運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)

§3.1機(jī)構(gòu)的組成§3.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖§3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度平面機(jī)構(gòu)的構(gòu)造分析3.1機(jī)構(gòu)的組成構(gòu)件和構(gòu)件之間既要相互銜接〔接觸〕在一同，又要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。而兩構(gòu)件之間這種可動(dòng)的銜接〔接觸〕就稱為運(yùn)動(dòng)副。運(yùn)動(dòng)副元素：兩構(gòu)件上直接參與接觸構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的部分。3.1.1運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副：3.1.2自在度和運(yùn)動(dòng)副約束自在度：把構(gòu)件相對(duì)于參考系具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目稱為自在度3.1機(jī)構(gòu)的組成按兩構(gòu)件接觸情況，常分為低副、高副兩大類。1.低副兩構(gòu)件以面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。(1)轉(zhuǎn)動(dòng)副：只允許兩構(gòu)件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，又稱作鉸鏈。a)固定鉸鏈一、平面運(yùn)動(dòng)副3.1機(jī)構(gòu)的組成(2)挪動(dòng)副：只允許兩構(gòu)件作相對(duì)挪動(dòng)。挪動(dòng)副3.1機(jī)構(gòu)的組成齒輪副3.1機(jī)構(gòu)的組成二、空間運(yùn)動(dòng)副假設(shè)兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)均為空間運(yùn)動(dòng)，那么稱為空間運(yùn)動(dòng)副。螺旋副球面副3.1機(jī)構(gòu)的組成2.轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，如以下圖表示。圖垂直于回轉(zhuǎn)軸線時(shí)用圖a表示；圖面不垂直于回轉(zhuǎn)軸線時(shí)用圖b表示。表示轉(zhuǎn)動(dòng)副的圓圈，其圓心必需與回轉(zhuǎn)軸線重合。一個(gè)構(gòu)件具有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，那么應(yīng)在兩條交叉處涂黑，或在其內(nèi)畫上斜線。3.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.挪動(dòng)副兩構(gòu)件組成挪動(dòng)副，其導(dǎo)路必需與相對(duì)挪動(dòng)方向一致。3.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖4.平面高副兩構(gòu)件組成平面高副時(shí)，其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中應(yīng)畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓，對(duì)于凸輪、滾子，習(xí)慣劃出其全部輪廓；對(duì)于齒輪，常用點(diǎn)劃線劃出其節(jié)圓。3.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.2.2繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟1〕功能分析。確定機(jī)械系統(tǒng)的總功能和進(jìn)展功能分解。2〕繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。3〕執(zhí)行〔任務(wù)〕機(jī)構(gòu)選型。4〕繪制機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案圖。5〕機(jī)構(gòu)的尺度綜合。6〕繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。3.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖例3.1試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖氣缸體1活塞2進(jìn)氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪10解：1〕分析運(yùn)動(dòng)，確定構(gòu)件的類型和數(shù)量2〕確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目3〕選擇視圖平面4〕選取比例尺，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸，定出各運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置5〕畫出各運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)符號(hào)，并表示出各構(gòu)件3.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖試?yán)L制破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖給定構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)參數(shù)=(t)n=3,Pl=4,Ph=02〕繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。5〕畫出各運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)符號(hào)，并表示出各構(gòu)件再給定構(gòu)件4運(yùn)動(dòng)參數(shù)=(t)，構(gòu)件2、3的運(yùn)動(dòng)是確定的n=5,Pl=7,Ph=0◆計(jì)算中留意察看能否有復(fù)合鉸鏈，以免漏算轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目，出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤。=3×3-2Pl-Ph◆實(shí)踐構(gòu)造上為減小摩擦采用部分自在度，“除去〞指計(jì)算中不計(jì)入，并非實(shí)踐撤除。2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖Pl：機(jī)構(gòu)中低副數(shù)；2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3平面機(jī)構(gòu)的自在度低副兩構(gòu)件以面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線重合，只需一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起約束作用，其他為約束。3.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度1.實(shí)例分析不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)給定構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)參數(shù)=(t)構(gòu)件2、3的運(yùn)動(dòng)是確定的3.3.1機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件給定構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)參數(shù)=(t)，構(gòu)件2、3、4的運(yùn)動(dòng)是不確定的再給定構(gòu)件4運(yùn)動(dòng)參數(shù)=(t)，構(gòu)件2、3的運(yùn)動(dòng)是確定的3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度2.結(jié)論機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必需給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目稱機(jī)構(gòu)的自在度。