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第一讲机械常识机构运动简图及自由度计算

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机械原理自由度课件(1)

机械原理自由度课件(1)

高副：点或线接触的运动副。接触面压强(yāqiáng)较高，易
磨损。 常见(chánɡ jiàn)低幅
常见高副
第六页，共61页。
（2）按相对运动形式分平面(píngmiàn)副和空间副
平面 (píngmiàn)副
空间(kōngjiān) 副
第七页，共61页。
运动(yùndòng)链
• 由两个或两个以上构件通过运动(yùndòng) 副联接而构成的系统。分两类：闭式和开 式。
第四十七页，共61页。
（2）非圆形曲线(qūxiàn)
由于曲线各处曲率中心的位置不同，故在机构运动中随着接 触点的改变(gǎibiàn)，曲率中心OO1相对于构件1、2的位置及 OO1间的距离也会随之改变(gǎibiàn)。因此对于一般的高副机 构，在不同的位置有不同的瞬时替代机构。实例
如果(rúguǒ)是一对齿轮，如何替
第十七页，共61页。
第十八页，共61页。

第十九页，共61页。
第二十页，共61页。
第二十一页，共61页。
第二十二页，共61页。
第二十三页，共61页。
第二十四页，共61页。
其他零部件的表示(biǎoshì)方法可参看GB4460— 84“机构运动简图符号”。
第二十五页，共61页。
• 绘制小型(xiǎoxíng)压力机机构运动简图
拆成4个二级杆组
第五十七页，共61页。
实例(shílì)2
第五十八页，共61页。
机构(jīgòu)的级别：
第五十九页，共61页。
第六十页，共61页。
第六十一页，共61页。
F 3n 2PL PH
第三十一页，共61页。
1.3.2 机构具有确定相对运动(xiānɡ duì yùn dònɡ)的条件

机械制造设计基础 第一章平面机构的运动简图及自由度

机械制造设计基础 第一章平面机构的运动简图及自由度

3. 虚约束
对机构运动实际上 不起限制作用的约束称 虚约束。 为虚约束。
(a) AB、CD、EF平行且相等 、 平行且相等 (b)平行导路多处移动副 平行导路多处移动副 (c)同轴多处转动副 同轴多处转动副 (d) AB=BC=BD且A在D、C 轨 且 在 迹交点 (e)两构件上两点始终等距 两构件上两点始终等距 (f)轨迹重合 轨迹重合 (g)全同的多个行星轮 全同的多个行星轮 (h)等径凸轮的两处高副 等径凸轮的两处高副 (i) 等宽凸轮的两处高副
组成机构的构件根据运动性质可分为主动件、 组成机构的构件根据运动性质可分为主动件、从动件 和机架。 和机架。 1)主动件 主动件： 1)主动件：机构中输入运动或动力的构件 2)从动件 从动件： 2)从动件：机构中除主动件以外所有的运动构件 3)机架 机架： 3)机架：机构中固定不动的构件
第二节
平面机构运动简图
(f) (a)、(b)平面闭链 (c)平面开链 (d)空间闭链 (e)、(f)空间开链 平面闭链; 平面开链； 空间闭链； (a)、(b)平面闭链; (c)平面开链；(d)空间闭链；(e)、(f)空间开链
五、机构中构件的分类及组成
机构
在运动链中，若选定某构件为机架， 在运动链中，若选定某构件为机架，且各 构件具有确定的相对运动，则称该运动链为机构 机构。 构件具有确定的相对运动，则称该运动链为机构。
(a) 双 曲 线 画 规 机 构
的自由度。 的自由度。
(b) 牛 头 刨 床 机 构
F = 3n − 2 PL − PH = 3 × 5 − 2 × 7 − 0 = 1
F = 3n − 2 PL − PH = 3 × 6 − 2 × 8 − 1 = 1
1.局部自由度 1.局部自由度

机械设计基础第1章平面机构运动简图及自由度(包含动画)

机械设计基础第1章平面机构运动简图及自由度(包含动画)

