平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn).ppt

2020 2 10 1 課程的內(nèi)容常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的工作原理 運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 基本的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法 課程的性質(zhì)性質(zhì) 專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課作用 承上啟下特點(diǎn) 科學(xué)性 綜合性 實(shí)踐性課程的任務(wù)1 了解常用機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)特性 初步具有分析和設(shè)計(jì)常用機(jī)構(gòu)的能力 2 掌握通用零件的工作原理 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 設(shè)計(jì)計(jì)算和維護(hù)等知識(shí) 并初步具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置的能力 3 具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范 手冊(cè) 查閱相關(guān)技術(shù)資料能力 4 獲得本學(xué)科實(shí)驗(yàn)技能的初步訓(xùn)練 5 通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程打好基礎(chǔ) 2020 2 10 2 第一章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度 4 平面機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件 3 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及繪制畫(huà)法 2 平面機(jī)構(gòu)自由度及其計(jì)算 1 平面機(jī)構(gòu)的組成 2020 2 10 3 1 1平面機(jī)構(gòu)的組成 平面機(jī)構(gòu) 各構(gòu)件在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 空間機(jī)構(gòu) 各構(gòu)件不完全在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng) 2020 2 10 4 1 概念 機(jī)構(gòu) 是具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的組合 動(dòng)畫(huà)演示 構(gòu)件 機(jī)構(gòu)中的 最小 運(yùn)動(dòng)單元 由一個(gè)或若干個(gè)零件剛性聯(lián)接而成 2 組成 機(jī)架 固定不動(dòng)的構(gòu)件原動(dòng)件 輸入運(yùn)動(dòng)規(guī)律的構(gòu)件從動(dòng)件 其它的活動(dòng)構(gòu)件 一 機(jī)構(gòu)的組成與分類(lèi) 2020 2 10 5 當(dāng)這些構(gòu)件之間以一定的方式聯(lián)接起來(lái)成為機(jī)構(gòu)時(shí) 各個(gè)構(gòu)件不再是自由構(gòu)件 兩相互接觸的構(gòu)件間只能作一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 自由度減少 這種對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所施加的限制稱(chēng)為約束 一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的可能性 構(gòu)件所具有的這種獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱(chēng)為構(gòu)件的自由度 所以一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有自由度 二 自由度 6個(gè) 作空間運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有自由度 3個(gè) 2020 2 10 6 三 運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi) 一 低副兩構(gòu)件通過(guò)面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為低副 根據(jù)兩構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式 低副又可分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副 限制兩個(gè)自由度 兩個(gè)移動(dòng) 保留一個(gè)自由度 轉(zhuǎn)動(dòng) 概念 兩構(gòu)件直接接觸又存在一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)聯(lián)接 類(lèi)型 低副和高副 1 轉(zhuǎn)動(dòng)副 或鉸鏈 兩構(gòu)件只能在一個(gè)平面內(nèi)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 2020 2 10 7 2 移動(dòng)副兩構(gòu)件只能沿某一方向線作相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為移動(dòng)副 限制兩個(gè)自由度 一個(gè)移動(dòng) 一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng) 保留一個(gè)自由度 移動(dòng) 2020 2 10 8 二 高副兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為高副 限制一個(gè)自由度 一個(gè)移動(dòng) 保留兩個(gè)自由度 一個(gè)移動(dòng) 一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng) 2020 2 10 9 1 2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 機(jī)構(gòu)示意圖 只需表明機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞情況和構(gòu)造特征 不必按嚴(yán)格比例所畫(huà)的圖形 1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 簡(jiǎn)明表示機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的圖形 運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型 數(shù)目 相對(duì)位置 構(gòu)件數(shù)目 構(gòu)件外形 截面尺寸 組成構(gòu)件的零件數(shù)目 運(yùn)動(dòng)副的具體構(gòu)造 和運(yùn)動(dòng)有關(guān)的 