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1、 长长沙沙职职院院 机机械械系系机械设计基础机械设计基础 长长沙沙职职院院 机机械械系系本章要点：本章要点：vv各种常用机构各种常用机构vv 运动副的概念运动副的概念vv 机构自由度的概念机构自由度的概念第第10章章 常用机构概述常用机构概述 长长沙沙职职院院 机机械械系系应掌握内容：应掌握内容：vv平面机构的运动简图绘制平面机构的运动简图绘制vv 自由度计算自由度计算 长长沙沙职职院院 机机械械系系机构的概念机构的概念n1.零件：零件：n机器中单独加工不可再分的单元体。机器中单独加工不可再分的单元体。n2构件构件:n凡彼此之间没有相对运动，而与其它零件之间可以有相对凡彼此之间没有相对运动，而
2、与其它零件之间可以有相对运动的零件或零件组合，称为构件。运动的零件或零件组合，称为构件。n构件可以由一个零件组成。构件可以由一个零件组成。n也可以由几个零件组成，但应是一个刚性整体，只构成一也可以由几个零件组成，但应是一个刚性整体，只构成一个运动单元。个运动单元。长长沙沙职职院院 机机械械系系3 3、机构、机构n机构是具有确定相对运动的构件的组合，机构是具有确定相对运动的构件的组合，组成机构的目的是为了使机构按照预定的要求进行有规律的运动。n 所谓平面机构，是指组成机构的所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的机构；否则就称为空间机构。长长沙沙职职院院 机机械械系系机构的组成机构的组成n原
3、动件：原动件：按给定运动规律独立运动的构件按给定运动规律独立运动的构件n从动件：从动件：其余的活动构件其余的活动构件n机机 架：架：固定不动的构件固定不动的构件原动件原动件1234从动件从动件机架机架 长长沙沙职职院院 机机械械系系机器、机构、构件、零件之间的关系机器、机构、构件、零件之间的关系与动力与动力源组合源组合零件零件构件构件机构机构机器机器静联接静联接动联接动联接(运动副运动副)长长沙沙职职院院 机机械械系系运动副的概念运动副的概念n n两构件两构件通过通过直接接触直接接触，既保持联系又能，既保持联系又能相对运相对运动的联接动的联接，称为，称为运动副运动副。长长沙沙职职院院 机机械械
4、系系运动副的分类运动副的分类n根据接触方式的不同，把运动副分为低副低副和高副高副两种。n n1.1.低副低副低副低副 n n 两构件间为两构件间为两构件间为两构件间为面接触面接触面接触面接触的运动副为低副的运动副为低副的运动副为低副的运动副为低副n n（1 1）转动副）转动副）转动副）转动副 （2 2）移动副）移动副）移动副）移动副n n2.2.高副高副高副高副 n n 两构件为两构件为两构件为两构件为点、线接触点、线接触点、线接触点、线接触的运动副为高副。的运动副为高副。的运动副为高副。的运动副为高副。n例如例如 齿轮副、凸轮副齿轮副、凸轮副 长长沙沙职职院院 机机械械系系平面机构的运动简图
5、平面机构的运动简图 撇开实际机构中与运动关系无关的因素，并按撇开实际机构中与运动关系无关的因素，并按一定比例及规定的简化画法表示各构件间相对一定比例及规定的简化画法表示各构件间相对运动关系的工程图形称为运动关系的工程图形称为机构运动简图机构运动简图。q用简单线条表示构件用简单线条表示构件q规定符号代表运动副规定符号代表运动副q按比例定出运动副的相对位置按比例定出运动副的相对位置q与原机械具有完全相同的运动特性与原机械具有完全相同的运动特性 长长沙沙职职院院 机机械械系系常用构件和运动副的表达方法常用构件和运动副的表达方法n构件的表示方法构件的表示方法n杆、轴类构件杆、轴类构件n机架机架n同一构
6、件同一构件 长长沙沙职职院院 机机械械系系n两副构件两副构件n三副构件三副构件 长长沙沙职职院院 机机械械系系1 1、转动副、转动副2 2、移动副、移动副3 3、高、高 副副（齿轮副、凸轮副）（齿轮副、凸轮副）长长沙沙职职院院 机机械械系系平面机构运动简图的绘制平面机构运动简图的绘制（1）分析机构的结构和运动情况）分析机构的结构和运动情况找出原动部分、传动部分和工作部分找出原动部分、传动部分和工作部分（2）确定构件、）确定构件、运动副的类型运动副的类型和数目和数目（3）选择视图平面）选择视图平面 通常选用平行于构件的平面作为投影面通常选用平行于构件的平面作为投影面（4）选定适当的比例尺）选定适
