机构-自由度

高副：两构件以点或线接触而构成的运动副。 凸轮副
齿轮副
高副模型
结论: 两构件用高副联接，失去一个自由度；压 力大。
(2)、空间运动副
若两构件之间的相对运动均为空间运动，则 称为空间运动副。
螺旋副
球面副
§2 平面机构的运动简图
一、机构运动简图的概念
1、机构运动简图：用简单的线条和规定符号表示构件和运 动副，并按一定的比例确定运动副的相对位置及与运动有关 的尺寸，这种表明机构组成和各构件间真实运动关系的简单 的图形。
a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动 三个条件，缺一不可
2.运动副元素：两构件直接接触而构成运动副的点、线、 面部分。
例如：轴与轴承间构成运动副，轴的外圆柱面与轴承内孔为运 动副元素。凸轮与滚子间构成运动副，凸轮与滚子接触部分为运动
副元素。
运动副元素
运动副元素
3. 运动副分类(1、平面运动副 2、空间运动副) （1）、平面运动副
第1章 平面机构的自由度
§1-1 运动副及其分类 §1-2 平面机构的运动简图 §1-3 平面机构的自由度
§1 运动副及其分类
一、自由度和约束：
1.自由度：构件所具有的这种独立运动的数目称为构件的 自由度。
2.约束 但当这些构件之间以一定的方式联接起来成为构件系
统时，各个构件不再是自由构件。两相互接触的构件间 只能作一定的相对运动，自由度减少。
2.转动副
构件组成转动副时，如下图表示。 ➢图垂直于回转轴线用图a表示； ➢图不垂直于回转轴线时用图b表示。 ➢表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。 ➢一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑， 或在其内画上斜线。
3. 移动副
两构件组成移动副，其导路必须与相对移动 方向一致。
4. 平面高副
2
2
22
1
1
1
1
2
2
1 2 1
1 2
1
平
面
2
高
副
1
2
螺
旋
1
空副 2
间
运
1
动
副球 面
1
副
球
销
2
副
2 1
2 1
1
2
2 1
2 1
1 2
1
2
1 2
2 1
杆、轴构件 固定构件
一般构件的表示方法
同一构件
两副构件
三副构件
常用机构运动简图符号
在 机 架 上 的 电 机
齿 轮 齿 条 传 动
圆
带
锥
传
齿
动
轮
传
动
链 传 动
低副联接 减少2个自由度 构件间 高副联接 减少1个自由度
2.自由度计算公式
n:机构中活动构件数; PL ：机构中低副数； PH ：机构中高副数； F ：机构的自由度数；
则F = 3n - 2PL - PH
计算实例 n = 3, PL = 4, PH = 0 F = 3n - 2Pl - Ph
=3×3 - 2×4 - 0 =1
这种对构件独立运动所施加的限制称为约束。
3.自由度和约束的关系 运动副每引入一个约束，构件就失去一个自由度。
运动副既限制了两构件的某些相对运动，又允许构件 间有一定的相对运动。
二、运动副
1.运动副概念：两构件直接接触并能产生相对运动的联 接，称为运动副。是可动连接。
例如：轴和轴承、啮合中的一对齿廓、均保持直接接触，并能 产生一定的相对运动，因而它们都构成了运动副。
2）确定运动副的类型和数目
进气阀3
3）选择视图平面
4）选取比例尺，根据机构 运动尺寸，定出各运动副间的 相对位置
活塞2 顶杆8 连杆5
曲轴6
5）画出各运动副和机构符号， 并表示出各构件
齿轮10
排气阀4 气缸体1
凸轮7
内燃机工作原理
§1.3 平面机构的自由度
一、平面机构自由度计算
1.构件自由度（复习） 一个自由的平面构件有三个自由度。
和运动有关的：运动副的类型、数目、相对位置、构件数 目；
和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成构件的零件数 目、运动副的具体构造。
2、机构示意图：只需表明机构运动传递情况和构造特征， 不必按严格比例所画的图形
二、平面机构运动简图的绘制
（一）构件的表示方法 1.构件
构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机 架。
外啮 合圆 柱齿 轮传 动
内啮 合圆 柱齿 轮传 动
圆柱 蜗杆 蜗轮 传动
凸 轮 传 动
棘 轮 机 构
（二）绘机构运动简图的步骤
1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；
2）确定所有运动副的类型和数目；
3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；
4）确定比例尺：
l
实际尺寸mm
图上尺寸(mm)
5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始 画)
注意：Biblioteka Baidu明确三类构件
• 固定件（机架）：机架中只有一个为机架。 • 原动件：机构中有驱动力或已知运动规律的构件。 • 从动件：除原动件以外的所有活动构件。
机构运动简图应满足的条件： 1.构件数目与实际相同
2.运动副的性质、数目与实际相符 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。
两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触 处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于 齿轮，常用点划线划出其节圆。
运动副 名称
常用运动副的符号 运动副符号
两运动构件构成的运动副
两构件之一为固定时的运动副
转 动 副
平 面 运 动 副
移 动 副
2
2
1
1
2
1 2 1
2
2
1
1
2
1 2 1
例题②计算五杆铰链机构的自由度
解：活动构件数n= 4
2
3
低副数PL= 5 高副数PH= 0
1 θ1
4
F=3n － 2PL － PH =3×4 － 2×5
=2
例题③计算图示凸轮机构的自由度。
解：活动构件数n= 2
3
2
低副数PL= 2
高副数PH= 1
1
F=3n － 2PL － PH =3×2 －2×2－1
例1-1 试绘制颚式破碎机的机构运动简图
解：1）分析运动， 确定构件的类型和数 量 2）确定运动副的类 型和数目
3）选择视图平面
4）选取比例尺，根 据机构运动尺寸，定 出各运动副间的相对 位置
5）画出各运动副 和机构符号，并表示 出各构件
例1-2 试绘制内燃机的机构运动简图
解：1）分析运动，确定构件 的类型和数量
按两构件接触特性，常分为低副（转动副和移动副） 、高副两大类。 ▪低副：两构件以面接触而形成的运动副。按运动特性可分为 转动副和移动副 1) 转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。
a)固定铰链
b)活动铰链转动副
固定铰链和活动铰链模型
2) 移动副：只允许两构件作相对移动。
移动副模型
结论: 两构件用低副联接，失去两个 自由度；压力小。