平面机构运动简图
一、机构运动简图及其作用 不考虑与运动无关的构件外形和运动副具体结构；只考 虑与运动有关的运动副的类型和构件的运动尺寸，用简 单的线条、规定的符号表示构件和运动副，确定出运动 副的位置并按比例画出的简图。 机构运动简图的作用： 运动副的相对位置 1. 了解机构的组成和类型 机构中构件的类型和数目 运动副的类型和数目
2. 机构运动简图表达一部复杂机器的传动原理，进行 机构的运动和动力分析。
平面机构运动简图
案例1-2 右图所示的四个构件形状迥异，请 分析它们在机构运动学上有何区别？ 做成不同形状的目的是什么？
二、机构运动简图的符号 1. 构件的表示方法
平面机构运动简图
2. 运动副的表示方法
平面机构运动简图
常用运动副的符号
相对运动。请大家思考为何高副和低副的接触应力大小不同？
两构件以点、线的形式接触而组成的运动副
常见的平面运动副：
转
移
动
动
副
副
平面机构的组成
高
高
副
副
常见的空间运动副：
转
柱
动
面
副
高
副
圆
线
柱
高
副
副
平面机构的组成
常见的空间运动副：
球
球
销
副
副
点
螺
高
旋
副
副
平面机构的组成
平面机构的组成
案例1-1分析
自行车机构中由人力直接驱动的构件是脚 踏，而它与大链轮是固连在一起的同一构 件，故大链轮是原动件；在分析自行车的 运动时，应该以车架为静参考系，故车架 是固定件；除大链轮和车架之外的其余构 件都是从动件。

机械设计平面机构的运动简图及自由度ppt课件

机械设计平面机构的运动简图及自由度ppt课件

寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
处理方法：
应除去局部自由度，即把滚 子和从动件看作一个构件。
N = 2, Pl = 2, Ph = 1, F = 3×2 - 2×2 – 1 = 1
与实际相符
一、平面机构的自由度
• 构件未用运动副与其他构件联接前，有 3个自由度
低副使构件失去 2个自由度 高副使构件失去 1个自由度
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
平面机构自由度的计算公式
• 平面机构的自由度：指机构中各活动构件相对机 架的可能独立运动数目；
给定构件1运动参数 1 = 1 (t)，构
件2、3、4的运动是不确定的
再给定构件4运动参数 4 = 4 (t)，
构件2、3的运动是确定的
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
结论：
•构件系统具有确定运动的条件为：
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
内燃机的机构运动简图：
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
§1-3 平面机构的自由度
• 机构的构件之间应具有确定的相对运动，不能产 生相对运动或无规则乱动的一堆构件是不能成为 机构的。要判断构件系统是否为机构，就必须研 究平面机构自由度的计算。

机构运动简图和自由计算PPT课件

机构运动简图和自由计算PPT课件
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，表示出各构件
第16页/共44页
第17页/共44页
第18页/共44页
例2：试绘制牛头刨床的机构运动简图
第19页/共44页
牛头刨床结构示意图
牛头刨床运动图
第20页/共44页
2-6 绘出下列平面机构的运动简图
铰链五杆机构
结论：机构具有确定运动的条件是 ：
Ｆ＞０且Ｆ等于原动件数目
第25页/共44页
原动件数=F>0，运动确定 原动件数<F，运动不确定 原动件数>F，机构破坏
第26页/共44页
平面机构自由度计算实例： F = 3n - 2PL - PH
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；
第32页/共44页
3、虚约束
有些运动副对机构的运动约束作用是重复的，称为虚约束。 计算自由度时，应除去不计。
（1）两构件构成多个导路平行的移动副，移动副其导路相互平行时，只 有一个移动副起约束作用，其余都是虚约束。
F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =-1
◆处理方法：计算中只计入一个移动副。
2、局部自由度
机构中出现的与输出构件运动无关的自由度称为局部自由度。 典型例子：滚子的转动自由度并不影响整个机构的运动。
n = 2, Pl = 2, Ph = 1, F = 3×2 - 2×2 – 1 =1 与实际相符
注意：实际结构上为减小摩擦采用局部自由度 处理方法：除去局部自由度，把滚子和从动件看作一个构件。
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