7、当的比例尺 l，绘制机构，绘制机构运动简图运动简图 长长沙沙职职院院 机机械械系系 长长沙沙职职院院 机机械械系系ABC2678531 14D发动机机构运动简图发动机机构运动简图 长长沙沙职职院院 机机械械系系平面机构的自由度计算平面机构的自由度计算1.自由度自由度构件的独立运动的数目称为构件的自由度。构件的独立运动的数目称为构件的自由度。n一个作一个作平面运动平面运动的的自由构件自由构件有有三种独立运动三种独立运动的的可能性。可能性。即有即有3个自由度。个自由度。xy 长长沙沙职职院院 机机械械系系n n2.约束约束 对构件独立运动所加的对构件独立运动所加的限制限制称为约束。称为约束。自由度
8、减少的个数等于约束的数目。自由度减少的个数等于约束的数目。运动副所引入的约束的数目与其类型有关。运动副所引入的约束的数目与其类型有关。n在平面机构中，在平面机构中，每个低副引入两个约束，使构每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。使构件失去一个自由度。长长沙沙职职院院 机机械械系系约约 束束 数：数：2自由度数：自由度数：1转动副转动副约约 束束 数：数：2自由度数：自由度数：1移动副移动副约约 束束 数：数：1自由度数：自由度数：2凸轮副凸轮副低副低副高副高副 长长沙沙职职院院 机机械械系系机构自由度的计
9、算机构自由度的计算n n机构相对机架（固定构件）所具有的独立运动机构相对机架（固定构件）所具有的独立运动数目，称为机构的数目，称为机构的自由度自由度。活动构件数：活动构件数：n 低副数：低副数：NL 高副数：高副数：NHm=3n2NLNH 长长沙沙职职院院 机机械械系系举例说明：举例说明：1234解：解：活动构件数：活动构件数：n=4低副数低副数：NL=5高副数高副数：NH=1 长长沙沙职职院院 机机械械系系计算平面机构自由度的注意事项计算平面机构自由度的注意事项n1 1、复合铰链、复合铰链nm个构件个构件(m2)在同一处构成在同一处构成转动副转动副nm-1-1个低副个低副523235m个构件
10、个构件,m-1个个低副低副 长长沙沙职职院院 机机械械系系举例说明：举例说明：解：解：活动构件数：活动构件数：n=5低副数低副数：pL=7高副数高副数：pH=0 长长沙沙职职院院 机机械械系系n2 2、局部自由度、局部自由度 排除排除n定义：定义：机构中某些构件所具有的独立的局机构中某些构件所具有的独立的局部运动部运动,不影响机构输出运动的自由度。不影响机构输出运动的自由度。n局部自由度经常发生的场合：局部自由度经常发生的场合：滑动摩擦变滑动摩擦变为滚动摩擦时添加的滚子、轴承中的滚珠。为滚动摩擦时添加的滚子、轴承中的滚珠。n解决的方法：解决的方法：计算机构自由度时，设想将计算机构自由度时，设想
11、将滚子与安装滚子的构件固结在一起，视作滚子与安装滚子的构件固结在一起，视作一个构件。一个构件。长长沙沙职职院院 机机械械系系F3n2plph 3 2 331 2F3n 2plph 3 2 22 1 1错错对对 长长沙沙职职院院 机机械械系系n3、虚约束虚约束 排除排除n不影响机构运动传递的不影响机构运动传递的重复约束。重复约束。n在在特定几何条件或结构条件特定几何条件或结构条件下，某些运动下，某些运动副所引入的约束可能与其它运动副所起的副所引入的约束可能与其它运动副所起的限制作用一致限制作用一致，这种不起独立限制作用的，这种不起独立限制作用的运动副叫运动副叫虚约束。虚约束。n处理方法：计算自由
12、度时，将虚约束（或处理方法：计算自由度时，将虚约束（或虚约束构件及其所带入的运动副）去掉。虚约束构件及其所带入的运动副）去掉。长长沙沙职职院院 机机械械系系n虚约束经常发生的场合：虚约束经常发生的场合：（1 1）两构件组成多个移动方向一致的运动副）两构件组成多个移动方向一致的运动副时时；123123 长长沙沙职职院院 机机械械系系（2 2）两构件组成轴线重合的转动副时；）两构件组成轴线重合的转动副时；（3 3）机构中对传递运动不起独立作用的对称）机构中对传递运动不起独立作用的对称 部分所引入的约束；部分所引入的约束；（4 4）两构件某两点之间的距离在运动过程中）两构件某两点之间的距离在运动过程
