5.1平面机构的组成(课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（北京理工大学出版社）

1 2 3 3 返回 项目五　平面机构的运动简图及自由度 5.1　平面机构的组成 5.2　平面机构运动简图 5.3　平面机构的自由度 ５.１　平面机构的组成 ５.１.１　构件的自由度 构件的自由度是指构件在组成机构之前具有的独立运动的数目。 一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动。 如图５-１ 所示。 在ＸＯＹ 坐标中构件既可以绕任一点Ａ 转动。 又可以沿Ｘ 轴或Ｙ 轴方向移动。 显然。 一个在平面内运动的自由构件有三个自由度。 ５.１.２　运动副及其分类 １.运动副 当构件组成机构时。 每个构件都以一定的方式与其他构件相互连接。 这种连接使构件间保留着一定的相对运动。 这种两个构件既直接接触又能产生一定的相对运动的连接。 称为运动副。 ２.运动副分类 下一页 返回 ５.１　平面机构的组成 两构件之间一般通过点、线或面接触。 按接触方式不同。 运动副可分为低副和高副两大类。 １) 低副。 两个构件通过面接触而形成的运动副称为低副。 根据构件之间相对运动的特点。 低副又可分为转动副和移动副。 若只允许组成运动副的两构件在一个平面内绕某一轴线作相对转动。 这种运动副称为转动副或回转副。 例如轴与轴承组成的运动副属于转动副。 如图５-２ 所示转动副又称铰链。转动副限制了两个构件沿Ｘ 轴、Ｙ 轴两个方向的相对移动。 如图５-３ 所示。 若组成运动副的两构件只能沿某一轴线作相对直线移动。 这种运动副称为移动副。 又称滑块。 例如内燃机的活塞与气缸组成的运动副就属于移动副。 移动副限制了构件沿另一个坐标轴方向的相对移动和绕垂直于ＯＸＹ 平面的轴转动。 下一页 返回 上一页 ５.１　平面机构的组成 ２) 高副。 两个构件之间通过点或线接触形成的运动副称为高副。 如图５-４ 所示。 轮齿１ 与轮齿２ 组成的齿轮副[图５-４ (ａ)]、凸轮１ 与从动件２ 组成的凸轮副[图５-４ (ｂ)]都属于高副。 每个高副中。 构件２ 既可以相对构件１ 绕接触点Ａ 转动。 又可以沿点Ａ 的切线ｔ － ｔ 方向移动。 而沿公法线ｎ － ｎ 方向的移动受到限制。 由于平面机构中的高副是点或线接触。 接触部分的压强高。 极易磨损。 高副引入了一个约束。 保留的自由度为２。 ５.１.３　运动链和机构 构件通过运动副的连接而成的可相对运动的系统称为运动链。 根据运动链是否构成首末封闭的系统。 分为闭式运动链[简称闭链。 下一页 返回 上一页 ５.１　平面机构的组成 如图５-５ (ａ) 所示铰链四连杆机构] 和开式运动链[简称开链。 如图５-５ (ｂ) 所示机械手]。 传统的机械中。 大多采用闭式运动链。随着机械手和机器人等应用日益广泛。 开式运动链的应用也逐渐增多。 ５.１.４　机构中构件的分类 任何机构都是由若干构件通过运动副连接而成的。 根据机构运动过程中构件所起的作用。 机构中的构件可分为三类: １) 机架。 机架是指机构中相对固定不动的构件。 如机床床身、汽车底盘、飞机机身等。 用于支承机构中的活动构件。 在研究机构运动时。 常将机架作为参考坐标系。 并带斜线表示固定不动。 下一页 返回 上一页 ５.１　平面机构的组成 ２) 原动件(主动件)。 原动件是指独立运动的构件。 其上作用有驱动力或驱动力矩。或者是指运动规律已知的活动构件。 它是机构中输入运动或动力的构件。 运动规律由外界给定。 故又称为输入构件。 机构中存在一个或几个原动件。 一个原动件只能提供一个独立参数。 研究机构运动时。 常用带箭头的构件表示原动件。 ３) 从动件。 机构中除了原动件以外。 其余随原动件运动的活动构件都称为从动件。 从动件传递了运动和动力。 输出机构预期的运动规律。 该规律取决于原动件的运动规律和机构的组成。 返回 上一页 ５.２　平面机构运动简图 ５.２.１　机构运动简图 实际机构一般都由外形和结构都比较复杂的构件组成。 而构件的运动只与原动件的运动规律、运动副的性质(低副或高副等)、运动副的数目及相对位置(转动副中心、移动副的中心线、高副接触点的位置等)、构件的数目等有关。 因此。 分析现有机械或者设计新机械方案时。 为了便于表示机构的结构和运动情况。 进行运动和动力分析。 可以不考虑构件的外形结构、断面尺寸、组成构件的零件数目。 以及运动副的具体构造等因素。 ５.２.２　运动副的常用符号 由于两个构件间的相对运动仅与其接触形式及直接接触部分的几何形状有关。 而与构件本身的实际结构无关。 为突出构件间的运动关系。 便于分析。 常将构件和运动副用简单的符号来表示。 下一页 返回 ５.２　平面机构运动简图 １.低副的常用画法 两个构件组成转动副时。 表示方法如图５-６ 所示。 在图(ａ) 中。 构件１、２ 均为活动构件。 在图(ｂ) 中。 构件１ 带斜线表示为机架。