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1、机械系统的运动简图设计,1-1 运动副及其分类,一.运动副(kinetic pair)机构中由两构件直接接触的具有一定相对运动的可动联接。如：,内燃机中活塞2与气缸体1（相对移动）,连杆3与活塞2（相对转动）,连杆3与曲轴4（相对转动）,曲轴4与缸体1（相对转动）组成可动连接。,相对移动,相对转动,移动副,转动副,齿轮副,凸轮副,低副：面接触的运动副,高副：点、线接触的运动副,二.运动副的分类,低副(low pair),高副(high pair),球面副,球销副,空间运动副,螺旋副,平面运动副,空间运动副,1-2 平面机构运动简图,机构运动简图(kinematic sketch)是用规定的符号
2、，绘出的能准确表达机构各构件之间的相对运动关系及运动特征的简单图形，称为机构运动简图。(即：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）。内燃机中由汽缸体、活塞、连杆和曲轴组成的曲轴滑块机构。,一机构构件分类,机架（或固定构件）内燃机的汽缸体,活动构件 除机架外的所有可动构件。如活塞、连杆、曲轴及齿轮等。,组成机构的构件可分为两大类：,内燃机,曲柄滑块机构运动简图,内燃机结构分析,原动件：运动规律已知的活动构件。（内燃机中的活塞2）,主动件：作用有驱动力或驱动力矩的活动构件。（活塞2、齿轮5、凸轮7）,输出件：输出运动或动力的从动件。（曲轴4、推杆8）,从动件：机构中随主
3、动件的运动而运动的其余活动 构件（如连杆3、曲轴4、齿轮5、推杆8）,二常用机构运动简图的表示符号,一）运动副的表示符号,转动副的符号,移动副的符号,高副的符号,三副构件（活动构件）,两副构件（活动构件）,固定构件,注意：固定构件用带有阴影线构件表示,二）构件的表示符号,齿轮机构,凸轮机构,齿轮机构表示符号,凸轮机构表示符号,三）常用机构运动简图符号,电动机,带传动,链传动,锥齿轮机构,蜗杆蜗轮传动,三.平面机构运动简图绘制 举例说明,例1-2 绘制鄂式破碎机机构运动简图,鄂式破碎机的组成情况,解：1鄂式破碎机的结构分析,鄂式破碎机的主运动机构由：机架1、偏心轴2（与带轮5固连在一起）、动颚板
4、3和肘板4组成。动颚板3在偏心轴驱动下作平面运动，将堆放在动颚板与定颚板之间的矿石压碎。,2分析机构的运动，判别固定件、原动件和从动件,1）机构的运动情况分析,固定件 机架1原动件 偏心轴2从动件 动颚板3、肘板4,3从原动件开始，按运动传递顺序，分析各构件之间相对运动的性质、确定运动副的种类和数目。因机构各构件之间的相对运动均为转动，固组成4个转动副，即：转动副A、B、C、D，其中A和D为固定铰链，B、C为活动铰链,4合理选择视图平面（一般选机构的运动平面或者与运动平面平行的平面），适当的机构的运动瞬时位置（以能够清楚反映出各构件之间相对位置关系为原则）,5选择适当的长度比例尺l=，定出运动
5、副之间的相对位置，用规定的符号绘制机构运动简图。,机构运动简图,1）确定固定铰链A和D：先定A点位置 根据D点相对于A点的坐标和长度比例尺l 定出D点；,2）确定活动铰链B的位置：以A点为圆心，偏心距e/l（即lAB/l）为半径画圆，在其圆周上确定一适当的运动瞬时位置B,3）确定活动铰链C的位置：分别以B、D点为圆心，lBC/l、lCD/l 为半径画弧相交于C点；,4）用规定的构件符号连接各点，所形成的简单图形即为鄂式破碎机的主运动机构,1）确定固定铰链A和D：先定A点位置 根据D点相对于A点的坐标和长度比例尺l 定出D点；2）确定活动铰链B的位置：以A点为圆心，偏心距e/l（即lAB/l）为
