机械设计基础运动简图设计1

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机械设计基础平面机构的运动简图及自由度

机械设计基础平面机构的运动简图及自由度

归纳起来, 在下述场合中常出现虚约束:
(1) 运动轨迹重叠时, 如图2-16所示。
(2) 两构件同步在几处接触而构成多种移动副,且各移动副 旳导路相互平行时,其中只有一种起约束作用,其他都是虚约 束,如图2-15。
(3) 两构件同步在几处配合而构成几种回转副,且各回转副 轴线相互重叠时,这时只有一种回转副起约束作用,其他都是 虚约束。例如回转轴一般都有两个或两个以上同心轴承支持, 但计算时只取一种。
F=3n-2pL-pH=3×3-2×4-0=1
此成果与实际情况一致。
图2-15 机构中旳虚约束(两构件同步在几处接触
而构成多种移动副,且各移动副旳导路相互平行)
图2-16(a)、(b)所示为机车车轮联动装置和机构运动简图。图 中旳构件长度为lAB=lCD=lEF, lBC=lAD, lCE=lDF。该机构旳自 由度为
假如一种平面机构有N个构件,其中必有一种构件是机架( 固定件),该构件受到三个约束而自由度自然为零。此时,机构 旳活动构件数为n=N-1。显然,这些活动构件在未连接构成 运动副之前总共应具有3n个自由度。而当这些构件用运动副联 接起来构成机构之后,其自由度数即随之降低。若机构中共有 pL个低副和pH个高副,则这些运动副引入旳约束总数为 2pL+pH。 所以,用活动构件总旳自由度数减去运动副引入旳约 束总数就是机构旳自由度数。机构旳自由度用F表达,即:
件作为机架,运动链相对机架旳自由度必须不小于零,且 原动件数目等于运动链旳自由度数。
图2-12 刚性桁架
对于图2-12所示旳构件组合, 其自由度为
F 2n 2 pL pH 3 2 2 3 0 0
计算成果F=0,阐明该构件组合中全部活动构件旳总自由度数 与运动副所引入旳约束总数相等,各构件间无任何相对运动旳 可能,它们与机架(固定件)构成了一种刚性桁架,因而也就不 称其为机构。但它在机构中,可作为一种构件处理。

机械设计基础-朱龙英-01平面机构运动简图42页PPT

机械设计基础-朱龙英-01平面机构运动简图42页PPT

24.07.2021
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§1-3 平面机构的自由度
一、平面机构的自由度计算
机构的自由度:机构中活动构件相对于机架所具有的独立运 动的数目。(与构件数目、运动副的类型和数目有关)
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第一章 平面机构的运动简图及自由度
1.平面机构的组成 2.平面机构自由度及其计算 3.平面机构运动简图及绘制画法 4.平面机构具有确定相对运动的条件
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§1-1 平面机构的组成
平面机构:各构件在同一平面或相互平行的平面内运动 空间机构:各构件不完全在同一平面或相互平行的平面内运动
机械设计基础-朱龙英-01平面机构运 动简图
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7、翩翩新 来燕,双双入我庐 ,先巢故尚在,相 将还旧居。
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9、 陶渊 明( 约 365年 —427年 ),字 元亮, (又 一说名 潜,字 渊明 )号五 柳先生 ,私 谥“靖 节”, 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
基本要求:➢ 用简单线条表示构件
➢ 作规定符号代表运动副 ➢ 按比例定出运动副的相对位置 ➢ 与原机械具有完全相同的运动特性
(机构示意图:只需表明机构运动传递情况和构造特征,不必 按严格比例所画的图形)
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2、常用构件和运动副的表示方法: (1)构件(杆):
杆、轴类构件 机架

机械设计基础(黄华梁)第1章 机械系统的运动简图设计

机械设计基础(黄华梁)第1章  机械系统的运动简图设计

第1章机械系统的运动简图设计一、基本内容及要求本章学习的主要内容是:(1)平面运动副及其分类;(2)平面机构运动简图的绘制方法;(3)平面机构自由度的计算。

本章的学习要求:1. 掌握各种平面运动副的一般表示方法。

能较熟练看懂教材中的平面机构运动简图。

通过实验初步掌握将实际机构绘制成机构运动简图的技能。

2. 能够识别平面机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和最常见的虚约束。

会运用公式计算平面机构的自由度并判断其运动是否确定。

看懂和绘制平面机构运动简图是本章的重点。

复合铰链、局部自由度和虚约束的判断是个难点。

只要求掌握教材中列举的几种实例,不宜在此花费过多时间。

二、自学指导1. 为了反映机构的真实运动,绘制机构运动简图时,代表回转副的小圆,其圆心必须与相对回转中心重合;代表移动副的滑块,其导路方向必须与相对移动方向一致。