和運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的 用簡(jiǎn)單線條表示構(gòu)件規(guī)定符號(hào)代表運(yùn)動(dòng)副按比例定出運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置與原機(jī)械具有完全相同的運(yùn)動(dòng)特性 基本要求 2020 2 10 10 桿 軸類(lèi)構(gòu)件機(jī)架同一構(gòu)件兩副構(gòu)件三副構(gòu)件 1 構(gòu)件 桿 2 常用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的表示方法 2020 2 10 11 2 運(yùn)動(dòng)副的符號(hào) 轉(zhuǎn)動(dòng)副 移動(dòng)副 2020 2 10 12 凸輪副 齒輪副 2020 2 10 13 常用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的表示方法 2020 2 10 14 3 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟 1 分析機(jī)構(gòu) 觀察相對(duì)運(yùn)動(dòng) 數(shù)清所有構(gòu)件的數(shù)目 2 確定所有運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目 測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間位置 3 選擇合理的位置 即能充分反映機(jī)構(gòu)的特性 確定視圖方向 4 確定比例 5 用規(guī)定的符號(hào)和線條繪制成簡(jiǎn)圖 從原動(dòng)件開(kāi)始畫(huà) 原動(dòng)件用箭頭標(biāo)出運(yùn)動(dòng)方向 分清原動(dòng)件 機(jī)架和從動(dòng)件 或者mm mm 2020 2 10 15 例 試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 2020 2 10 16 例題1 內(nèi)燃機(jī) 2020 2 10 17 A B C E F D G 例題2 破碎機(jī) 2020 2 10 18 偏心輪機(jī)構(gòu) 繪制運(yùn)動(dòng)副時(shí)注意事項(xiàng) 1 繪制轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí) 轉(zhuǎn)動(dòng)副的位置是關(guān)鍵 代表轉(zhuǎn)動(dòng)副小圓的圓心必須與回轉(zhuǎn)中心重合 兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副中心連線的長(zhǎng)度一定要精確 偏心輪和圓弧形滑塊是轉(zhuǎn)動(dòng)副的特殊形式 它們的繪制是易錯(cuò)點(diǎn) 繪制時(shí)關(guān)鍵是要找出相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心 2020 2 10 19 2 繪制移動(dòng)副時(shí) 導(dǎo)路的方向和位置是關(guān)鍵 必須注意 代表移動(dòng)副的滑塊 其導(dǎo)路的方向必須與相對(duì)移動(dòng)的方向一致 轉(zhuǎn)動(dòng)副到移動(dòng)副導(dǎo)路間的距離要精確 2020 2 10 20 1 分析機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)情況 確定機(jī)構(gòu)中的機(jī)架 原動(dòng)部分 傳動(dòng)部分和執(zhí)行部分 以確定運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目 2 循著運(yùn)動(dòng)傳遞的路線 逐一分析每?jī)蓚€(gè)構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 確定運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目 3 恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面 一般選擇與機(jī)械的多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面相平行的平面作為投影面 4 選擇適當(dāng)?shù)谋壤?定出各運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置 用規(guī)定的簡(jiǎn)單線條和各種運(yùn)動(dòng)副符號(hào) 將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖畫(huà)出來(lái) 小結(jié) 2020 2 10 21 2020 2 10 22 1 3平面機(jī)構(gòu)的自由度 一 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算 機(jī)構(gòu)的自由度 機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目 與構(gòu)件數(shù)目 運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目有關(guān) 如果 活動(dòng)構(gòu)件數(shù) n低副數(shù) pl高副數(shù) ph 聯(lián)接前 總自由度 3n 聯(lián)接后 引入的總約束數(shù) 2pl ph F 3n 2pl ph 3n 2pl ph 機(jī)構(gòu)自由度F 2020 2 10 23 機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算舉例 F 3n 2pl ph 3 2 3 4 0 1 F 3n 2pl ph 3 2 4 5 0 2 F 3n 2pl ph 3 2 2 2 1 1 F 3n 2pl ph 3 2 3 4 0 1 F 3n 2pl ph 3 2 4 5 1 1 2020 2 10 24 機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算舉例 牛頭刨床 F 3n 2PL Ph 3 6 2 8 1 1 解 n 6 PL 8 Ph 1 2020 2 10 25 二 平面機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件 機(jī)構(gòu)要能運(yùn)動(dòng) 它的自由度必須大于零 機(jī)構(gòu)的自由度表明機(jī)構(gòu)具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù) 由于每一個(gè)原動(dòng)件只可從外界接受一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)規(guī)律 如內(nèi)燃機(jī)的活塞具有一個(gè)獨(dú)立的移動(dòng) 因此 當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度為1時(shí) 只需有一個(gè)原動(dòng)件 當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度為2時(shí) 則需有2個(gè)原動(dòng)件 F 3n 2pl ph 3 4 2 5 0 2 F 3n 