機構(gòu)及機構(gòu)運動簡圖

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1、4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 1 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.1 機 構(gòu)概 念用 于 傳 遞 運 動 或 改 變 運 動 形 式 的 用 各 種 機 件 組 合 而 成 的 組 合 體 。實 例 內(nèi) 燃 機齒 輪 機 構(gòu)曲 柄 滑 塊 機 構(gòu)凸 輪 機 構(gòu) 圖 2-4 內(nèi) 燃 機 工 作 原 理 圖可 見 ， 機 構(gòu) 是 一個 組 合 體 ， 如 何進 行 細 分 ？ 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 2 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.2 零 件 與 構(gòu) 件零 件每 一 個 單 獨 加 工 的 單 元 體

2、 (獨 立 的 加 工 單 元 )構(gòu) 件 有 相 對 運 動 的 各 個 單 元 體 (獨 立 的 運 動 單 元 )。 可 以 是 單 一 的 零件 ， 也 可 以 是 多 個 零 件 固 聯(lián) 成 的 內(nèi) 部 沒 有 相 對 運 動 的 剛 性 結(jié) 構(gòu) 。特 點 不 同 構(gòu) 件 間 有 相 對 運 動單 一 構(gòu) 件 內(nèi) 部 沒 有 相 對 運 動 可 以 是 單 一 零 件 （ 如 曲 軸 ） ， 也 可 以 是 多 個 零 件 組 成 （ 如 連 桿 ） 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 3 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.2 零 件 與 構(gòu) 件 套

3、筒連 桿 體螺 栓墊 圈螺 母 軸 瓦 連 桿 蓋實 體 零 件 構(gòu) 件 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 4 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.2 零 件 與 構(gòu) 件零 件 、 構(gòu) 件 、 機 構(gòu) 與 機 器 的 聯(lián) 系機 構(gòu) 中 構(gòu) 件 的 分 類機 器 機 構(gòu) 構(gòu) 件 零 件運 動 單 元 制 造 單 元機 械 確 定 的相 對 運 動一 個 或 多 個做 功 或 實 現(xiàn)能 量 轉(zhuǎn) 換 總 稱 固 定 件 ： 機 架 原 動 件 ： 主 動 件從 動 件 ： 隨 原 動 件 運 動 的 其 余 構(gòu) 件 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基

4、礎(chǔ) 第 一 章 5 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.3 運 動 副構(gòu) 件 的 自 由 度構(gòu) 件 所 具 有 的 獨 立 運 動 的 數(shù) 目 （ 或 確 定 構(gòu) 件 位 置 的 獨 立 參 變 量的 數(shù) 目 ）一 個 作 平 面 運 動 的 自 由 構(gòu) 件 具 有三 個 獨 立 運 動 數(shù)如 圖 所 示 ， 在 Oxy坐 標 系 中 ， 構(gòu) 件 S 可 隨 其 上 任 一 點 A沿 x軸 、 y軸 方 向 移 動 和 繞 A點 轉(zhuǎn) 動 。 即 一 個 作 平 面 運 動的 自 由 構(gòu) 件 具 有 三 個 自 由 度 。 圖 2-5 構(gòu) 件 的 平 面 運 動 4/29/2021 2:3

5、1 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 6 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.3 運 動 副約 束對 獨 立 運 動 所 加 的 限 制 。 每 加 上 一 個 約 束 ， 構(gòu) 件 便 失 去 一 個 自由 度 。運 動 副使 構(gòu) 件 直 接 接 觸 又 能 保 持 一 定 形 式 的 相 對 運 動 的 連 接按 接 觸 方 式 分 類 點 接 觸 高 副 (1個 約 束 ， 2個 自 由 度 )線 接 觸 高 副 (1個 約 束 ， 2個 自 由 度 )面 接 觸 低 副 (2個 約 束 ， 1個 自 由 度 ) 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 7 2

6、 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.3 運 動 副典 型 運 動 副轉(zhuǎn) 動 副 使 兩 個 構(gòu) 件 的 相 對 移 動 受 到 約 束 ，而 只 有 一 個 獨 立 相 對 轉(zhuǎn) 動 自 由 度的 運 動 副 。 也 稱 為 回 轉(zhuǎn) 副 或 鉸 鏈 。如 鉸 鏈 、 軸 與 軸 承 等 。移 動 副 使 構(gòu) 件 的 一 個 相 對 移 動 和 相 對 轉(zhuǎn)動 受 到 約 束 ， 而 只 有 一 個 方 向 獨立 相 對 移 動 自 由 度 的 運 動 副 。 也稱 為 棱 柱 副 。 如 汽 缸 與 活 塞 、 滑 塊 與 導 軌 等 。 圖 2-6 典 型 運 動 副轉(zhuǎn) 動 副 和 移 動