学生应当学会分析由这类构件构成的复杂图形。

例如图1.1所示压缩机机构在铰链C处各构件间的关系如下:构件2—3、3—4间组成回转副,构件3—8、4—5间组成移动副。

2. 对复合较链,应注意:(1)复合铰链是指两个以上回转副中心重合为一,而不应仅仅根据构件汇交数来判断。

例如图1.1铰链E处虽有5、6、7、8四个构件汇交,但它构成两个移动副和一个回转副,故不存在复合铰链。

(2)图1.2所示周转轮系机构中,1、2、3是活动构件,4是机架,构件1、3和4在O点形成复合铰链。

由于齿轮、凸轮等构件习惯于用外形来表示,简图上看不出构件汇交,故这种复合铰链易被忽略。

图1.13. 局部自由度在平面机构中主要出现在有滚子的场合。

在计算自由度时,为了防止错算构件数和运动副数,建议将图1.3,a中的滚子及其安装件固联为一整体,如图1.3,b所示。

图1.2 图1.34. 虚约束比较复杂,不要求深入研究,只要求理解和熟悉以下几个实例:(1)由两构件组成多个导路平行的移动副而产生的虚约束;(2)轮系中的对称部分产生的虚约束;(3)在平行四边形机构中加入一个与某边平行且相等的构件造成轨迹重迭而产生的虚约束(其他类型的轨迹重迭往往需要复杂的数学证明,可不深究);(4)“两构件间组成多个轴线重合的回转副”,这类虚约束通常出现在轮系的侧视图中,在运动平面内绘制的机构运动简图不会出现这类虚约束。

工程技术基础第五章机械设计基础1

工程技术基础第五章机械设计基础1

第五章机械设计基础第一节平面连杆机构一、平面机构的运动简图1.运动副及其分类▪运动副▪分类:▪高副、低副低副转动副移动副球面副、螺旋副高副凸轮副2.平面机构的运动简图⏹固定件⏹原动件⏹从动件机构运动简图符号:3.平面机构的自由度 计算公式其中F —自由度,n —活动机构数,p L --低副的数目,p H --高副的数目HL p p n F --=23例1:计算如图所示的内燃机中曲柄连杆机构的自由度。

例2:计算如图所示的牛头刨床传动机构的自由度。

⏹注意的问题⏹复合铰链例3:计算如图所示的圆盘锯主体机构(直线机构)的自由度。

B、C、D、E四处都是复合铰链,各由2个转动副。

复合铰链⏹局部自由度⏹例4:计算如图所示的滚子从动件凸轮机构的自由度。

二、四连杆机构的基本类型1.铰链四杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构2.偏心轮机构3.曲柄滑块机构4.导杆机构第二节凸轮机构一、分类1.按凸轮的形状分盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮2.按从动轮的型式分⏹尖顶从动件⏹滚子从动件⏹平底从动件二、从动件的常用运动规律1.等速运动1---凸轮的转角,s---工作行程2.等加速等减速运动1---凸轮的转角,s---工作行程3.摆线运动1---凸轮的转角,s---工作行程三、按给定从动件运动规律绘制凸轮轮廓1.理论轮廓2.实际轮廓习题设计一直动滚子从动件盘形凸轮。

已知凸轮顺时针匀速回转,从动件的运动规律为:当凸轮转过120°时,从动件以等加速等减速运动规律上升20mm;当凸轮继续回转60°时,从动件在最高位置停留不动;当凸轮再转90°时,从动件以等加速等减速运动规律下降到初始位置;当凸轮再转其余90°时,从动件停留不动。

