第一章平面机构运动简图与自由度计算(精品文档)

本课程是测控专业一门近机类课程，上课之前尤其要作专业引导工作，以树立对本课程的正确认识。

课程安排：课堂教学60学时，实验教学12学时，共计72学时。

第一章平面机构运动简图与自由度计算学时8知识要点：运动副概念和分类、平面机构低副和高副、平面机构运动简图、平面机构自由度计算难点：自由度计算和虚约束判断，结合多媒体重点讲解。

§1 概述机构是按一定方式联接的构件组合，是用来转递运动和力或改变运动的形式。

研究机构的目的：⑴探讨机构运动的可能性、具有确定运动的条件；⑵将机构按特点分类，建立运动分析和动力分析的一般方法；⑶学会关于运动简图的绘制。

(4)熟悉构件组成机构的规律，以合理设计和创新机构。

§2运动副及其分类运动副：两构件直接接触，而又能产生一定相对运动的联接（可动联接）。

??例如：滚珠轴承的滚珠与内外座圈之间为点接触；互相啮合的轮齿之间为点或线接触；而轴颈与轴承或滑块与导槽之间为面接触。

运动副要素：构成运动副的点、线、面。

按运动情况可把运动副分为平面运动副和空间运动副。

本节将主要讨论平面运动副。

构件作运动时，可分为三个独立的运动。

当X或Y值变化时，构件将沿X或Y轴移动；当α值变化。

2只能绕垂直于XOY平面的轴相对运动。

图4-1b，构件2沿Y轴相对移动和垂直于XOY平面的轴相对移动受约束，构件2相对于构件1只能2沿公法线n-nA独立转沿接触点公法线相对移动的可能性即被取消。

因此，从相对运动来看，平面运动副有三种型式：⑴具有一个独立相对转动的运动副（转动副）；F=1⑵具有沿一个方向独立相对移动的运动副（移动副）；F=1⑶具有一个独立移动和一个独立转动的运动副。

F=2按照接触的特性，通常把运动副分为高副和低副。

点接触或线接触的运动副称为高副；平面高副具有一个约束。

F=2面接触的运动副称为低副。

平面低副具有两个约束。

F=1§3 平面机构的运动简图机构运动简图：表明各机构间相对运动关系的简单图形。

1.机器定义：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量.物料.信息。

2.原动机：凡将其他形式的能变换为机械能的机器称为原动机。

举例：内燃机、电动机。

3.工作机：凡利用机械能去变换或传递能量.物料.信息的机器称为工作机。

举例：发电机、起重机、金属切削机床、录音机等都属于工作机。

机构定义：机器的主体部分是由许多个运动构建组成的。

用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件能够相对运动的连接方式组成的构件系统成为机构。

机器主体部分由机构组成。

4.机器中最常用的机构：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系和间歇运动机构等。

5.一般机器由四个基本部分组成：动力部分、传动部分、控制部分、执行部分。

6.机构与机器的区别：机构只是一个构件系统，而机器除构件系统之外，还包含电器、液压等其他装置；机构只用于传递运动和力，而机器除传递运动和力之外，还具有变换和传递能量、物料信息的功能。

但是在研究构件的受力和运动情况时，机器与机构无差别。

因此，习惯上用“机械”一词作为机器和机构的总称。

7.构件：是运动的单元。

它可以是一个单一的整体，也可以是由几个零件组成的刚性结构。

第一章：平面机构自由度和速度分析1.平面机构定义：所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机构，否则称为：空间机构。

工作中常用机构多属于平面机构。

2.自由度定义：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。

一个做平面运动的构件有3个自由度。

3.运动副定义：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。

构件组成运动副后自由度随之减少。

4.运动副分类：低副和高副。

（两构件接触不外乎为：点、线、面。

）5.低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。

平面机构中的低副：转动副、移动副。

（1）转动副：若组成运动副的两构件只能在平面内相对转动，这种运动副称为转动副或称铰链。

（2）移动副：若组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动，这种运动副称为移动副。

6.高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。

第一章平面机构运动简图及其自由度基本要求：了解平面运动副及平面机构简图绘制；掌握平面运动链的自由度及其具有确定运动的条件。

重点：平面机构运动简图的绘制及自由度的计算。

难点：平面机构的自由度计算、虚约束的判断。

学时：课堂教学：4学时。

教学方法：多媒体结合板书。

第一节运动副及其分类机构的分类：平面机构：所有的构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。

空间机构：所有的构件不全在相互平行的平面内运动的机构。

构件的自由度：构件可能出现的独立运动，如图1-1所示。

空间自由构件：6个平面自由构件：3个约束：附加在构件上对构件自由度的限制。

图1-1 构件的自由度1.1.1 运动副由两构件组成的可动联接。

三要素：两构件组成、直接接触、有相对运动。

运动副元素：构件上直接参与接触而构成运动副的表面。

1.1.2 运动副的分类1、根据引入约束的数目分：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级副。

2、根据构成运动副的两构件的接触情况分：低副：面接触。

高副：点或线接触，如图1-2 所示。

3、根据构成运动副的两构件的运动范围分：平面副：组成运动副的两构件都在同一或平行平面内运动。

平面副：组成运动副的两构件不在同一或平行平面内运动。

4、根据构成运动副的两构件的相对运动分：移动副：组成运动副的两构件作相对移动，如图1-3所示。

转动副：组成运动副的两构件作相对转动，如图1-4所示。

螺旋副：组成运动副的两构件作螺旋运动，如图1-5所示。

球面副：组成运动副的两构件作球面运动，如图1-6所示。

常用及我们这本书主要介绍的是：图1-2 高副图1-3 移动副图1-4 转动副图1-5 螺旋副图1-6 球副特点：低副：1）面接触——接触比压低，承载能力大。

2）接触面为平面或柱面。

便于加工，成本低；便于润滑。

3）引入二个约束，Ⅱ级副。

高副：1）点、线接触。

接触比压高，承载能力小。

2）接触面曲面。

不便于加工和润滑。

3）引入一个约束。

Ⅰ级副。

第二节平面机构运动简图1.2.1 机构运动简图根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，用国标规定的运动副及常用机构运动简图的符号和简单的线条将机构的运动情况表示出来，与原机构运动特性完全相同的，表示机构运动情况的简化图形。