1-1-运动副及其分类

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。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Ⅰ至Ⅴ级副。2.按两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μ;μ=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=0n=3，P5=5，F=-1n=3，P5=4，F=1n=4，P5=5，F=2结论：1.机构可能运动的条件是：机构自由度数F≥12.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=3×5-2×6=3m——构件数。F=3×5-2×7=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=3×7-2×10=12.局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=3×3-2×3-1=2？F=3×3-2×2-1=13、虚约束：对机构的运动不起实际约束作用的约束。AB＝CD例：平行四边形机构，连杆2作平动，BC线上各点轨迹均为圆若加上杆5，使AB＝CD＝EF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1423323hlPPnF0624323hlPPnFA1234BCDEF5A1234BCD若加上杆5，使AB＝CD＝EF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。0624323hlPPnFEF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。123ABCDE4F1423323hlPPnF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。ABCDD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CDABGFoEE’例：计算图示大筛机构的自由度。n=7Pl=9Ph=1复合铰链局部自由度21927323hlPPnF虚约束冲压机机构323921221lhFnPP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