第2章机械设计中的机构结构学问题-2013

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1、第第2章章 机械机构学机械机构学第第2 2章章 机械设计中的机构结构学问题机械设计中的机构结构学问题2.1 机构的组成及运动简图的绘制机构的组成及运动简图的绘制2.1.1 机构的组成要素机构的组成要素1. 运动副运动副机构中两构件直接接触的可动联接。机构中两构件直接接触的可动联接。 运动副元素：两构件上参加接触而构成运运动副元素：两构件上参加接触而构成运动副的部分，如点、线、面。动副的部分，如点、线、面。第第2章章 机械机构学机械机构学机构中具有确定运动的单元体机构中具有确定运动的单元体 ；(它可以是一个零件或多个零件组合而成。它可以是一个零件或多个零件组合而成。)零件零件加工的单元体加工的单

2、元体2. 构件构件根据构件含有运动副元素的数根据构件含有运动副元素的数量量, 构件可分为构件可分为: 三副元素构件三副元素构件二副元素构件二副元素构件第第2章章 机械机构学机械机构学3. 运动链运动链运动链分为闭式运动链和开式运动链两种运动链分为闭式运动链和开式运动链两种两个以上的构件通过运动副联接而成的系统称为运动链。两个以上的构件通过运动副联接而成的系统称为运动链。第第2章章 机械机构学机械机构学4. 机构机构 将运动链中的一个构件固定作为参考系将运动链中的一个构件固定作为参考系, 另一另一个或几个构件按给定的运动规律相对于固定构件运个或几个构件按给定的运动规律相对于固定构件运动动, 且其

3、余构件都具有确定运动时且其余构件都具有确定运动时, 运动链则成了机运动链则成了机构构机构中固定不动的构件称为机架机构中固定不动的构件称为机架 机构中按给定运动规律运动的构件称为原动件机构中按给定运动规律运动的构件称为原动件(主动件主动件)其余随原动件运动的构件称为从动件。其余随原动件运动的构件称为从动件。第第2章章 机械机构学机械机构学零件、构件、机构、机器之间的关系零件- 一个独立加工的单元体。构件-相对运动的单元体。机构-若干构件组成。机器-若干机构组成。第第2章章 机械机构学机械机构学2.1.2 运动副的分类运动副的分类1. 根据运动副引入的约束数分类根据运动副引入的约束数分类约束约束:

4、 :两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受到两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受到某些限制。某些限制。第第2章章 机械机构学机械机构学按引入的约束数分有：按引入的约束数分有： I级副、级副、II级副、级副、III级副、级副、IV级副、级副、V级副。级副。I级副级副II级副级副III级副级副第第2章章 机械机构学机械机构学IV级副级副V级副级副1V级副级副2V级副级副3第第2章章 机械机构学机械机构学2. 根据构成运动副的两构件的接触情况分类根据构成运动副的两构件的接触情况分类理论上以面接触的运动副称为低理论上以面接触的运动副称为低副副 点或线接触的运动副称为高副点或线接触的运动副称为高副第第

5、2章章 机械机构学机械机构学3. 根据运动副两元素间相对运动的形式分类根据运动副两元素间相对运动的形式分类平面运动副平面运动平面运动副平面运动(Plannar kinematic pair)平面机构全部由平面运动副组成的机构。平面机构全部由平面运动副组成的机构。空间运动副空间运动空间运动副空间运动(Spatial kinematic pair )例如：球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。例如：球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。空间机构至少含有一个空间运动副的机构。空间机构至少含有一个空间运动副的机构。第第2章章 机械机构学机械机构学常用运动副的符号常用运动副的符号运动副运动副名称名称运动副符号运

6、动副符号两运动构件构成的运动副两运动构件构成的运动副转转动动副副移移动动副副12121212121212121212121212两构件之一为固定时的运动副两构件之一为固定时的运动副122121平平面面运运动动副副第第2章章 机械机构学机械机构学平平面面高高副副螺螺旋旋副副21121221211212球球面面副副球球销销副副121212空空间间运运动动副副121212第第2章章 机械机构学机械机构学2.1.3 机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制 实际机构往往是由外形和结构都很复杂的构件所组成。实际机构往往是由外形和结构都很复杂的构件所组成。但构件的运动只取决于运动副的类型和机构的运动尺寸但构件

