运动副及其分类ppt课件.ppt

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1、知识内容回顾,机器的特征：,1. 它们都是由零件人为装配而成的实物体；,2.各构件之间具有确定的相对运动；,3.能完成有用的机械功或转换机械能。,机构,机器,机械,机器的分类,1）动力机器,实现机械能与其他能量间的转换,例：内燃机、电动机、发电机、空压机等,2）加工机器,3）运输机器,4）信息机器,改变物料的形状、尺寸、性质和状态。,例：金属加工机床、纺织机、轧钢机、包装机等,用来搬运人和物料,例；汽车、火车、轮船、飞机等,用来获取或处理信息,例：摄象机、复印机、印刷机、打印机、绘图机等,（根据工作类型的不同）,工作机器,机构,它是一个具有相对机械运动的构件系统，用来传递与变换运动和动力装置。

2、它是机器的重要组成部分。,机器与其它装置的主要区别是：,机器：是执行机械的装置，用来变换或传递能量，物料和信息。机器由若干机构组成。,机构：是由构件以可动联接方式联接起来，用来传递运动和力的构件系统。,构件与零件的区别,构件：机器中每一个独立的运动单元体。构件可以是单一的整体，也可以是由几个零件组成的刚性结构。如内燃机的连杆。,零件,零件：最小的不可分割的独立制造的单元体。如：轴、连杆体、连杆盖、轴瓦、螺栓、螺母等。,构件,机构,机器,模块一 机械设计基础知识,任务1 平面机构及运动简图,1-1 运动副及其分类,零件构件机构机器,机构：是由构件以可动连接方式（运动副）联接起来，用来传递运动和力

3、的构件系统，其中有一个构件为机架。,一、运动副,定义：机构中两构件直接接触并仍能产生某些相对运动的可动联接。,运动副元素：两构件上能够参加接触而构成运动的部分。,例：轴1与轴承2的配合,例：滑块1与导轨2的接触,例：两齿轮轮齿的啮合,运动副元素： 圆柱面、圆孔面,运动副元素： 棱柱面、棱孔面,运动副元素： 两齿廓曲面,二、运动副的分类,两个构件在平面用运动副联结前共有六个独立的相对运动。,构件用运动副联结后，彼此的相对运动受到某些约束。,约束：对独立运动的限制。,自由度减少的数目=运动副引入的约束数,机构运动副的类型决定机构的运动形式。,1.按运动副引入的约束数分,运动副分为至级副。,2.按两

4、构件间的接触形式分,高副：点、线接触的运动副，引入1个约束。,球面高副,柱面高副,低副：面接触的运动副，引入2个约束。,转动副,移动副,球销副,螺旋副,圆柱套筒副,3.按两构件的相对运动形式分,移动副,转动副,1-2 机械系统的运动简图设计,一、机械系统运动简图设计的内容 1、型综合：又称机械系统的运动方案设计。 2、尺度综合：又称机械系统运动简图的尺度设计。,二、机械系统运动简图设计的步骤 1、功能分析。 2、绘制机械系统运动循环图。 3、执行（工作）机构选型。 4、绘制机械系统的运动方案图。 5、机构的尺度综合。 6、绘制机械系统运动简图。,三、平面机构的运动简图,机构运动简图,用线条和简

5、单图形代表构件，用规定符号代表运动副，按比例作出的图形。,不按比例来绘制的图形，则称为机构示意图。,常用机构构件、运动副代表符号,常用机构构件、运动副代表符号,常用机构构件、运动副代表符号,绘制机构运动简图的步骤,1.分析机构运动路线，定出其原动部分、工作部分，弄清传动部分。（即可确定构件数；运动副性质）,2.合理选择投影面及原动件适当的瞬时位置。,3.选择适当的比例尺;=实际长度m/图示长度mm.,4.定出各运动副相对位置，用规定的符号和线条绘出简图，原动件上标上箭头（指示运动方向）。,5.检验。,例题一：内燃机,例题二：插齿机,例题三：油泵机构,1-3机械系统具有确定运动的条件,一、平面机

6、构自由度的一般公式,构件独立运动的数目称为自由度,对构件运动的限制作用 称为约束,机构自由度：机构中各活动构件相对于机架的可能独立运动的数目。,作空间运动的自由构件有6个独立运动（自由度）,平面运动的自由构件有3个独立运动（自由度）,一、平面机构自由度的一般公式,机构的自由度=机构的独立运动数目,平面机构独立运动的数目为：所有活动构件的自由度的和减去所有运动副引入约束数目的和。,若平面机构中有n个活动构件，各构件之间共构成了Pl个低副和Ph个高副，则它们共引入（2P1+ Ph）个约束。则机构的自由度F为：,F=3n-(2P1+Ph)=3n-2P1-Ph,二、机构具有确定运动的条件,P5=3，F

7、=0,n=3，P5=5，F=-1,n=3，P5=4，F=1,n=4，P5=5，F=2,结论：,1.机构可能运动的条件是：,机构自由度数F1,2.机构具有确定运动的条件是：,输入的独立运动数目等于机构自由度数F。,即机构自由度数F大于或等于1，且等于主动件数。,三、计算机构自由度时应注意的问题,1.复合铰链 由两个以上构件在同一处构成的重合转动副称为复合铰链。,由m个构件在一处组成轴线重合的转动副。实际上有（m-1）个转动副。,F=35-26=3,m 构件数。,F=35-27=1 ,复合铰链,？,1.复合铰链,例题：计算机构自由度,如图所示F、B、D、C处是复合铰链,F=37-210=1,2.局

8、部自由度,局部自由度 机构中个别构件所具有的其它构件运动，即与整个机构运动无关的自由度。,；,在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。,F=33-23-1=2 ？,F=33-22-1=1,3、虚约束 ：对机构的运动不起实际约束作用的约束。,例：平行四边形机构，,连杆2作平动，BC线上各点轨迹均为圆,则杆5上E点的轨迹与杆2上E点的轨迹重合，不影响机构的运动，但,因为，加上,一个构件两个低副,引入,3个自由度4个约束,多出一个约束,-虚约束,则杆5上E点的轨迹与杆2上E点的轨迹不重合，其真实的约束作用。,虚约束是在特定的几何条件下产生的,若制造误差太大，“虚”“实”，机构卡死。,1,2,3,

9、A,B,C,D,E,处理方法：,计算前 ，先去掉产生虚约束部分。,1、若两构件上的点，铰接前后运动轨迹相重合,如：平行四边形机构、火车轮、椭圆仪等。,机构中的虚约束常发生在下列情况：,则该联接将带入1个虚约束。,1）两构件在多处接触而构成移动副，且移动方向彼此平行或重合，则只能算一个移动副。,2）两构件在多处相配合而构成转动副，且转动轴线重合，则只能算一个转动副。,2、两构件在多处接触而构成性质相同的运动副,例：计算图示大筛机构的自由度。,n =,7,Pl =,9,Ph =,1,复合铰链,局部自由度,虚约束,冲压机机构,推土机机构,锯木机机构,发动机机构,送纸机机构,机构自由度计算举例,例1 如图所示，已知：DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相互平行。计算此机构的自由度。（若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出来）。,局部自由度,复合铰链,虚约束,