机械原理及机构简介PPT课件

2
A
B
1
3
D 4 C
●
例2 活塞泵
§3 平面机构的自由度 一、构件的自由度
自由度构件所具独立运动的个数（确定构件位置 所需独立坐标数）。 一个完全自由的平面运动构件具有三个自由度。
y
y
x
y x
1
x
2
●
Байду номын сангаас
二、平面运动副的约束条件
约束— 限制 约束条件 —
约束数
运动副的形成引入了约束，使构件失去运动自由度。
2.机构(运动链)具有确定相对运动的条件
有一个机架 自由度大于零（F>0） 原动件数 =自由度数
（通常，原动件为含低副构件且与机架相连, 只有一个自由度。）
●
平面机构的运动分析
内容
•运动分析目的和方法 •用速度瞬心法求机构的速度 •用矢量方程图解法求机构的速度和加速度 •复杂机构的速度分析 •用解析法求机构的速度和加速度
§1 构件及其运动副
一、构件 —— 运动的单元.
二、运动副 —— 两个构件直接接触且具有确定相 对运动的联接。
运动副元素——两构件相互接触的点、线、面。 平面运动副分类:
转动副
移动副
特点：面接触、相对转动或相对移动 低副
●
齿轮副
凸轮副
特点：点或线接触、沿接触点切线方向相对移动 绕接触点的转动 高副
机械原理研究的基本问题： 机械原理研究的基本问题：
机构分析
机构综合
机构分析： 根据给定的机构运动简图来研究机构的运动特性和传力特性。
机构综合： 根据给定的机构运动特性和传力特性来设计机构运动简图。
平面机构的结构分析
内容
•构件及其运动副 •机构运动简图的绘制 •平面机构自由度的计算
重点
运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、 机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。
方法与步骤： 1.确定构件数目及原动件、输出构件； 2.根据各构件间的相对运动确定运动副的种类和数目； 3.选定比例尺，按规定符号绘制运动简图； 4.标明机架、原动件和作图比例尺； 5.验算自由度。
B A
C
A
机架
B C
3 C 23 4
2
B 12
1
A 14
4
C234
2
3 4
B12
1 A14
例1 颚式破碎机
1. 转动副
y
y
0
x
0FF=31
约束数 S = 2 x
不论形成运动副的两个构件是否其中有一个相 对固定，运动副引入的约束数S均相同。
●
2. 移动副 约束数 S = 2
3. 齿轮副
4. 凸轮副
n
n
约束数 S = 1
平面低副约束数 S = 2 平面高副约束数 S = 1
n n
●
三、平面机构的自由度 1.机构自由度的计算公式 机构的自由度 F= 3活动构件数-2低副数 -1高副数
2 活塞 3 连杆 5、6 齿轮 8 推杆
连杆机构 齿轮机构 凸轮机构
内燃机
箱体+
活塞、连杆、曲轴
连杆机构
齿轮
齿轮机构
凸轮、推杆
凸轮机构
牛头刨床
机构
具有确定相对运动 的组合体，是机器的 主要组成部分。 （传递运动和力或改变 运动形式）
连杆机构 齿轮机构
电动机
螺旋机构
机器 具有确定的相对运动的
组合体，并能完成有益的机械功 或转换机械能。
机械原理及机械结构简介
➢研究对象和内容
§1 研究对象和内容
机械 机构和机器的总称
机器种类 ：金属切削机床 内燃机 汽车 拖拉机 卷扬机 ......
是能量变换的装置，即可将某种形式
动力机器
的能量变换成机械能，或者把机械能 变换成其他形式的能量:电动机，燃
机
煤油核，水风潮汐地热太阳能。
工作机器 是完成有用的机械功或者是搬运
构件数目 运动副数目及类型 运动副之间的相对位置
表达方式：
用简单线条表示构件 规定符号代表运动副 按比例定出运动副的相对位置
一、运动副符号
转动副 移动副
齿轮副
凸轮副
1
1
2
2
2
2
螺旋副
机构运动简图表
球面副
二、构件
不管构件形状如何，简单线条表示，带短剖 面线表示机架。
带运动副元素的构件
三、机构运动简图的绘制
一、速度瞬心的概念 速度瞬心 瞬时等速重合点（同速点）
B
•
A• VA
VB
P
绝对瞬心 VPij=0 相对瞬心 VPij0
1
2
B
•
A
•
VA2A1
P12 P21
VB2B1
瞬心Pij（i、j代表构件）
二、瞬心数目的确定
方法：计算或作图
K N(N1) N—构件数 2
三、瞬心位置的确定 1）由运动副直接相联的两构件
计算公式 F ＝3n 2PL PH
例
F＝3n2PL PH F＝3n2PLPH F＝3n2PLPH
＝3 3 2 4 0 ＝34 2 5 0 ＝3 2 2 2 1
＝1
＝2
＝1
●
三个构件通过三
个转动副相连, 相
当于一个构件。
F=3n-2PL-PH
=3 2-23 -0 =0
F=3n-2PL-PH =3 3-25-0 =-1
▪回转副：回转副中心 ▪移动副：垂直导轨无穷远处 ▪纯滚动高副：接触点 ▪一般高副：接触点公法线上
螺旋副
球面副
●
若干构件通过运动副联接而成的可动系统 称运动链
若将运动链中的一个构件相对固定，运动链则成为 机构。 机构中构件的分类：
1、机架（描述运动的参考系） 2、原动件（运动规律已知的构件） 3、从动件
§2 平面机构运动简图的绘制
机构运动简图 表示机构运动特征的一种工程用图
与运动有关的因素：
器
物品：汽车起重机机床。
信息机器
是用来获得和变换信息：计算机绘 图复印传真手机。
机器与其它装置的主要区别是： 机器一定要作机械运动，并通过运动来实现
物料和信息的变换与传递且对外作功，完成能量
转换。
机器组成：原动机，传动机构，执行 机构，控制系统。
内燃机
平底凸 轮机构
内燃机
1 箱体 4 曲轴 7 凸轮
重点
速度瞬心及“三心定理”的运用、矢量方程图解 法求一般机构的速度和加速度。
§1 运动分析目的和方法
目的：
确定机构的运动参数
（轨迹、位移、速度、加速度等）
方法：
图解法（瞬心法、矢量方程）
形象直观、繁琐精度低。
解析法（矢量方程、复数、矩阵等）
精度高、公式复杂、计算量大。
§2 用速度瞬心法分析机构的速度
机构中独立运动的物体称为构件
连杆是内燃机中的一个构件，它由连 杆体1、连杆盖2、轴瓦3、4和5以及螺栓6、 螺母7、开口销8等零件构成。
构件（运动的整体） 零件（制造的单元）
研究对象： 常用机构 （连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构…）
主要内容：
机械原理 结构分析（机构的组成及其自由度的计算等） 运动分析（机构的速度和加速度分析等） 机器动力学（机械的平衡、机械的运转与调速等） 常用机构的分析与设计（机构综合） 机构的选型与组合（机械系统运动方案设计）