今取凸轮基圆半径l OB1=50mm,滚子半径r=10mm,并要求滚子中心沿着通过凸轮回转中心的直线运动。

试绘出此凸轮的轮廓。

第三节间歇运动机构一、槽轮机构1.组成:由具有径向槽的槽轮2、具有圆销的机构1和机架组成。

《机械设计基础》课件 第1章 平面机构的自由度和速度分析

《机械设计基础》课件  第1章 平面机构的自由度和速度分析
机构运动简图和原机构具有相同的运动特性。
13
§1-2 平面机构运动简图
机构示意图 —— 不按比例绘制
三、机构运动简图的作用
是机构分析和设计的工具
四、机构中构件的分类
分为三类:
1)固定构件(机架):用来支承活动构件的构件。在研究机构
中活动构件的运动时,常以固定构件作为参考坐标系;
2)原动件(主动件):运动规律已知(外界输入)的构件;
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3. 直动从动件凸轮机构
求构件2的速度?
62
课后作业:
5、7、9、11、13、15
63
1
1
1
2)移动副
17
§1-2 平面机构运动简图
3)高副:应画出接触处的曲线轮廓
18
§1-2 平面机构运动简图
六、机构运动简图中构件的表示方法
轴、杆
机架
永久连接
固定连接,如轴和齿轮
19
§1-2 平面机构运动简图
参与组成两转动副的构件
一个转动副+一个移动副的构件
参与组成三个转动副的构件
20
§1-2 平面机构运动简图
4
3
2
2
1
4
32
§1-3 平面机构的自由度★
平面机构自由度:
所有活动构件相对于机架所能具有的独立运动数目之和。
作用:
讨论机构具有确定运动的条件。
C
C
D
B
A
B
D
A
E
F
33
§1-3 平面机构的自由度★
一、平面机构自由度计算公式
1. 每个低副引入两个约束,使构件失去两个自由度
34
2. 每个高副引入一个约束,使构件失去一个自由度

机械设计基础第章运动简图

机械设计基础第章运动简图

平面高副
两构件通过点或线接触组成的运动副称
为高副。 图1-3a)中的车轮与钢轨、图b)中凸轮
与从动件、图c)中轮齿1与轮齿2分别在
接触点处组成高副。
第四页,编辑于星期五:十一点 三十七分。
§1-2 机械系统的运动简图设计
实际构件的外形和结构往往很复杂,在 研究机械运动时,为简化问题,有必要撇开 那些与运动无关的构件外形和运动副的具体 构造,仅用简单线条和规定符号来表示构件 和运动副,并按比例定出各运动副的位置。 这种说明机构各构件间相对运动关系的简化 图形,称为机构运动简图。
= 3×2-2×2-1=1
第二十五页,编辑于星期五:十一点 三十七分。
局部自由度
局部自由度 — 与输出构件运动无关的 自由度。
不难看出,在这个机构中,无论滚子是否 转动或转动快慢,滚子中心的运动规律 (即输出构件的运动规律)都不会受到影响。
可设想将滚子与推杆(输出构件)焊成 一体(转动副也随之消失)。
第九页,编辑于星期五:十一点 三十七分。
例:试绘制内燃机的机构运动简图
解:1)分析运动,确定构件的
类型和数量
进气阀3
2)确定运动副的类型和数

3)选取比例尺,根据机
构运动尺寸,定出各运动副间的 相对位置
活塞2 顶杆8 连杆5
曲轴6
4)画出各运动副和机构 符号,并表示出各构件
齿轮 10
排气阀 4气缸体 1
第三十页,编辑于星期五:十一点 三十七分。
例3:牛头刨床主体机构
F=3n-2Pl -Ph =3×6-2×8-1=1
第三十一页,编辑于星期五:十一点 三十七分。
小结
第三十二页,编辑于星期五:十一点 三十七分。

机械设计基础第1章运动简图ppt课件

机械设计基础第1章运动简图ppt课件

机械设计基础第1章运动简图ppt课件•运动简图概述•机构运动简图绘制方法•平面连杆机构运动简图分析•凸轮机构运动简图分析目•齿轮机构运动简图分析•轮系运动简图分析录运动简图概述01运动简图定义与作用定义运动简图是用简单的线条和符号来表示机构运动情况的图形。

作用能够清晰地表达机构的组成、运动传递关系和运动特性,是机械设计中的重要工具。

在保证能够准确表达机构运动情况的前提下,尽量简化图形,突出重点。

简化原则图形应清晰易懂,符号、线条和标注应符合规范。

清晰原则应完整地表达机构的组成、运动传递关系和运动特性,不遗漏任何重要信息。

完整性原则运动简图绘制原则机构运动分析机构设计优化机构故障诊断机构创新设计运动简图在机械设计中的应用通过运动简图可以直观地了解机构的运动情况,包括速度、加速度、位移等运动参数的变化规律。