《机械设计基础》平面机构运动简图及自由度

《机械设计基础》平面机构运动简图及自由度

例3-3
已知lBC=120mm,lCD=90mm,lAD=70mm,AD为机架。 (1)若该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB. (2)若该机构能成为双曲柄机构，求lAB. (3)若该机构能成为双摇杆机构，求lAB.
则lAB ≤40mm. (2) 有两种情况：lBC最长，或lAB最长；100mm ≤ lAB ≤140mm (3)有三种情况； Ⅰ、AB最短、BC最长 40mm＜ lAB ＜70mm
N=7, B、C、D处均为 复合铰链. F=3×7－2×10－0=1
2、局部自由度
与机构整体运动无关、局部的独立运 动。
滚子从动件凸轮机构 PL=2≠3，C处的转动 为局部自由度。 F=3×2-2×2-1=1 引入滚子3的目的是 减少摩擦。
3、虚约束
对机构运动不起限制作用的约束。 应除去不计。
常出现在下列场合： （1）两构件见组成多个移动副，且导路平行。只一个 起作用。
第二章
平面机构运动简图及 自由度
机构由构件组成． 平面机构:所有构件都在同一平面或相互 平行的平面内运动的机构．
二、运动副及其分类
运动副：两构件直接接触并能保持一定形 式相对连接。 如：活塞与缸体 ，活塞与连杆的连接。 不同的运动副对运动的影响不同。 运动副分类： 按接触形式分： 低副和高副。
1、低副
两构件以面接触。
（1）移动副
相对移动
（2）转动副
相对转动。
2、高副
高副：两构件以点或线接触。 接触处压强大。 相对运动为转动或转动兼移动。
高副举例
第二节 平面机构运动简图
机构运动简图：用最简单的线条和 规定的符号表示机构各构件间相对 运动关系的图形。
注意构件和运动副的表示方法

机械设计基础-平面机构运动简图及自由度

机械设计基础-平面机构运动简图及自由度
该机构的自由度数F：
F=3n-2PL-PH
（1-1）
机械设计基础-平面机构运动简图 及自由度
式（1-1）就是平面机构自由度的 计算公式。由公式可知，机构自由度F 取决于活动构件的数目以及运动副的 性质和数目。
机构的自由度必须大于零，机构才 能够运动，否则成为桁架。
机械设计基础-平面机构运动简图 及自由度
图1-9 回转副约束 机械设计基础-平面机构运动简图 及自由度
2． 高副 如图1-10所示，只约束了沿接触
处公法线n-n方向移动的自由度，保 留绕接触处的转动和沿接触处公切线 t-t方向移动的两个自由度。
图1-10 高副约束 机械设计基础-平面机构运动简图 及自由度
结论：在平面机构中，
①每个低副引入两个约束，使机构失去 两个自由度；
例1-3 计算图1-6b）所示活塞泵自由度。
机械设计基础-平面机构运动简图 及自由度
解：除机架外，活塞泵有四个活动构件， n=4；
四个回转副和一个移动副共5个低副， PL=5； 一个高副，PH=1。
由式(1-1)得：
F=3n-2PL-PH=34-25-11=1
该机构的自由度等于1。
机械设计基础-平面机构运动简图 及自由度
例1-2 绘制图1-6a)所示活塞泵机构的运 动简图。
图1-6 活塞泵及其机构简图
机械设计基础-平面机构运动简图 及自由度
§1-3 平面机构的自由度
自由度是构件可能出现的独立运动。任何 一个构件在空间自由运动时皆有六个自由度。
它可表达为在直角坐标系内沿着三个坐标 轴的移动和绕三个坐标轴的转动。
而对于一个作平面运动的构件，则只有 三个自由度，如图1-7所示。即沿x轴和y轴移 动，以及在Oxy平面内的转动。

第一讲机械常识机构运动简图及自由度计算

第一讲机械常识机构运动简图及自由度计算

x
μL=1mm/mm
B
1 60o
A
2 4
C
3
D
y
动画
5.课堂练习
绘制出下列机构的机构运动简图
动画
动画
三、平面机构的自由度
1.平面机构自由度的计算
1）自由度：构件作独立运动的数目。 2）约束：对构件的独立运动的限制称为约束。 思考？ 3）机构的自由度：是指机构作独立运动的数目。 ♥ 4）机构自由度计算式
计算下列图示机构自由度，并判断机构是否有确定的 相对运动？
B
1 A
4
2
E
F
C
5
3
D
解： n=4,PL=5,PH=1 F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-1=1 W=F>0,机构具有确定的相对 运动。
计算下列图示机构自由度，并判断机构是否有确定的 相对运动？
C B
900
D
A
计算下列图示机构自由度，并判断机构是否有确定的 相对运动？
THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS
THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS
x
F=3n-2PL-PH
A O
式中：F-机构的自由度 n-机构中活动构件数目 PL-机构中低副的数目 PH-机构中高副的数目
y

