机械原理第二章21

某些常用机构的表示
链传动
Chain Drive Mechanism
Chain Drive
表示构件和运动副时的注意事项
为准确反映构件间原有的相对运动，必须： 1.表示转动副的小圆，其圆心必须与相对回
1
A
2
转动副的表示
2
2
1 1
如构件之一为机架，则须在代表机架的构件上加阴 影线，以表示固定。
固定铰链可用带三角支撑架和阴影的小圆表示。
转动副的表示
投影面垂直于转动轴线的表示法
2 1
1
1
2 2
2
2
1
1
转动副的表示
投影面通过回转轴线的表示法
2 1
2 1
2 1
移动副的表示
2
2
1 1
(a)
(b)
1
2
When a number of links are connected by means of kinematic pairs, the resulting mobile system is a kinematic chain.
运动链的分类: 闭式运动链 (closed chain) 开式运动链 (open chain)
运动副约束：运动副对构件的独立运动所加的限制。
对构件一个独立运动的限制称为一个约束。 构件的自由度：构件所具有的独立运动的数目
在空间有两构件1和2，构件2固定于坐标系O-xyz上，当构件1未与构 件2组成运动副之前，构件1相对构件2可以沿x、y、z轴移动和绕x、y、z 轴转动。即作空间自由运动的构件具有六个自由度 (作平面自由运动的构 件有三个自由度)。
(1) 为说明3个转动副元素在同一构件之上，应将每 两条直线相交的部位涂上焊接符号或在三角形 中间画上阴影线。如图a）b）c）
(2) 图d) 3个转动副的中心位于一条直线上的画法。 (3) 具有n个运动副元素的构件可以用n边形表示。
注意:
下列两组图形的表达含义是不同的
B
A
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
B
A
C
A1 B 2
C
A1 B 3 C
23
2
1
4
1
4
3
2. 机构
机构：若将运动链的一个构件固定为机架 时，运动链便成为机构。
构件的分类
机构中的构件可分为三大类：
（1）机架 机构中固定不动的构件。 一个机构只有一个机架。
（2）原动件(主动件) 机构中按给定的已知运动规律独立运动的构件。
（3）从动件 机构中除原动件外的其余活动构件。 当确定原动件后，其余从动件随之作确定的
在平面机构中，一个低副提供两个约束， 一个高副提供一个约束。
低副(lower pair)
如果两构件以低副接触，则两构件间的 压力较低，对受力有好处。如转动副、移动 副、螺旋副和球面副均是低副。
2
Y
2
1
1
X
转动副(revolute pair).
↑
↑铰链的连接
轴 颈
Y
2
和
轴
承
间 的
1
X
连
接
构件2沿x轴和y轴的相对移
当两构件构成运动副之后，它们之间的相对运动 将受到约束，这时自由度减少的数目应等于该运动 副所引入的约束的数目。
运动副约束(Kinematic pair constraint)
自由度为1
自由度为1
可以绕z轴转动 可以沿x轴移动
自由度为2 可以沿切线移动 可以绕接触点或线转动
运动副分类（有多种分类方法）
2
图(a)构件表示法
C (a)
B
B
B
A
CA
CA
C
B
B
A
CA
C
某些常用机构的表示
某些常用机构有专用的符号表示法
电动机 Electric Motor
C
某些常用机构的表示
圆锥齿轮机构
Cone gear drive
某些常用机构的表示
齿轮齿条机构
Rack and Pinion
某些常用机构的表示
蜗杆蜗轮机构
动受到约束。构件2只能绕
⊥xoy平面的轴转动。
具有一个独立相对转动的运动副称为转动副.
移动副(sliding pair or prismatic pair)
z
2
1
y
x
具有沿一个方向独立相对移动的运动副.