7、副 分 別是 低 副 還 是 高 副 ？ 轉(zhuǎn) 動 副 和 移 動副 都 是 低 副 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 8 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 運 動 鏈定 義兩 個 以 上 的 構(gòu) 件 通 過 運 動 副 的 聯(lián) 接 而 構(gòu) 成 的 系 統(tǒng) 。分 類 開 式 鏈 ： 運 動 鏈 的 各 構(gòu) 件 不 構(gòu) 成 首 尾 封 閉 的 系 統(tǒng) 。閉 式 鏈 ： 運 動 鏈 的 各 構(gòu) 件 構(gòu) 成 了 首 尾 封 閉 的 系 統(tǒng) 。機 構(gòu)將 運 動 鏈 的 一 個 構(gòu) 件 固 定 為 機 架 ， 其 中 的 一 個 或 幾 個 原 動 件 作獨 立

8、運 動 時 ， 其 余 從 動 件 即 隨 之 作 確 定 的 運 動注 ： 不 能 運 動 或 無 規(guī) 則 亂 動 的 運 動 鏈 不 能 成 為 機 構(gòu) 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 9 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 運 動 簡 圖定 義不 考 慮 與 運 動 無 關(guān) 的 因 素 而 僅 用 簡 單 的 線 條 和 符 號 代 表 構(gòu) 件 與運 動 副 ， 并 按 一 定 比 例 表 示 各 構(gòu) 件 間 的 相 對 運 動 關(guān) 系 的 簡 單 圖形 。作 用 表 示 機 構(gòu) 的 組 成 和 運 動 情 況作 為 運 動 分

9、析 和 動 力 分 析 的 依 據(jù)構(gòu) 件 與 運 動 副 的 表 示常 用 運 動 副 的 符 號 一 般 構(gòu) 件 的 表 示 方 法常 用 機 構(gòu) 運 動 簡 圖 符 號 如 何 用 簡 單 的線 條 和 符 號 表示 構(gòu) 件 和 運 動副 ？ ？ ？ 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 10 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 運 動 簡 圖繪 圖 步 驟分 析 清 楚 所 要 繪 制 機 械 的 結(jié) 構(gòu) 和 動 作 原 理 。從 原 動 件 開 始 ， 按 照 運 動 傳 遞 的 順 序 ， 仔 細 分 析 各 構(gòu) 件 相 對 運動

10、的 性 質(zhì) ， 確 定 運 動 副 的 類 型 和 數(shù) 目 。合 理 選 擇 視 圖 平 面 ， 通 常 選 擇 與 大 多 數(shù) 構(gòu) 件 的 運 動 平 面 相 平 行的 平 面 為 視 圖 平 面 。選 取 適 當 的 長 度 比 例 尺 ， 按 一 定 的 順 序 進 行 繪 圖 ， 并 將 比 例 尺標 注 圖 上 。 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 11 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 運 動 簡 圖注 意 事 項畫 構(gòu) 件 時 應(yīng) 撇 開 構(gòu) 件 的 實 際 外 形 ， 而 只 考 慮 運 動 副 的 性 質(zhì) 。 圖 2-

11、7 構(gòu) 件 的 表 示 方 法 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 12 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 運 動 簡 圖實 例 一 內(nèi) 燃 機 圖 2-8 內(nèi) 燃 機 曲 柄 滑 塊 機 構(gòu) 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 13 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 運 動 簡 圖實 例 一 內(nèi) 燃 機 圖 2-8 內(nèi) 燃 機 齒 輪 機 構(gòu) 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 14 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 運 動

12、簡 圖實 例 一 內(nèi) 燃 機 圖 2-8 內(nèi) 燃 機 凸 輪 機 構(gòu)5 6 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 15 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 運 動 簡 圖實 例 一 內(nèi) 燃 機 12 3 4 455 6 15 6+ + = 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 16 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 運 動 簡 圖實 例 二 顎 式 破 碎 機4.肘 板 1. 機 架2. 偏 心 軸 5. 帶 輪3. 動 顎 板 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一

13、章 17 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 運 動 簡 圖實 例 二 顎 式 破 碎 機 3 D 12B A 1C 44.肘 板 1. 機 架2. 偏 心 軸 5. 帶 輪3. 動 顎 板 ACB D 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 18 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 運 動 簡 圖思 考 如 圖 所 示 的 破 碎 機 應(yīng) 如 何 繪 制 運 動 簡 圖 ？ ？A B CE FD G 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 19 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平

14、 面 機 構(gòu) 運 動 簡 圖練 習 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 20 練 習 1解 答 123 4AB C 1412 23 A14B12C234 32 414 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 21 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度運 動 鏈 （ 或 機 構(gòu) ） 的 自 由 度運 動 鏈 （ 或 機 構(gòu) ） 具 有 的 獨 立 運 動 的 數(shù) 目運 動 鏈 成 為 機 構(gòu) 的 條 件自 由 度 大 于 0（ 保 證 運 動 鏈 能 運 動 ）自 由 度 數(shù) 等 于 原 動 件 數(shù) （