通过对机构运动简图的观察和分析,可以发现机构中存在的故障和隐患,为故障诊断和维修提供依据。

根据运动简图的分析结果,可以对机构进行优化设计,提高机构的性能和使用寿命。

通过对不同机构运动简图的比较和分析,可以启发设计人员的创新思维,探索新的机构设计方案。

机构运动简图绘制方02法高副两构件通过点或线接触而构成的运动副。

高副能同时承受两个方向的力,具有较高的承载能力和较小的摩擦损失,但制造和维修较为困难。

机构组成机构是由刚性构件通过运动副连接而成的系统。

构件是机构中的运动单元,可以是单一的整体,也可以是几个零件组成的刚体。

运动副类型运动副是两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接。

根据接触形式的不同,运动副可分为低副和高副两大类。

低副两构件通过面接触而构成的运动副。

根据两构件的相对运动形式,低副可分为转动副和移动副两种。

机构组成及运动副类型机构运动简图符号表示法构件的表示在机构运动简图中,构件用直线或折线表示,长度与实际构件的大小无关,只表示构件间的相对位置关系。

运动副的表示转动副和移动副分别用特定的符号表示。

机械设计基础课件01平面机构及自由度

机械设计基础课件01平面机构及自由度
约 束:是对独立运动所加的限制。每加上一个约束,构 件便失去一个自由度。
一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动数。如图 所示,在Oxy坐标系中,构件S可随其上任一点A沿x轴、y轴 方向移动和绕A点转动。即一个作平面运动的自由构件具有 三:在机构中由两构件直接接触形成的一种可动联接。 运动副对构件产生约束,约束的多少和特点取决于运动副 型式。 运动副分类: • 按照接触的特性,分为低副和高副。面接触的运动副称
(4)对称结构:在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链 来传递运动时,只有一组起独立传递运动的作用,则其余各组引 入的约束为虚约束。如图1-16所示轮系中有2个行星轮,计算自由 度时只需考虑一个。
虚约束虽不影响机构的运动,但却可以增加构件的刚性,改善 其受力状况,因而在结构设计中被广泛使用。必须指出,只有在 特定的几何条件下才能构成虚约束,如果加工误差太大,满足不 了这些特定的几何条件,虚约束就会成为实际约束,从而使机构 失去运动的可能性。
1.3.1 平面机构的自由度
机构的自由度: 机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目 称为机构的自由度。
一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。因此,平面机构 中的每个活动构件,在未用运动副联结之前,都有三个自由度。 • 每个低副引入两个约束,使构件失去两个自由度; • 每个高副引入一个约束,使构件失去一个自由度。
移动副:是使构件的一个相对移动和相对转动受到约束, 而只有一个方向独立相对移动自由度的运动副。也称为棱 柱副。如汽缸与活塞、滑块与导轨等,如右图所示。
2 高副(平面高副)
平面高副:构件间沿公法线方向的移动受到约束,但可以 沿接触点切线的方向独立移动,还可以同时绕点独立转动, 是具有一个约束而相对自由度等于2的平面运动副。如齿 轮副、凸轮副等,如图所示。
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4)选取合适的比例尺μL,确定各运动副之间的相对位置,用
简单的线条和规定的运动副符号画出机构运动简图。
uL
lxy (m) xy (mm )
xy-线段长度, lxy 构件的实际长度。
6.2 平面机构的运动简图
例6.1 试绘制内燃机的机构运动简图
6.2 平面机构的运动简图
解:1)分析运动,确定构 件的类0
F = 3n - 2PL- PH
=3×3 - 2×4 - 0
=1
Pl :机构中低副数; F :机构的自由度数;
3.3 平面机构的自由度
❖计算实例
解: n =5, PL = 7, PH = 0 F = 3n – 2PL – PH = 3×5 – 2×7 – 0 =1
6.3 平面机构的自由度
6.3.3 自由度计算时应注意的几种情况
1.复合铰链
两个以上构件在同一轴线处用转动副连接,就形成了
复合铰链。
说明
2.局部自由度
个别构件所具有的,不影响整个机构运动的自由度称
为局部自由度。
说明
3.虚约束
重复出现的,对机构运动不起独立限制作用的约束称
为虚约束。
说明
4.虚约束常见情况及处理方法
1.构件自由度
一个构件未用运动副 与其它构件连接之前, 有三个自由度。
当用运动副连接后,构件间的相对运动受到约束, 失去一些自由度。运动副不同,失去的自由度数目和保 留的自由度数目也不同。
6.3 平面机构的自由度
2.计算公式 设 n:机构中活动构件数;
PH :机构中高副数; 则 F = 3n - 2PL - PH 3.计算实例
6.1 运动副及其分类
• 当构件组成机构时,每个构件都以一定的 型式与其它构件相互联接,且相互联接的 两构件间保留着一定的相对运动。这种使 两构件直接接触而又彼此有一定的相对运 动的联接称为运动副。如齿轮间的啮合、 轴与轴承的联接、活塞与气缸的联接等都 构成运动副。构件组成运动副后,其独立 运动受到约束,自由度便随之减少。
说明
5.虚约束对机构的影响
• 根据组成运动副两构件之间的接触特性, 运动副可分为低副和高副。
1.低副 两构件以面接触而形成的运动副。 (1) 转动副:只允许两构件作相对转动,又称作铰链。
a)固定铰链
b)活动铰链
(2) 移动副:只允许两构件作相对移动。
移动副
2.高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。 凸轮副
齿轮副
二、空间运动副
若两构件之间的相对运动均为空间运动,则称为空间运动副。
螺旋副
球面副
6.2 平面机构的运动简图
为便于分析和研究机构有必要撇开那些与运动无关的构件外形 和运动副具体构造,仅用简单的线条和符号来表示构件和运动副,并 按此比例定出各运动副的位置,这种说明机构各构件间相对运动关系 的简化图形。
3的运动是确定的
=
( 4
t
),构件2、
6.3 平面机构的自由度
•机构具有的独立运动参数的数目称机构的自由度。
2.结论 •平面机构具有确定运动的条件:机构原动件个数应等于机构的 自由度数目。
◆原动件数<自由度数,机构无确定运动 原动件数>自由度数,机构在薄弱处损坏
6.3 平面机构的自由度
6.3.2 平面机构自由度的计算
6.2.1 运动副及构件的表示方法
1.构件
构件均用直线或小方块等来表示,画有斜线的表示机架。
6.2 平面机构的运动简图
2.转动副
构件组成转动副时,如下图表示。 ➢图面垂直于回转轴线时用图a表示; ➢图面不垂直于回转轴线时用图b表示。 ➢表示转动副的圆圈,其圆心必须与回转轴线重合。 ➢一个构件具有多个转动副时,则应在两条交叉处涂黑,或 在其内画上斜线。
5. 机构中构件的分类