平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)原動(dòng)件個(gè)數(shù)應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自在度數(shù)目。◆原動(dòng)件數(shù)＜自在度數(shù)，機(jī)構(gòu)無(wú)確定運(yùn)動(dòng)原動(dòng)件數(shù)＞自在度數(shù)，機(jī)構(gòu)在薄弱處損壞3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度3.3.2平面機(jī)構(gòu)自在度的計(jì)算1.構(gòu)件自在度一個(gè)構(gòu)件未用運(yùn)動(dòng)副與其它構(gòu)件銜接之前，有三個(gè)自在度。當(dāng)用運(yùn)動(dòng)副銜接后，構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)遭到約束，失去一些自在度。運(yùn)動(dòng)副不同，失去的自在度數(shù)目和保管的自在度數(shù)目也不同。3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度2.計(jì)算公式n：機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)；Pl：機(jī)構(gòu)中低副數(shù)；Ph：機(jī)構(gòu)中高副數(shù)；F：機(jī)構(gòu)的自在度數(shù)；F=3n-2Pl-Ph3.計(jì)算實(shí)例n=3,Pl=4,Ph=0F=3n-2Pl-Ph=3×3-2Pl-Ph=3×3-2×4-0設(shè)那么=13.3平面機(jī)構(gòu)的自在度計(jì)算實(shí)例n=5,Pl=7,Ph=0F=3n–2Pl–Ph=3×5–2×7–0=1解：3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度3.3.3自在度計(jì)算時(shí)應(yīng)留意的幾種情況1.復(fù)合鉸鏈2.部分自在度3.虛約束兩個(gè)以上構(gòu)件在同一軸線處用轉(zhuǎn)動(dòng)副銜接，就構(gòu)成了復(fù)合鉸鏈。說(shuō)明個(gè)別構(gòu)件所具有的，不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自在度稱為部分自在度。說(shuō)明反復(fù)出現(xiàn)的，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制造用的約束稱為虛約束。說(shuō)明4.虛約束常見情況及處置方法說(shuō)明5.虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)的影響說(shuō)明3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度三個(gè)構(gòu)件在同一軸線處，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。推理：m個(gè)構(gòu)件時(shí)，有m–1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度慣性篩機(jī)構(gòu)C處為復(fù)合鉸鏈◆計(jì)算中留意察看能否有復(fù)合鉸鏈，以免漏算轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目，出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤。n=5,Pl=7,Ph=0=3×5-2×7–0=1F=3n-2Pl–Ph3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)自在度并不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，屬部分自在度。計(jì)入部分自在度時(shí)n=3,Pl=3,Ph=1F=3×3-2×-1=2與實(shí)踐不符3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度應(yīng)除去部分自在度，即把滾子和從動(dòng)件看作一個(gè)構(gòu)件。處置方法◆實(shí)踐構(gòu)造上為減小摩擦采用部分自在度，“除去〞指計(jì)算中不計(jì)入，并非實(shí)踐撤除。教材圖1-13b動(dòng)畫N=2,Pl=2,Ph=1,F=3×2-2×2–1=1與實(shí)踐相符3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度n=4,Pl=6,Ph=0構(gòu)件5給機(jī)構(gòu)引入三個(gè)自在度，四個(gè)約束。多出的一個(gè)約束對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立的限制造用，是虛約束。與實(shí)踐不符F=3×4-2×6–0=03.3平面機(jī)構(gòu)的自在度n=3,Pl=4,Ph=0F=3×3-2×4–0=1處置方法與實(shí)踐相符應(yīng)除去虛約束，即將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件5及運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)。3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度1.兩構(gòu)件未組成運(yùn)動(dòng)副前，銜接點(diǎn)處的軌跡已重合為一，組成的運(yùn)動(dòng)副存在虛約束。◆計(jì)算中應(yīng)將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副一同除去不計(jì)。虛約束常見情況及處置3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，如以下圖表示。給定構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)參數(shù)=(t)，構(gòu)件2、3、4的運(yùn)動(dòng)是不確定的再給定構(gòu)件4運(yùn)動(dòng)參數(shù)=(t)，構(gòu)件2、3的運(yùn)動(dòng)是確定的兩構(gòu)件組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線重合，只需一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起約束作用，其他為約束。一個(gè)構(gòu)件具有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，那么應(yīng)在兩條交叉處涂黑，或在其內(nèi)畫上斜線。◆計(jì)算中應(yīng)將對(duì)稱部分除去不計(jì)。1機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件5〕畫出各運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)符號(hào)，并表示出各構(gòu)件應(yīng)除去虛約束，即將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件5及運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)。2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3平面機(jī)構(gòu)的自在度n：機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)；反復(fù)出現(xiàn)的，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制造用的約束稱為虛約束。虛約束常見情況及處置

◆計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)挪動(dòng)副。2.兩構(gòu)件組成多個(gè)挪動(dòng)副，且導(dǎo)路相互平行或重合時(shí)，只需一個(gè)挪動(dòng)副起約束作用，其他為虛約束。3.3平面機(jī)構(gòu)的自在度3.兩構(gòu)件組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線重合，只需一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起約束作用，其他為約束。虛約束常見情況及處置

◆計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。