与汽缸的联接等。
动画
2.运动副的分类 平面运动副：被联接的两个构件只能在同一平面或相互平行的平面内
作相对运动的运动副称为平面运动副。 根据两构件的接触形式不同，平面运动副可分为低副和高副。
2）转动副
3）移动副 4）高副
4.构件的分类（补充）
1）机架：机构中固定不动的构件，它支承着其他活动构 件。 2）原动件：机构中接受外部给定运动规律的活动构件。 3）从动件：机构中随原动件运动的活动构件。
原动件
机架
从动件
二、机构运动简图
动画
1.机构运动简图
撇开实际机构中与运动无关的因素，用简单的线条和符号表示构件 和运动副，并按一定比例定出各运动副的位置，表示机构各构件间相对运动 关系的图。
2.机构示意图
只是定性地表示机构的组成及运动原理，而不用严格按比例绘制 的简图，通常称为机构示意图。
机构运动简图
F 8
A2
1
3
6
B
E
4
7D
C
5
动画
动画2
总结
1. 知识要点 2. 作业 9-1 9-2 画出一种体育设备的机构示意图
作业要求 用纸做
♥ 3.绘制机构运动简图的方法和步骤 动画 1）找出各构件和选定视图平面
a)选取长度比例尺
μL=实际构件长度（m）/图示构件长度（mm）
b)按几何关系作图（即作出机构运动简图） c)标出各运动副和构件的代号，并在机构原动件上画出表示运动方向 的箭头。
注意事项：
1.比例尺：是在图上用一定的长度代表实际长度。
2.比例
μL=实际长度/图示长度 M=图示长度/实际长度
4.机构运动简图绘制实例
机械是机器和机构的总称。
平面机构:若组成机构的所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运 动，则称为该机构为平面机构。（实例1、实例2）
轴系结构 （动画）
轴的结构
滚动轴承的组成 （动画）
通用零件
轴承
平键
专用零件
曲轴
原动部分
2、机器的组成
传动部分
传动部分
执行部分
原动部分
动画
执行部分
低副：两构件通过面接触组成的运动副。 1）按转两动构副件：间两的构相件对只运能动做不相同对可转分动为的：运转动动副副。、移动副 2）移动副：两个构件只能做相对移动的运动副。
移动副动画
转动副动画
高副：两构件通过点或线接触组成的运动副。
齿轮副
螺旋副动画
高副
3.平面运动副的表示法
1）构件
一般选定的视图平面应与各构件平行，由原动件→从动件及机架
2）找出联接构件的各运动副
由从原动构件出发沿运动的传递路线，分析各构件间的相对运动 性质；确定活动构件数目、运动副的类型和数目根据运动副类别画上 相应的符号，并逐个注上表示运动副的代号A、B、C、D….,和构件的 数目1、2、3、….
3)画出机构的示意图 4）测量各运动副间相对位置 5）绘制机构运动简图
摩擦处。 c)处理方法：自由度计算时应将局部自由度除去，可设想把滚子
与从动件固成一体。
d)自由度计算实例
d)实例：计算下列图示机构自由度。
3C 2 B 1
A
3）虚约束
实例
a)概念：机构中与其他运动副所起的限制作用重复，对机构运动不 起新的限制作用的约束，称为虚约束。
b)处理方法：保留一个构件，而撤去其余的对称构件及其有关的运动 副。