机械设计基础（第2版）：平面机构的自由度与运动分析PPT教学课件.pptx

模块四机械设计基础平面机构的自由度与运动分析

模块四平面机构的自由度与运动分析ModuleFourAnalysisofthedegreesoffreedomandmotionoftheplanemechanism知识目标理解运动副及其分类。掌握机构运动简图的绘制方法。掌握平面机构自由度的计算。理解机构具有确定运动的条件。?技能目标能够根据平面机构绘制机构运动简图。能够分析机构运动简图,并计算其自由度。能够根据已设计的机构分析判断其是否具有确定的运动。

从运动的观点看,机器由构件组成;从制造的观点看,机器由零件组成。机械中做独立运动的单元称为构件。零件是指机械中独立的制造单元,它是组成机器或机构的基本元素。机构是由构件组成的,各构件之间具有确定的相对运动。平面机构是指所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。为了满足结构和工艺的不同需要,构件可以是一个零件,如凸轮、齿轮、轴等;也可以是几个零件通过刚性连接组成的一个整体,在工程上通常称为部件。模块四平面机构的自由度与运动分析ModuleFourAnalysisofthedegreesoffreedomandmotionoftheplanemechanism

如图4-1所示单缸内燃机由多个零部件组成,其中的连杆3就是由单独加工的连杆体、连杆头、轴瓦、螺杆、螺母等零件组成的。这些零件分别加工制造,但是当它们装配成连杆后则作为一个整体运动,相互之间不产生相对运动。本模块从分析机构的组成入手,研究机构的组成情况对其运动的影响,以及机构运动简图的绘制方法,为分析现有机构(机器)和创新机构打下基础。图4-1单缸内燃机模块四平面机构的自由度与运动分析ModuleFourAnalysisofthedegreesoffreedomandmotionoftheplanemechanism1—气缸体;2—活塞;3—连杆;4—曲轴;5、6—齿轮;7—凸轮;8—顶杆。

运动副及其分类Sportsviceanditsclassification壹平面机构Flatmechanism贰平面机构的自由度Thedegreeoffreedomoftheflatbody叁目录CONTENTS

运动副及其分类Sportsviceanditsclassification壹Thedegreeoffreedomoftheflatbody

一、运动副的概念构件组成机构时,两个或两个以上构件直接接触,并且在构件之间产生一定相对运动的连接,称为运动副。在平面机构中,由于组成运动副构件的运动均为平面运动,故该运动副称为平面运动副。构成运动副时直接接触的点、线、面称为运动副元素。运动副接触形式如图4-2所示。图4-2运动副接触形式

二、运动副的分类在平面机构中,两个构件之间通过面接触而组成的运动副称为低副。根据两个构件之间的相对运动形式,低副又可分为转动副和移动副。若组成运动副的两个构件只能沿某一轴线做相对转动,则这种运动副称为转动副或回转副,又称为铰链,如图4-3(a)所示。若组成运动副的两个构件只能沿着某一直线做相对移动,则这种运动副称为移动副,如图4-3(b)所示。图4-3低副运动副按两个构件的运动关系分为平面运动副和空间运动副;按其接触形式分为点、线接触的高副和面接触的低副;按其相对运动形式分为转动副(回转副或铰链)、移动副、螺旋副和球面副。1.低副

二、运动副的分类两个构件之间通过点或线接触而组成的运动副称为高副。图4-4(a)所示为凸轮1与从动件2通过点接触组成的高副,图4-4(b)所示为齿轮1和齿轮2通过线接触组成的高副。当两个构件之间组成高副时,构件1相对于构件2既可沿接触点A的公切线t—t方向做相对移动,又可在接触点A绕垂直于运动平面的轴线做相对转动,即两个构件之间可产生两个独立的相对运动。2.高副图4-4高副

二、运动副的分类由以上分析可知,对于平面低副(不论是转动副还是移动副),两构件之间的相对运动只能是转动或移动,故它是具有一个自由度和两个约束条件的运动副。对于平面高副,其相对运动为转动和移动,故它是具有两个自由度和一个约束条件的运动副。图4-4高副2.高副

三、运动链在运动链中,如果将其中的一个构件固定作为机架,另一个或少数几个构件作为主动件,则当主动件按给定的运动规律做独立运动时,其余从动件也将随之做确定的相对运动,这种运动链就称为机构。图4-5运动链将两个以上的构件通过运动副连接而成的系统称为运动链。如果运动链中各构件组成首尾封闭的系统,如