机构运动简图及平面机构自由度

机构运动简图及平面机构自由度

A D
雷达天线的俯仰角调节 机构只是一个单独的平面 连杆机构。
§2-3 平面机构自由度的计算
构件具有独立运动的数目，称为构件的自由度。
y
构件2
O
构件1
x
空间构件在用运
z 动副联结前有六个
独立的相对运动。
转动副
y
构件2
O
x
平面自由构件具 有三个自由度。
用运动副联结后，彼此的相对运动受到某些约束 运动副对构件独立运动的限制，称为约束。
原动件 从动件
即运动规律已知的活动构件，它的 运动规律由外界给定，一般与机架 相连。用箭头标注。
机构中随原动件运动而运动的其余构件
2 从动件
1
4
原动件
机架
组成机构的各构件都在同一平面或 相互平行的平面内相对运动叫平面机构 •.
平面运动副的分类及其表示方法
1
1 1
1
2 1
2
2
2 转动副
2
移动副
2
高副（点低或副线（接面触接）触）
机构运动简图及平面 机构自由度
2.1 平面机构的组成
运动副 机构中两构件直接接触的可动连接 平面运动副 组成运动副的两构件只能作平面运动的运动副
运动链 构件之间用运动副连接所形成的系统
机构 具有机架的运动链称为机构。
固定件（机架）用来支承活动件，在机构 3
中相对固定不动的构件， 通常作为参考坐标系
一、复合铰链
2 1
复
3
5
2
6 1
3
2
1 3
4
(a)
(b)
F ＝ 3n－2PL－PH ＝ 3 5 －2 6 － 0
＝ 3

《机械设计基础》第1章_机构运动简图及自由度解析

《机械设计基础》第1章_机构运动简图及自由度解析

a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动
三个条件缺一不可
运动副元素－直接接触的部分（点、线、面） 例如： 凸轮 齿轮齿廓 活塞与缸套等。
I级副
II级副
三、运动副的分类 低副和高副（平面机构） 1.低副（1个自由度）
两构件间通过面接触形成的运动副称为低副
(1)转动副
组成运动副的 两构件之间只能绕 某一轴线相对转动， 这种运动副称为转动副。
构件的自由度：
能确定构件 在任一瞬时位置 的一组独立运动 参数的数目。
注意： ① 一个作平面运动的点，有两个自由度； ②一个作平面运动的构件，有三个自由度； ③一个作空间运动的构件，有六个自由度。
二、约束与运动副
约束：对物体运动的限制。 运动副：两构件直接接触而彼此又有一定相对运动 的联接。 注意：构件失去的自由度数目与它受 到的约束数目相等。
三、构件系统具有确定运动的条件
构件系统成为机 构的充分必要条件为：
构件系统的自由
度必须大于零，且原 动件数与其自由度必 须相等。
N F 3 5 2 7 0 1
注意：①机构的原动件数大于自由度，势必使机构卡 死或导致运动副及构件的损坏，不能成为机构。 ②机构的原动件数小于自由度，就会出现运动 不确定情况。
在设计机械时，若为了某种需要而必须使用虚约束
时，则必须严格保证设计、加工、装配的精度，以 满足虚约束所需要的几何条件。
四、计算平面机构自由度的实用意义
1.判定机构运动设计方案是否合理； 2.改进不合理的运动设计方案，使之具有确定的 相对运动； 3.判定测绘的机构运动简图是否正确。
作业：
习题1-6；
转动副又称为铰链。 铰链中有一构件是 固定的，称为固定铰链。 否则称为活动铰链。

