2-1平面机构运动简图及其自由度(课件）-高一《机械基础》同步教学（人民邮电版）

§2-1平面机构运动简图及其自由度 §2-2平面连杆机构 §2-3凸轮机构及间歇运动机构 第2章 常用机构 2-1平面机构运动简图及其自由度 运动副：构件和构件之间既要相互连接（接触）在一起，又要有相对运动。而两构件之间这种可动的连接（接触）就称为运动副。 运动副元素：两构件上直接参加接触构成运动副的部分。 2.1.1 运动副 2.1.2 自由度和运动副约束 自由度：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度 2-1平面机构运动简图及其自由度 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 按两构件接触情况，常分为低副、高副两大类。 1、低副 两构件以面接触而形成的运动副。 (1) 转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。 a)固定铰链 2.1.2 自由度和运动副约束 2-1平面机构运动简图及其自由度 b)活动铰链转动副 2-1平面机构运动简图及其自由度 (2) 移动副：只允许两构件作相对移动。 移动副 2-1平面机构运动简图及其自由度 2.高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。 高副 2-1平面机构运动简图及其自由度 齿轮副 2-1平面机构运动简图及其自由度 二、空间运动副 若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。 螺旋副 球面副 2-1平面机构运动简图及其自由度 2.1.2 平面机构的运动简图 一、 运动副及构件的表示方法 1.构件 构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。 2. 转动副 构件组成转动副时，如下图表示。 图垂直于回转轴线时用图a表示； 图面不垂直于回转轴线时用图b表示。 表示转动副的圆圈，其圆心必须与回转轴线重合。 一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或在其内画上斜线。 2.1.2 平面机构的运动简图 3. 移动副 两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。 2.1.2 平面机构的运动简图 4. 平面高副 两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。 2.1.2 平面机构的运动简图 二、 机械系统的运动简图设计的步骤 1）功能分析。确定机械系统的总功能和进行功能分解。 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。 2.1.2 平面机构的运动简图 例2-1 试绘制内燃机的机构运动简图 2.1.2 平面机构的运动简图 气缸体1 活塞2 进气阀3 排气阀4 连杆5 曲轴6 凸轮7 顶杆8 齿轮10 解：1）分析运动，确定构件的类型和数量 2）确定运动副的类型和数目 3）选择视图平面 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，并表示出各构件 2.1.2 平面机构的运动简图 2.1.3 平面机构的自由度 1.实例分析 不能产生运动 给定构件1运动参数 = ( t ) 构件2、3的运动是确定的 一、 机械具有确定运动的条件 给定构件1运动参数 = ( t )，构件2、3、4的运动是不确定的 再给定构件4运动参数 = ( t )，构件2、3的运动是确定的 2.1.3 平面机构的自由度 2.结论 机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称机构的自由度。 平面机构具有确定运动的条件：机构原动件个数应等于机构的自由度数目。 ◆原动件数＜自由度数，机构无确定运动 原动件数＞自由度数，机构在薄弱处损坏 2.1.3 平面机构的自由度 二、平面机构自由度计算 1.构件自由度 一个构件未用运动副与其它构件连接之前，有三个自由度。 当用运动副连接后，构件间的相对运动受到约束，失去一些自由度。运动副不同，失去的自由度数目和保留的自由度数目也不同。 2.1.3 平面机构的自由度 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2.计算公式 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； F = 3n - 2Pl - Ph 3.计算实例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =3×3 - 2Pl - Ph =3×3 - 2×4 - 0 设 则 = 1 2.1.3 平面机构的自由度 计算实例 n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n – 2Pl – Ph