7、的运动只取决于运动副的类型和机构的运动尺寸(各各运动副相对位置尺寸运动副相对位置尺寸) , 与构件的外形、断面尺寸、固联方与构件的外形、断面尺寸、固联方式、组成构件的零件数目及运动副的具体结构等无关式、组成构件的零件数目及运动副的具体结构等无关 为了便于研究机构的组成原理和运动为了便于研究机构的组成原理和运动, 可以不考可以不考虑构件、运动副的外形和具体构造虑构件、运动副的外形和具体构造, 只用简单的线条只用简单的线条和规定符号代表构件和运动副和规定符号代表构件和运动副, 并按比例确定各运动并按比例确定各运动副位置副位置, 表示机构的组成和传动情况。这种能够表达表示机构的组成和传动情况。这种能

8、够表达机构运动特性的简明图形称为机构运动简图。机构运动特性的简明图形称为机构运动简图。第第2章章 机械机构学机械机构学移动副转动副第第2章章 机械机构学机械机构学一般构件的表示方法一般构件的表示方法 杆、轴构件杆、轴构件固定构件固定构件同一构件同一构件第第2章章 机械机构学机械机构学三副构件三副构件 两副构件两副构件 一般构件的表示方法一般构件的表示方法 第第2章章 机械机构学机械机构学2 2、两个构件组成移动副时：、两个构件组成移动副时：3 3、凸轮高副、凸轮高副1 1、两个构件组成转动副时：、两个构件组成转动副时：第第2章章 机械机构学机械机构学4、齿轮高副齿轮高副第第2章章 机械机构学机

9、械机构学注意事项注意事项:画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。第第2章章 机械机构学机械机构学(1)分析机械的动作原理、组成情况和运动情况分析机械的动作原理、组成情况和运动情况, 确定其原动确定其原动件、机架、执行部分和传动部分。件、机架、执行部分和传动部分。(2) 沿着运动传递路线沿着运动传递路线, 分析构件间相对运动的性质分析构件间相对运动的性质, 确定运确定运动副的类型和数目。动副的类型和数目。(3) 恰当地选择视图平面恰当地选择视图平面, 通常可选择机械中多数构件的运动通常可选择机械中多数构件的运动平面为视图平面。平面为

10、视图平面。(4) 选择适当的比例尺选择适当的比例尺, 定出各运动副的相对位置定出各运动副的相对位置, 并用各运并用各运动副、常用机构的简图符号和线条动副、常用机构的简图符号和线条, 绘制机构运动简图。绘制机构运动简图。(5) 从原动件开始从原动件开始, 按传动顺序标出各构件的编号和运动副的按传动顺序标出各构件的编号和运动副的代号。在原动件上标出箭头以表示其运动方向。代号。在原动件上标出箭头以表示其运动方向。机构运动简图的绘制步骤机构运动简图的绘制步骤:第第2章章 机械机构学机械机构学小型压力机的运动简图小型压力机的运动简图第第2章章 机械机构学机械机构学第第2章章 机械机构学机械机构学偏心泵偏

11、心泵 动画1234第第2章章 机械机构学机械机构学2.2 运动链成为机构的条件和机构自由度运动链成为机构的条件和机构自由度2.2.1 平面运动链的自由度平面运动链的自由度 对于一个运动链对于一个运动链, 各构件相对于一参照坐标系所需独各构件相对于一参照坐标系所需独立运动的参变量数目立运动的参变量数目, 称为运动链的自由度。它取决于运称为运动链的自由度。它取决于运动链中构件的数目以及连接各构件的运动副类型和数目。动链中构件的数目以及连接各构件的运动副类型和数目。F 3n2LPHP第第2章章 机械机构学机械机构学运动链成为机构的条件为运动链成为机构的条件为: 取运动链中一个构件取运动链中一个构件作