机械设计平面机构运动简图与自由度课件

机械设计平面机构运动简图与自由度课件

自由度分析
计算平面凸轮机构的自由度，以评估其运动 能力。
从动件运动规律分析
研究凸轮机构中从动件的位移、速度和加速 度等运动参数的变化规律。
实例应用
介绍平面凸轮机构在各种机械装置中的应用， 如内燃机、自动机床等。
平面齿轮机构的运动简图与自由度分析
平面齿轮机构运动简图
自由度分析
绘制齿轮机构的基本组成和运动关系，反 映其工作原理。
对平面机构设计的理解与思考
平面机构设计是机械设计的重要组成部分，其目标是实现所 需的功能和性能要求，同时保证机构的稳定性和可靠性。在 平面机构设计中，需要综合考虑多种因素，如机构的运动学 特性、动力学特性、制造工艺、材料性能等。
在学习过程中，需要深入理解平面机构设计的原理和方法， 掌握常见的机构类型和设计技巧，培养自己的创新思维和实 践能力，以便在实际机械设计中能够设计出高效、可靠的平 面机构。
01
根据机构的结构，确定活动构件数、低副数和高副数。
应用自由度数计算公式
02
将活动构件数、低副数和高副数代入自由度数计算公式，即可
求得平面机构的自由度数。
注意特殊情况的处理
03
对于某些特殊机构，如含有局部自由度或虚约束的机构，需要
特别处理。
平面机构的自由度与实际运动的关系
平面机构的自由度数大于等于 实际可动数目时，机构才能实 现预定运动；
02
它通过抽象和简化真实机构的结 构和运动特性，以便于分析和研 究机构的运动学和动力学特性。
平面机构运动简图的绘制方法
确定机构的各构件及 其相对位置。
按照一定的比例尺绘 制各构件和运动副， 并标注必要的尺寸和 说明。
简化机构中的运动副， 用规定的图形符号表 示。

机械基础 教学最好的PPT 第一章平面机构运动简图及其自由度

机械基础 教学最好的PPT 第一章平面机构运动简图及其自由度

常用机构运动简图符号（续）
内啮 合圆 柱齿 轮传 动
棘 轮 机 构
机械设计基础
第一章
2. 机构运动简图的绘制 步骤： ⑴ 分析机械的动作原理、组成情况和运动情况，确定 原动件、机架、执行部分和传动部分。 ⑵ 沿着运动传递路线，逐一分析每两个构件间相对运 动的性质，确定运动副的类型和数目。 ⑶ 选择与机械多数构件的运动平面平行的平面，作为 机构运动简图的视图平面。 ⑷ 选择适当的机构运动瞬时位置和比例尺 l(mmm)， 定出各运动副的相对位置，并用各运动副的代表符号、常用 机构的运动简图符号和简单线条，绘制机构运动简图。 ⑸ 从原动件开始，按运动传递顺序标出各构件的编号 和运动副代号。在原动件上标出箭头以表示其运动的方向。
1. 局部自由度 2. 复合铰链 3. 虚约束 计算实例
机械设计基础
第一章
一、运动链的自由度计算 运动链的自由度 —确定运动链中各构件相对于其中某一 构件的位置所需的独立参变量的数目。 考察由N个构件组成的运动链，活动构件数 n=N-1。 空间运动
构件 I级副 总自由度 约束数 p1 6n II级副约 III级副约 束数 束数 2p2 3p3 IV级副 V级副 约束数 约束数 4p4 5p5
机械设计基础
第一章
平面机构运动简图绘制举例
3 2 1 4
偏心泵
机械设计基础
第一章
第三节 平面机构的自由度
机构的自由度：机构具有确定运动时所给定的独立运动参数的 数目。 一、运动链自由度计算公式
F 3 n 2 P P L H
n为活动构件个数;
PL 为低副个数;
PH 为高副个数。
二、运动链成为机构的条件 三、计算平面机构的自由度应注意的事项