组成机构的构件,根据运动性质可分为三类:

1. 固定构件(机架) 是用来支承活动构件的构件。

2. 原动件(主动件、输入构件) 机构中作用有驱
动力或力矩的构件(或运动规律已知的构件)。

3. 从动件 机构中除了主动件以外,随着主动件的
运动而运动的其余可动件皆称为从动件。

任何一个机构中,必然有一个构件被相对地看作为
固定构件。由此可知,机构是由机架、原动件及从动件
系统所组成。
6.2 平面机构的运动简图
6.2.2 绘制机构运动简图的步骤
1)分析机构运动的传递情况,找出固定件(机架)、原动件和从 动件 。
2)从原动件开始,按照运动的传递顺序,分析各构件间的运动副 性质,从而确定有多少构件及运动副的类型和数目。
3) 选择视图平面。
6.2 平面机构的运动简图
3. 移动副 两构件组成移动副,其导路必须与相对移动方向一致。
n
1t
2
A
t
n
a)
b)
c)
d)
e)
f)
6.2 平面机构的运动简图
4. 平面高副 两构件组成平面高副时,其运动简图中应画出两构件接触处的曲
线轮廓,对于凸轮、滚子,习惯划出其全部轮廓;对于齿轮,常用 点划线划出其节圆。
颚式破碎机的机构运动简图绘制方法
6.3 平面机构的自由度
6.3.1 机构具有确定运动的条件
1.实例分析
不能产生运动
给定构件1运动参数
1
=
( t ) 1
构件2、3的运动是确定的
6.3 平面机构的自由度
给定构件1运动参数1 =1 ( t ),构
件2、3、4的运动是不确定的
再给定构件4运动参数 4
进气阀3
2)确定运动副的类型和 数目
3)选择视图平面
活塞2 顶杆8
4)选取比例尺,根据机 连杆5
构运动尺寸,定出各运动副
间的相对位置
曲轴6
5)画出各运动副和机构 符号,并表示出各构件
齿轮10
排气阀4 气缸体1
凸轮7
6.2 平面机构的运动简图
例6-2 试绘制图0-2所示颚式破碎机的机构运动简图
解 : 颚式破碎机的 主体机构由机架、 偏心轴 (又称曲轴)5、 动颚板6、肘板7共 四个构件组成。带 轮4与偏心轴5固联 成一整体,它是运 动和动力输入构件, 即原动件,其余构 件都是从动件。
第六章平面机构的运动简图及自由度
§6.1 运动副及其分类 §6.2 平面机构的运动简图 §6.3 平面机构的自由度
6.1 运动副及其分类
一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动,如图6-1所示,在xoy
坐标中构件可随其上任一点A沿x、y轴移动和绕A点转动。这种相对于参
考系构件所具有的独立运动参数称为构件的自由度,所以一个作平面运动 的自由构件有三个自由度。
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