13、中 始终保持不变时。始终保持不变时。41235BAF F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 46 0 0F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 34 01 长长沙沙职职院院 机机械械系系解：解：活动构件数：活动构件数：n=7低副数低副数：pL=9高副数高副数：pH=1 长长沙沙职职院院 机机械械系系机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件n n机构的主动件数等于机构的自由度数，且大于机构的主动件数等于机构的自由度数，且大于0。长长沙沙职职院院 机机械械系系 如如如如如如图图图图图图所示所示所示所示所示所示为为为为为为一一一一一一简简简简简简易冲床机易冲床机
14、易冲床机易冲床机易冲床机易冲床机构，原构，原构，原构，原构，原构，原动动动动动动件凸件凸件凸件凸件凸件凸轮轮轮轮轮轮2 2 2作逆作逆作逆作逆作逆作逆时针时针时针时针时针时针匀匀匀匀匀匀速速速速速速转动转动转动转动转动转动，经过摆经过摆经过摆经过摆经过摆经过摆杆杆杆杆杆杆3 3 3带动导带动导带动导带动导带动导带动导杆杆杆杆杆杆4 4 4实现实现实现实现实现实现冲冲冲冲冲冲头头头头头头的上下冲的上下冲的上下冲的上下冲的上下冲的上下冲压动压动压动压动压动压动作。作。作。作。作。作。图图图图图图b b b为为为为为为其机构运其机构运其机构运其机构运其机构运其机构运动简图动简图动简图动简图动简图动简
15、图。试试试试试试分析分析分析分析分析分析该该该该该该机构机构机构机构机构机构设计设计设计设计设计设计方案有无方案有无方案有无方案有无方案有无方案有无错误错误错误错误错误错误。若。若。若。若。若。若有，有，有，有，有，有，应该应该应该应该应该应该如何修改？如何修改？如何修改？如何修改？如何修改？如何修改？试绘试绘试绘试绘试绘试绘出正出正出正出正出正出正确的机构运确的机构运确的机构运确的机构运确的机构运确的机构运动简图动简图动简图动简图动简图动简图。a a a）b b b）长长沙沙职职院院 机机械械系系解：解：解：解：图图图图图图b b b中，有中，有中，有中，有中，有中，有3 3 3个活动构件，
16、个活动构件，个活动构件，个活动构件，个活动构件，个活动构件，3 3 3个转动副、个转动副、个转动副、个转动副、个转动副、个转动副、1 1 1个移动个移动个移动个移动个移动个移动副、副、副、副、副、副、1 1 1个高副，即个高副，即个高副，即个高副，即个高副，即个高副，即n n n3 3 3，P P PL LL4 4 4，P P PH HH1 1 1，则其自由度，则其自由度，则其自由度，则其自由度，则其自由度，则其自由度MMM3 3 3n n n2 2 2N N NL LLN N NH HH3333332424241 1 10 0 0，机构不能运动，故设计不合理。机构不能运动，故设计不合理。机构
17、不能运动，故设计不合理。机构不能运动，故设计不合理。机构不能运动，故设计不合理。机构不能运动，故设计不合理。b b b）分析要点：分析要点：分析要点：分析要点：分析要点：分析要点：注意联接两构件的运动注意联接两构件的运动注意联接两构件的运动注意联接两构件的运动注意联接两构件的运动注意联接两构件的运动副的运动轨迹能否同时满足两构件副的运动轨迹能否同时满足两构件副的运动轨迹能否同时满足两构件副的运动轨迹能否同时满足两构件副的运动轨迹能否同时满足两构件副的运动轨迹能否同时满足两构件的运动轨迹。的运动轨迹。的运动轨迹。的运动轨迹。的运动轨迹。的运动轨迹。长长沙沙职职院院 机机械械系系修改方案修改方案修改方案修改方案 长长沙沙职职院院 机机械械系系请认真复习本节及预习下节内容请认真复习本节及预习下节内容！