2pl ph 3 3 2 5 0 1 F 3n 2pl ph 3 2 2 3 0 0 2020 2 10 26 F 0 構(gòu)件間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng) 不成為機(jī)構(gòu) F 0 剛性桁架 F 0 原動(dòng)件數(shù) F 運(yùn)動(dòng)確定 原動(dòng)件數(shù) F 運(yùn)動(dòng)不確定 原動(dòng)件數(shù) F 機(jī)構(gòu)破壞 故機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的必要條件是 原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目 結(jié)論 機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的充要條件 1 機(jī)構(gòu)自由度 02 原動(dòng)件數(shù) 機(jī)構(gòu)自由度數(shù) 2020 2 10 27 縫紉機(jī)刺布機(jī)構(gòu) 油泵 2020 2 10 28 F 3n 2PL Ph 3 5 2 6 0 3 F 3n 2PL Ph 3 5 2 7 0 1 1 復(fù)合鉸鏈 兩個(gè)以上個(gè)構(gòu)件在同一條軸線上形成的轉(zhuǎn)動(dòng)副 由K個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈包含的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目應(yīng)為 K 1 個(gè) 三 注意事項(xiàng) 2020 2 10 29 F 3n 2PL Ph 3 3 2 3 1 2 F 3n 2PL Ph 3 2 2 2 1 1 2 局部自由度在機(jī)構(gòu)中 某些構(gòu)件具有不影響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度 局部自由度經(jīng)常發(fā)生的場(chǎng)合 滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦?xí)r添加的滾子 軸承中的滾珠解決的方法 計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí) 設(shè)想將滾子與安裝滾子的構(gòu)件固結(jié)在一起 視作一個(gè)構(gòu)件 排除 2020 2 10 30 3 虛約束重復(fù)而不起獨(dú)立限制作用的約束稱(chēng)為虛約束 計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí) 虛約束應(yīng)除去不計(jì) 排除 虛約束經(jīng)常發(fā)生的場(chǎng)合 A兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副時(shí)B兩構(gòu)件某兩點(diǎn)之間的距離在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持不變時(shí)C聯(lián)接構(gòu)件與被聯(lián)接構(gòu)件上聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合時(shí)D機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱(chēng)部分 2020 2 10 31 A 兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副時(shí) 兩構(gòu)件組合成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副 且其軸線重合兩構(gòu)件組合成多個(gè)移動(dòng)副 其導(dǎo)路平行或重合兩構(gòu)件組合成若干個(gè)高副 但接觸點(diǎn)之間的距離為常數(shù) 目的 為了改善構(gòu)件的受力情況 F 3n 2PL PH 3 2 2 2 1 1 2020 2 10 32 討論 兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副 F 3n 2PL Ph 3 3 2 5 0 1 F 3n 2PL Ph 3 3 2 4 0 1 例子分析 2020 2 10 33 B 兩構(gòu)件某兩點(diǎn)之間的距離在運(yùn)動(dòng)中保持不變時(shí) 在這兩個(gè)例子中 加與不加紅色構(gòu)件MN效果完全一樣 為虛約束解決方法 計(jì)算時(shí)應(yīng)將構(gòu)件MN及其引入的約束去掉 F 3n 2PL PH 3 2 3 4 0 F 3n 2PL PH 3 2 4 6 0 0 錯(cuò) 對(duì) 1 F 3n 2PL PH 3 2 3 4 0 1 2020 2 10 34 C 兩構(gòu)件上聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合 在該機(jī)構(gòu)中 構(gòu)件2上的點(diǎn)C2與構(gòu)件3上的點(diǎn)C3軌跡重合 為虛約束解決方法 計(jì)算時(shí)應(yīng)將構(gòu)件3及其引入的約束去掉同理 也可將構(gòu)件4當(dāng)作虛約束 將構(gòu)件4及其引入的約束去掉 效果完全一樣 F 3n 2PL PH 3 2 3 4 0 1 2020 2 10 35 D 機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱(chēng)部分 在該機(jī)構(gòu)中 齒輪2 3 4圓周對(duì)稱(chēng) 為虛約束目的 為了改善構(gòu)件的受力情況解決方法 計(jì)算時(shí)應(yīng)將齒輪 和3及其引入的約束去掉同理 將齒輪2和 當(dāng)作虛約束去掉 完全一樣 F 3n 2PL PH 3 2 3 3 2 1 01機(jī)械原理動(dòng)畫(huà)素材 周轉(zhuǎn)輪系 虛約束 rm輪系 2020 2 10 36 虛約束 結(jié)論 機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在一定的幾何條件下出現(xiàn)的 如果這些幾何條件不滿(mǎn)足 則虛約束將變成有效約束 而使機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng) 采用虛約束是為了 改善構(gòu)件的受力情況 傳遞較大功率 或滿(mǎn)足某種特殊需要在設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí) 若為了某種需要而必須使用虛約束時(shí) 則必須嚴(yán)格保證設(shè)計(jì) 加工 裝配的精度 以滿(mǎn)足虛約束所需要的幾何條件 2020 2 10 37 C處為復(fù)合鉸鏈 計(jì)算時(shí)為 3 1 2個(gè)鉸鏈 E E 為虛約束應(yīng)去掉一個(gè) F處為局部自由度應(yīng)去掉 例子分析 3 7 2 9 1 2 F 3n 2PL PH E E F C 2020 2 10 38 C處為復(fù)合鉸鏈 計(jì)算時(shí)為 3 1 2個(gè)鉸鏈 D處為虛約束應(yīng)去掉 B處為局部自由度應(yīng)去掉 2和3為一個(gè)構(gòu)件 F 3n 2PL PH C B D 3 9 2 12 2 1 2020 2 10 39 F 3n 2pl ph 3 5 2 7 0 1 F 3n 2pl ph 3 3 2 4 0 1 2