《机械设计基础》第１章　平面机构.ppt

图１.１９　差动轮系引入的虚约束 返回 * * 第１ 章　 平面机构 １.１　 平面机构的组成 １.２　 平面机构简图的绘制 １.３　 平面机构自由度的计算 返回 １.１　 平面机构的组成 １.１.１　平面运动副的组成和类型 机器中每一个独立的运动单元体， 称为“构件”。所以从运动的观点来看， 也可以说机器都是由若干个构件组成的。机构中的每个构件都以一定的方式与其他构件相连。这种连接不是固定连接， 而是能产生相对运动的连接。这种使两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。例如活塞与气缸、传动齿轮两个轮齿间的连接等都可构成运动副。 两个构件组成的运动副是通过点、线或者面接触来实现的。 平面机构中， 构成运动副的各构件均为平面运动， 所以称为平面运动副。按照运动副接触形式不同， 可分为高副和低副， 这两种运动副都是平面运动副。如果构件可以在三维空间中运动， 则构成空间运动副。 下一页 返回 １.１　 平面机构的组成 １.高副 高副是由两个构件通过点或线接触组成的运动副， 如图１.１ 所示。常见的高副有凸轮副、齿轮副等。齿轮啮合时， 两齿轮沿接触公切线ｔ－ｔ 方向做相对移动， 也能在回转平面内绕轴线转动， 但沿接触处公切线法线方向的相对移动受到约束。 ２.低副 低副是由两个构件通过面接触组成的运动副， 具有制造方便、耐磨损和承载能力强等特点， 在机械中广泛应用。平面低副按其相对运动形式可分为移动副和转动副两种。 １） 移动副 移动副是指组成运动副的两构件通过面接触只能做相对移动的低副， 如图１.２所示。 上一页 下一页 返回 １.１　 平面机构的组成 ２） 转动副 转动副也称为铰链， 是指组成运动副的两构件通过铰链相连， 只能在一个平面内做相对转动的低副， 如图１.３ 所示。 ３.空间运动副 在机械运动中， 常见的空间运动副还有球面副和螺旋副。球面副中的构件可绕空间坐标系做空间转动， 如图１.４ 所示。而螺旋副中的两构件同时做转动和移动的合成运动， 通常称为螺旋运动， 如图１.５ 所示。 上一页 下一页 返回 １.１　 平面机构的组成 １.１.２　平面机构的组成 １.运动链 运动链是由两个以上运动副连接而成的系统。运动链分为闭链和开链两种。组成运动链的各构件首尾相连所构成的系统， 称为封闭式运动链， 简称闭链， 如图１.６ （ａ）和图１.６ （ｂ） 所示。若组成运动链的各构件未构成首尾封闭的系统， 则称开式运动链， 简称开链， 如图１.６ （ｃ） 所示。 ２.运动链和机构的关系 在运动链中将某一构件固定， 让另外一个或几个构件按照给定的运动规律相对于该固定构件运动， 若运动链中其余各构件都有确定的相对运动， 这种运动链便成了机构。否则就构不成机构。 上一页 返回 １.２　平面机构简图的绘制 １.２.１　平面运动副和构件的表示 为了简化问题， 在研究机构的运动时， 有必要撇开那些与运动无关的构件外形和运动副的具体结构， 仅用简单的线条与规定的运动符号来表示构件和运动副， 并按一定的比例绘出各运动副之间的相对位置。这种用规定符号准确表示各构件间相对关系和原有机械所具有的运动特性及规律的简明图形， 称为机构运动简图。 对于只表示各构件间相对关系和原有机械所具有的运动特性及规律， 而不按严格的比例绘制的简图， 称为机构运动简图。 下一页 返回 １.２　平面机构简图的绘制 在平面机构运动简图中， 运动副的表示方法如下： 常见构件的表示方法和代表符号如图１.７ 所示。 常见平面高副的表示方法和代表符号如图１.８ 所示。图１.８ （ａ） 表示凸轮副， 图１.８ （ｂ）表示齿轮副。 常见平面低副的表示方法和代表符号如图１.９ 所示。 １.２.２　平面机构简图的绘制 绘制平面机构运动简图的步骤如下： （１） 分析机构运动， 找出机架、原动件和从动件。 （２） 从原动件开始， 按照运动传递的顺序， 逐一分析各构件之间相对运动的性质， 确定各运动副的类型和数目。 上一页 下一页 返回 １.２　平面机构简图的绘制 （３） 选择适当的视图平面和机构运动的瞬时位置。一般选择与各构件平面相互平行的平面作为绘制机构运动简图的视图平面。 （４） 选择合适的比例尺 ， 按照选定比例定出各运动副的相对位置， 用规定符号绘出平面机构运动简图。最后还要注意在原动件上标出表示运动方向的箭头， 并在机架上画上斜线。 上一页 返回 １.３　平面机构自由度的计算 １.３.１　平面运动副对构件的约束 如图１.１１ 所示， 一个做平面运动的自由构件有三个独立的运动， 即沿ｘ 轴和ｙ 轴的移动以及在ｘＯｙ 平面内的转动， 构件所具有的独立运动的数目称为自由度。显然一个做平面运动的自由构件有三个自由度。 两个构件直