机构简图及自由度PPT课件

机构简图及自由度PPT课件
F=3n － 2PL － PH =3×3 －2×4 =1
特别注意：此例存在虚约束的几何条件是：
AB＝CD＝EF
•28
出现虚约束的场合： 1.两构件构成多个移动副，且 导路平行。
2. 两 构 件 构 成 多 个 转 动 副 ， 且同轴。
3. 运 动 时 ， 两 构 件 上 的 两点距离始终不变。
•29
•10
注意事项:
画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副 的性质。
•11
思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运
动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。
顺口溜：先两头，后中间， 从头至尾走一遍，
数数构件是多少， 再看它们怎相联。
步骤
1.运转机械，搞清楚运动的传递情况
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。
•4
常见运动副符号的表示: 国标GB4460－84
•5
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
2 转
2
动
平副 1
要求：记住上述公式，并能熟练应用。
例①计算曲柄滑块机构的自由度
解：活动构件数n= 3 低副数PL= 4 高副数PH= 0
F=3n － 2PL － PH =3×3 － 2×4 =1
1
2
3
S3
•18
例②计算五杆铰链机构的自由度
解：活动构件数n= 4
低副数PL= 5
高副数PH= 0
F=3n － 2PL － PH =3×4 － 2×5 =2

机构自由度计算 图文

机构自由度计算 图文
? 计算时应将构件AB 及其引入的约束去掉来计算
2 1
2
3
1
5
3
A
B
4
F＝3n－2PL－PH
F＝3n－2PL－PH ＝3? －3 2? 4－ 0
＝3? 3－2? －4 0 ＝ 1
对
＝1
4
F＝3n－2PL－PH ＝3? －4 2? －6 0
＝0 错
C 两构件上联接点的轨迹重合
? 在该机构中，构件2上的C点C2与构 件3上的C点C3轨迹重合，为虚约束
5 例题：内燃机
例题：破碎机
A B
E
DC
F
G
例题：
3
C23 4
2
B 12
1
A14
C234
3
2
4
B12 1
4
A14
五、平面机构的自由度
1 平面机构自由度的计算
2 机构具有确定运动的条件
3 几种特殊结构的处理
? 复合铰链 ? 局部自由度 ? 虚约束
4 小结
1 平面机构自由度的计算
y
(1) 平面运动构件的自由度 (构件可能出现的独立运动)
? 空间低副: 螺旋副、球面副、圆柱副 （面接触） ? 空间高副: 球和圆柱与平面、球与圆柱副 (点、线接触)
? 运动副特性:运动副一经形成, 组成它的两个构件间的可能 的相对运动就确定。而且这种可能的相对运动, 只与运动 副类型有关, 而与运动副的具体结构无关。
? 工程上常用一些规定的符号代表运动副
(运动副)
源组合
二、运动副
? 运动副: 两构件直接接触而形成的可动联接 ? 运动副元素：构成运动副时直接接触的点、线、面部分 ? 接触形式: 点、线、面

《机械设计基础》第一章平面机构的运动简图和自由度 ppt课件

《机械设计基础》第一章平面机构的运动简图和自由度 ppt课件

图1-3 移动副
平面机构中低副引入两个约束，仅保留一个
自由度。
6
机械设计基础
图1-4 （a）凸轮高副
图1-4 （b）齿轮高副
平面机构中高副引入一个约束，保留两个自பைடு நூலகம்
由度。 7
机械设计基础
1.1.3 运动链与机构
• 运动链：两个以上的构件以运动副连接而构 成的系统。
• 如图1-5所示，若运动链中各构件首尾相连， 则称之为闭式运动链，否则称为开式运动链。
图1-1 自由度
2
机械设计基础
3
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
34
机械设计基础
14
机械设计基础
（a）外啮合齿轮；
（b）内啮合齿轮；
（c）齿轮齿条；
（d）锥齿轮；
（e）蜗杆蜗轮
图1-9 齿轮高副的表示方法
15
机械设计基础
图1-10 凸轮副的表示方法
16
机械设计基础
1.2.2 平面机构运动简图的绘制
• 绘制机构运动简图的步骤：
• （1）分析机构的组成，观察相对运动关系，了解其工作原 理。
• 此机构为原动件偏心轴，从动件肋板、构件、 机架共同构成的曲柄摇杆机构。
• 按图量取尺寸，选取合适的比例尺，确定A、 B、C、D四个转动副的位置，即可绘制出机 构运动简图，最后标出原动件的转动方向， 如图1-11（b）所示。