螺旋副(screw pair)
螺杆转动且移动. 螺杆转动,螺母移动
球面副(spherical pair)
(c)
移动副中横截面的实际形状和尺寸对机构 的运动学没有影响。
移动副的表示
12
12
12
12
1 2
12
12 1
2
1
2
1 2
1 2
12
有阴影线的构件表示机架
注意：
(1) 移动副的中心线必须与实际机构的导路平行； (2) 移动副的中心线可以平移； (3) 组成移动副的任意一个构件都可以画成滑
块，而另一构件画成导杆。
这五种简图 是等价的:
B
B
21
1
A
A
2
B
1
2
A
B
1
B
2
A
12
A
平面高副的表示
在简图中应当画出两构件在接触处的曲线轮 廓。但曲率中心的位置必须与构件实际轮廓曲率中 心的位置一致。
凸轮副
齿轮副
3 2
1
应按比例真实地画出两构件接 触处的曲线轮廓,即凸轮实际廓 线和从动件末端的轮廓。
齿轮副用两个相切的点 划线圆表示，可以在啮 合处添加两齿廓。
运动副 (Kinematic Pairs)
运动副：两构件直接接触并能产生一定形式的相对运动的
可动连接，称为运动副。
y
1
2
O
轴与轴承连接 （圆柱和圆柱孔面）
2
滑块与导轨连接 （平面接触）
1
x
两齿轮轮齿啮合
（齿廓曲面）
运动副元素 两个构件上参与接触而构成运动副的点、线、
面称为运动副元素。
运动副约束(Kinematic pair constraint)
平面高副(planar higher pair)
具有两个独立相对运动的平面运动副
称为平面高副
2
y
3
2
O 1
1
x
齿轮副（Gear pair ） 凸轮副(Cam pair)
运动副分类
根据构成运动副的两构件的接触部分 几何形状，运动副可分为：
圆柱副(cylindric pair) 平面副(planar pair) 球面副(Spherical pair) 球销副(sphere-pin pair) 螺旋副(Screw pair) 环运动副(looping pair) 等
1.机构运动简图的定义和目的
(1) 因为机构各构件间的相对运动，是由原动件的 运动规律、机构中所有运动副的类型、数目及 其相对位置(即转动副的中心位置、移动副的中 心线位置和高副接触点的位置)决定的，而与构 件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及 其固联方式和运动副的具体结构无关.
(2) 能够准确表达机构运动情况的简单图形,称为机 构运动简图。
1 2
3
4
3 2
1
如果机构中有一个或多个高
副，则称此机构为高副机构。
机构
平面机构中的所有运动副一定是平面运动副，但 是只包含平面运动副的机构也可能是空间机构。
例如: 万向联轴节是空 间机构，该机构 只包含转动副 （平面运动副）
三、平面机构运动简图
1.机构运动简图的定义和目的 2.机构运动简图的作用 3.运动副和构件的表示方法 4.绘制机构运动简图的步骤
根据运动副引入的约束数 根据构成运动副的两构件之间的相对运动 根据构成运动副的两构件之间的接触情况 根据构成运动副的两构件的接触部分几何形状
运动副分类
根据运动副引入的约束数，运动副分为五级
I级副： 引入1个约束的运动副 Ⅱ级副：引入2个约束的运动副 Ⅲ级副：引入3个约束的运动副 Ⅳ级副：引入4个约束的运动副 Ⅴ级副：引入5个约束的运动副
（1）可以简明地表达一部复杂机器的传动原理。
（2）可以用图解法求机构上各点的轨迹、位移、 速度和加速度.因为机构运动简图反映了机构各构 件间的真实运动。
（3）可以使我们在研究各种不同的机械运动时收 到举一反三的效果。
例如：活塞式内燃机、空气压缩机和冲床，尽 管它们的外形和功能各不相同.但它们的主传动机 构的运动简图都一样（曲柄滑块机构），可以用 同一种方法来研究它们的运动。
运动链的分类
闭式运动链
如果运动链中各构件构成了首尾封闭的系 统，则称为闭式运动链。
如果运动链中的每一构件都至少包含两个 运动副,该运动链为闭式运动链.
3 2
4 1
3
4
2 1
运动链的分类
开式运动链
如果运动链中各构件未构成首尾封闭的系统， 则称为开式运动链。
如果运动链中的一个或多个构件仅有一个运 动副元素,该运动链为开式运动链。
(3) 绘制机构运动简图的能力是工程师的基本技术 技能。
注意：
(1) 机构运动简图应该是简单的，但能提供确定所 有构件相对运动的必须信息。
(2) 应按规定的符号绘制机构运动简图。 (3) 应按比例绘制机构运动简图。不按比例绘制
的机构运动图称为机构示意图。 (4) 只需考虑机构的运动学尺寸。
2.机构运动简图的作用
运动。
构件
从动件
驱动件