15、保 證 運 動 鏈 具 有 確 定 的 運 動 ）自 由 度 的 計 算設(shè) n個 活 動 構(gòu) 件 ， P L個 低 副 ， PH個 高 副 ， 自 由 度 數(shù) 為 F構(gòu) 件 總 自 由 度 低 副 約 束 數(shù) 高 副 約 束 數(shù) 3 n 2 PL 1 Ph = F=3n-2PL-PH 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 22 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度實 例 一 ： 鉸 鏈 四 桿 機 構(gòu) n=3 pL=4 ph=0 F=3n-2pL-ph=1 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 23 2

16、 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度實 例 二 顎 式 破 碎 機3 D 12B A 1C 4 n=3 pL=4 ph=0 F=3n-2pL-ph) =1 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 24 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度練 習 曲 柄 滑 塊 機 構(gòu) n= 3PL= 4F=3n - 2P L - PH =1 PH= 0S31 2 3 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 25 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由

17、度練 習 五 連 桿 機 構(gòu) n= 4PL= 5F=3n - 2P L - PH =2PH= 01 2 3 4 1 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 26 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度實 例 三 圓 盤 鋸 機 構(gòu)1 2 34 5 678 AB CDE F n= 7PL= 6F=3n 2P L PH PH= 0=9 實 際 上 自 由度 為 1， 錯 在哪 里 ？ ？因 為 存 在 復合 鉸 鏈 ！ ！ 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 27 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4

18、 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度復 合 鉸 鏈 定 義兩 個 以 上 的 構(gòu) 件 在 同 一 處 以 轉(zhuǎn) 動 副 相 聯(lián)復 合 鉸 鏈 的 計 算m個 構(gòu) 件 的 復 合 鉸 鏈 ， 有 m 1轉(zhuǎn) 動 副 。兩 個 低 副 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 28 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度實 例 三 圓 盤 鋸 機 構(gòu) （ 正 確 解 法 ）1 2 34 5 678 AB CDE F n= 7PL= 10F=3n 2P L PH PH= 0=1 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 29

19、2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度實 例 四 滾 子 凸 輪1 23 1 23n=3PL=3F= 2PH= 1 n=2PL=2F= 1PH= 1 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 30 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度實 例 四 滾 子 凸 輪1 23 1 23 事 實 上 ， 兩 個 機 構(gòu) 的運 動 相 同 ， 且 F=1。 作圖 多 出 的 1個 自 由 度 為滾 子 局 部 運 動 所 產(chǎn) 生的 局 部 自 由 度 。 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ)

20、第 一 章 31 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度局 部 自 由 度 定 義構(gòu) 件 局 部 運 動 所 產(chǎn) 生 的 自 由 度局 部 自 由 度 出 現(xiàn) 的 場 合加 裝 滾 子 的 場 合局 部 自 由 度 的 計 算計 算 總 的 自 由 度 后 減 去 局 部 自 由 度 數(shù)計 算 時 將 局 部 自 由 度 坐 在 的 滾 子 和 鉸 鏈 排 除為 什 么 需 要 局 部 自 由 度 添 加 滾 子 使 滑 動 摩 擦 變 為 滾 動 摩 擦 ， 減 少 運 動 過 程 中 的 摩 擦 ，延 長 使 用 壽 命 4/29/2021 2:31

21、AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 32 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度實 例 五 凸 輪 機 構(gòu) 12 3 F 3n 2PL PH 3 2 2 3 1 -1 錯 ！ 實 際 自 由 度為 1， 為 什么 ？ ？存 在 虛 約 束 ！ ！ 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 33 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度虛 約 束 定 義對 機 構(gòu) 的 運 動 實 際 不 起 作 用 的 約 束1 2 34A B CDEF 123 BA 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ)

22、 第 一 章 34 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度虛 約 束 出 現(xiàn) 場 合兩 構(gòu) 件 之 間 構(gòu) 成 多 個 運 動 副 時兩 構(gòu) 件 某 兩 點 之 間 的 距 離 在 運 動 過 程 中 始 終 保 持 不 變 時聯(lián) 接 構(gòu) 件 與 被 聯(lián) 接 構(gòu) 件 上 聯(lián) 接 點 的 軌 跡 重 合 時機 構(gòu) 中 對 運 動 不 起 作 用 的 對 稱 部 分虛 約 束 的 處 理 方 法計 算 自 由 度 時 將 虛 約 束 排 除虛 約 束 的 作 用改 善 構(gòu) 件 的 受 力 情 況傳 遞 較 大 功 率 滿 足 某 種 特 殊 需 要 4/29/

23、2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 35 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度實 例 五 凸 輪 機 構(gòu) 12 3 F 3n 2PL PH 3 2 2 2 1 1之 一 為虛 約 束 4/29/2021 2:31 AM 機 械 基 礎(chǔ) 第 一 章 36 2 機 構(gòu) 及 機 構(gòu) 運 動 簡 圖2.4 平 面 機 構(gòu) 的 自 由 度練 習 大 篩 機 構(gòu)CDAB GF oEE 位 置 C ， 2個 低 副復 合 鉸 鏈 :局 部 自 由 度 1個虛 約 束 E n= 7PL = 9PH = 1F=3n 2P L PH =3 7 2 9 1 =2