机械设计平面机构运动简图与自由度课件

机械设计平面机构运动简图与自由度课件
通过对平面机构运动简图的学习和分析，我们可以更好地理解机构的运动性质和设 计思路，为机械设计提供重要的基础。
03
平面机构的自由度计算
自由度的概念与计算方法
自由度的定义
自由度是指机械机构中独立运动的数目，反映机构运动灵活 性的指标。
自由度的计算方法
根据机构的运动学特点，利用机构学的基础知识，通过计算 机构中活动构件的数目、确定机构的运动副类型和数目，从 而得到机构的自由度。
通过计算机软件进行机构的运动分析，可以得到 更精确的结果。
05
平面机构的优化设计
机构优化设计的基本原则
01
02
03
运动链的优化
选择合适的运动链，包括 基本杆组、复合杆组和并 联机构等，以实现所需运 动轨迹或运动规律。
运动副的优化
选择合适的运动副类型， 如转动副、移动副和螺旋 副等，以满足特定运动需 求。
平面机构的运动特性
机构在运动过程中，各构件之间的相对位置关系会发生变化，这些 位置变化可以由机构的位置方程来描述。
平面机构的运动分析实例
平面连杆机构的运动分析
01
通过分析连杆上各点的位置变化，可以得到机构的位移、速度
和加速度等运动参数。
齿轮机构的运动分析
02
通过分析齿轮上各点的位置变化，可以得到齿轮的转速、转矩
选择一个合适的投影面，将机构的运动链投 影在该面上。
标注尺寸和运动参数
根据需要，标注出机构的尺寸和运动参数， 如长度、角度、速度等。
机构运动简图的实例分析
实例1：以平面连杆机构为例，通过机构运动简图，可以清晰地表示出各杆件之间的 相对运动关系和连杆的轨迹。
实例2：以凸轮机构为例，通过机构运动简图，可以清晰地表示出凸轮的形状和从动 件的运动规律。
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x
μL=1mm/mm
B
1 60o
A
2 4
C
3
D
y
动画
5.课堂练习
绘制出下列机构的机构运动简图
动画
动画
三、平面机构的自由度
1.平面机构自由度的计算
1）自由度：构件作独立运动的数目。 2）约束：对构件的独立运动的限制称为约束。 思考？ 3）机构的自由度：是指机构作独立运动的数目。 ♥ 4）机构自由度计算式
3 A1
2
A 3
1 2
c)实例：计算图示柱塞式油泵的自由 度。
B
2
1A
D 3 C
4 E5
6
3 A1
2 A
3 1
2
复合铰链
实例一
B
2
1A
D 3 C
4 E5
6
判断下列那些运动副是复合铰链
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
2）局部自由度
a)概念 不影响整个机构运动的局部的独立运动，称为局部自由度。 b）常见类型：凸轮机构中的滚子从动件及类似滑动摩擦改为滚动
摩擦处。 c)处理方法：自由度计算时应将局部自由度除去，可设想把滚子
与从动件固成一体。
d)自由度计算实例
d)实例：计算下列图示机构自由度。
3C 2 B 1
A
3）虚约束
实例
a)概念：机构中与其他运动副所起的限制作用重复，对机构运动不 起新的限制作用的约束，称为虚约束。
b)处理方法：保留一个构件，而撤去其余的对称构件及其有关的运动 副。
§9.1 基本常识
学习提要 1、概念：机器、机构、构件、零件、平面机构
内燃机
鄂式破碎机
机器具有三个特征： 1）它们都是人为的各个实物的组合； 2）各个实物之间具有确定的相对运动； 3）它们都能代替或减轻人类的劳动，去完成机械功或转换机械能。
机构具有机器的前两个特征，但不具有第三个特征。
构件是指机构的运动单元。 零件是机构的制造单元。→ 通用零件、专用零件
x
F=3n-2PL-PH
A O
式中：F-机构的自由度 n-机构中活动构件数目 PL-机构中低副的数目 PH-机构中高副的数目
y