6、半径画圆，在其圆周上确定一适当的运动瞬时位置B；3）确定活动铰链C的位置：分别以B、D点为圆心，lBC/l、lCD/l 为半径画弧相交于C点；4）用规定的构件符号连接各点，所形成的简单图形即为鄂式破碎机的主运动机构,鄂式破碎机机构运动简图绘制步骤：,1-3 平面机构的自由度,一.平面机构的自由度(degree of freedom),（一）构件的自由度,（二）约束,当两构件用运动副连接后,彼此间的相对运动受到约束,自由度减少,失去一个自由度,产生一个约束。对构件的约束数取决于运动副的类型。,平面机构自由度：机构中各活动构件相对于机架的可 能的独立运动的数目。,（三）平面机构自由度,未用运动副联
7、接时有 3n 个自由度。,用pL个底副及pH个高副联接后，自由度减少（2 pL+pH）。,平面机构自由数目：3n-（2 pL+pH）,二.机构具有确定运动的条件,pL=4,pH=1,F=3324-1=0,n=3,n=2,pL=3,F=3223=0,n=3,pL=5,F=3325=1,n=3,pL=4,F=3324=1,不能动,不能动,不能动,能 动,1.机构可能运动的条件是：,2.机构具有确定运动的条件是：,即:主动件数等于机构自由度数F。,输入的独立运动数目等于机构自由度数F。,机构自由度数F1。,pL=5,n=4,F=2,n=3,pL=4,F=1,给定1构件的运动则机构运动确定,只给定1构
8、件的运动时，机构运动不确定,给定1、4构件运动，机构运动才确定。,一）复合铰链:,筛料机构自由度：F=3n-2PL PH=35 2 6=3？,因此，筛料机构自由度的正确计算是：F=3527=1,筛料机构,复合铰链处理方法 计入复合铰链数目,由m个构件在一处组成轴线重合的转动副,实际有(m-1)个转动副。,三.计算机构自由度时应注意的问题,二）局部自由度,局部自由度：机构中个别构件所具有的不影响其它构件 运动，即与整个机构运动无关的自由度。,F=332 31=2？,F=322 21=1,局部自由度处理方法：计算机构自由度时，应将局部自由度除去不计，即将滚子与推杆固联成一体，看成一个零件,F=34
9、2 6=0?,F=332 4=1,三）虚约束,虚约束处理方法:将虚约束去除不计,机车车轮的联动机构,机构中那些对构件间的相对运动不起独 立限制作用的重复约束。或称消极约束。,例,F=332 4=1,常见的虚约束：,1.机构中联结构件与被联结构件的轨迹重合,橢圆规机构,AB=BC=BD,F=332 4=1,3.两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。,F=332 32=1,4.在机构整个运动过程中，的距离始终不变。,AB=CD，AE=DF，BE=CF，BC=EF=AD,F=332 4=1,5.机构中对运动不起作用的自由度F=1的对称部分。,F=332 32=1,机构具有确定运动,因为主动件数等于机
10、构自由度数F。,例,F=362 81=1,F=3n2Pl Ph,例,部分图示油泵机构中，1为曲柄，2为活塞杆，3为转块，4为泵体。试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。,机构运动简图,2.机构的自由度：F=3 n2 PlPh=3324=1,解：1.机构组成结构分析,本章内容小结,机构具有确定运动的条：,计算公式：F=3n-2pL-pH,注意事项：复合铰链、局部自由度 虚约束的判别及其处理,机构的原动件数目=机构的自由度数目,1运动副及其分类、表示方法、规定画法,2构件类型、表示方法及规定画法,3机构运动简图及其绘制方法,作业题：P21：1-6,1-8 P22：2-9 图1-24、1-26、1-27、1-28,结 束,