低副和高副的约束各是多少？
移动副动画
转动副动画
5）例题：计算内燃机的自由度
F 8
A2
1
3
6
B
E
4
7D
C
5
内燃机运动简图
2.平面机构具有确定相对运动的条件
平面机构只有机构自由度大于零，才可能运动。 ♥ 平面机构具有确定相对运动的条件是：
一、运动副及其分类
1.运动副的概念
两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的联接称为运动副。
例如轴与轴承的联接、活塞与汽缸的联接等。
动画
2.运动副的分类 平面运动副：被联接的两个构件只能在同一平面或相互平行的平面内
作相对运动的运动副称为平面运动副。 根据两构件的接触形式不同，平面运动副可分为低副和高副。
2.机构示意图
只是定性地表示机构的组成及运动原理，而不用严格按比例绘制 的简图，通常称为机构示意图。
机构运动简图
F 8
A2
1
3
6
B
E
4
7D
C
5
动画
动画2
总结
1. 知识要点 2. 作业 9-1 9-2 画出一种体育设备的机构示意图
作业要求 用纸做
♥ 3.绘制机构运动简图的方法和步骤 动画 1）找出各构件和选定视图平面
低副：两构件通过面接触组成的运动副。 1）按转两动构副件：间两的构相件对只运能动做不相同对可转分动为的：运转动动副副。、移动副 2）移动副：两个构件只能做相对移动的运动副。
移动副动画
转动副动画
高副：两构件通过点或线接触组成的运动副。
齿轮副
螺旋副动画
高副
3.平面运动副的表示法
1）构件
c)常见约束类型： （1）两构件之间组成多个导路平行的移动副。（图例1） （2）两构件之间组成多个轴线重合的转动副。（图例2） （1）（2）种情况的处理方法，两构件之间只按一个运动副计算。
导路平行的多个移动副
处理方法：两构件之间只按一个运动副计算。
a)选取长度比例尺
μL=实际构件长度（m）/图示构件长度（mm）
b)按几何关系作图（即作出机构运动简图） c)标出各运动副和构件的代号，并在机构原动件上画出表示运动方向 的箭头。
注意事项：
1.比例尺：是在图上用一定的长度代表实际长度。
2.比例
μL=实际长度/图示长度 M=图示长度/实际长度
4.机构运动简图绘制实例
一般选定的视图平面应与各构件平行，由原动件→从动件及机架
2）找出联接构件的各运动副
由从原动构件出发沿运动的传递路线，分析各构件间的相对运动 性质；确定活动构件数目、运动副的类型和数目根据运动副类别画上 相应的符号，并逐个注上表示运动副的代号A、B、C、D….,和构件的 数目1、2、3、….
3)画出机构的示意图 4）测量各运动副间相对位置 5）绘制机构运动简图
机械是机器和机构的总称。
平面机构:若组成机构的所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运 动，则称为该机构为平面机构。（实例1、实例2）
轴系结构 （动画）
轴的结构
滚动轴承的组成 （动画）
通用零件
轴承
平键
专用零件
曲轴
原动部分
2、机器的组成
传动部分
传动部分
执行部分
原动部分
动画
执行部分
第二篇 常用机构与机械传动
第九章 平面机构的结构分析 §9.1 构件与运动副
§9.2 平面机构运动简图 §9.3 机构具有确定相对运动条件 自由度计算
教学目标
基本概念 运动副及其分类 机构运动简图 机构运动简图课堂练习 机构自由度计算 计算平面机构自由度时应注意的事项 平面机构自由度计算课堂练习 学习提要
2）转动副
3）移动副 4）高副
4.构件的分类（补充）
1）机架：机构中固定不动的构件，它支承着其他活动构 件。 2）原动件：机构中接受外部给定运动规律的活动构件。 3）从动件：机构中随原动件运动的活动构件。
原动件
机架
从撇开实际机构中与运动无关的因素，用简单的线条和符号表示构件 和运动副，并按一定比例定出各运动副的位置，表示机构各构件间相对运动 关系的图。
平面机构的自由度等于原动件数，即 F=W>0
实例
实 例：计算下列图示机构的自由度
2 B
1 4
C
2
3
B
D
1 A
C3 D
4
1
5
EA
B 2
3
C
图一
图二
图三
3.计算平面机构自由度应注意的事项♥
1）复合铰链
a)概念：两个以上的构件在同一处以 转动副相联组成的运动副，称为复合铰链。
b)处理方法：当组成复合铰链的构件 个数为m时，所包含的转动副数目应为 （m-1）个。