《機械原理 第2版 教學(xué)課件作者 黃茂林 主編 秦偉副 主編 第一章》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機械原理 第2版 教學(xué)課件作者 黃茂林 主編 秦偉副 主編 第一章（61頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

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2、桿頭螺栓螺母墊圈第一節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及簡圖一、構(gòu)件與自由度 為兩構(gòu)件參與接觸而構(gòu)成運動副的表面。是兩構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成的可動聯(lián)接。運動副運動副元素例軸與軸承、圓柱面與圓孔面棱柱面與棱孔面兩輪輪齒曲面 空間兩構(gòu)件構(gòu)成的運動副，其自由度 f 和約束數(shù) s 滿足 f +s =6滑塊與導(dǎo)軌、兩輪齒嚙合。二、運動副與約束3）按其相對運動形式分轉(zhuǎn)動副（回轉(zhuǎn)副或鉸鏈）移動副螺旋副球面副還可分為平面運動副與空間運動副兩類。2）按其接觸形式分高副：點、線接觸的運動副低副：面接觸的運動副（1）運動副的分類1）按其引入的約束數(shù)目分：級副、級副、級副。機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成(2/4)3.運動鏈構(gòu)件通過運動副的聯(lián)接而構(gòu)成的相

3、對可動的系統(tǒng)。閉式運動鏈（簡稱閉鏈）開式運動鏈（簡稱開鏈）1234平面閉式運動鏈1234空間閉式運動鏈1234平面開式運動鏈12345空間開式運動鏈（2）運動副符號運動副常用規(guī)定的簡單符號來表達(dá)（GB446084）。各種常用運動副模型常用運動副的符號表機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成(3/4)凸輪高副（點接觸）凸輪高副（點接觸）齒輪高副（線接觸）齒輪高副（線接觸）低副（曲面接觸）低副（曲面接觸）低副（平面接觸）低副（平面接觸）3.3.運動副的表示（之一）運動副的表示（之一）3.3.運動副的表示（之二）運動副的表示（之二）三、運動鏈三、運動鏈構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而構(gòu)成的相對可動的系統(tǒng)。構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而構(gòu)成

4、的相對可動的系統(tǒng)。閉式運動鏈（簡稱閉鏈）開式運動鏈（簡稱開鏈）1234平面閉式運動鏈1234空間閉式運動鏈1234平面開式運動鏈12345空間開式運動鏈平面運動鏈空間運動鏈按按運動分運動分按按結(jié)構(gòu)分結(jié)構(gòu)分運動鏈運動鏈1234 但當(dāng)機構(gòu)安裝在運動的機械上時則是運動的。按給定已知運動規(guī)律獨立運動的構(gòu)件；機構(gòu)具有固定構(gòu)件的運動鏈稱為機構(gòu)。機 架原動件從動件機構(gòu)中的固定構(gòu)件；機構(gòu)中其余活動構(gòu)件。1234平面鉸鏈四桿機構(gòu) 機構(gòu)常分為平面機構(gòu)和空間機構(gòu)兩類，其中平面機構(gòu)應(yīng)用最為廣泛?？臻g鉸鏈四桿機構(gòu) 一般機架相對地面固定不動，常以轉(zhuǎn)向箭頭表示。其運動規(guī)律決定于原動件的運動規(guī)律和機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的尺寸。機架

5、原動件從動件機架從動件原動件機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成(4/4)一般機架相對地面固定不動，但當(dāng)機一般機架相對地面固定不動，但當(dāng)機構(gòu)安裝在運動的機械上時則是運動的。構(gòu)安裝在運動的機械上時則是運動的。按給定已知運動規(guī)律獨按給定已知運動規(guī)律獨立運動的構(gòu)件；立運動的構(gòu)件；常以轉(zhuǎn)向箭頭表示。常以轉(zhuǎn)向箭頭表示。四、機構(gòu)四、機構(gòu)具有固定構(gòu)件的運動鏈稱為具有固定構(gòu)件的運動鏈稱為機構(gòu)機構(gòu)。機 架原動件從動件機構(gòu)中的固定構(gòu)件；機構(gòu)中的固定構(gòu)件；機構(gòu)中其余活動構(gòu)件。1234 機構(gòu)常分為平面機構(gòu)和空間機構(gòu)兩類，其中平面機構(gòu)應(yīng)用最為廣泛。其運動規(guī)律決定于原動件的運其運動規(guī)律決定于原動件的運動規(guī)律和機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的尺寸。動規(guī)

6、律和機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的尺寸。機架原動件從動件五、機構(gòu)及機構(gòu)運動簡圖常用機構(gòu)構(gòu)件、運動副代表符號注：點劃線表示與其聯(lián)注：點劃線表示與其聯(lián)接的其他構(gòu)件接的其他構(gòu)件雙副構(gòu)件雙副構(gòu)件(一個構(gòu)件和兩個外副一個構(gòu)件和兩個外副)雙副構(gòu)件雙副構(gòu)件(一個構(gòu)件和兩個外副一個構(gòu)件和兩個外副)三副構(gòu)件三副構(gòu)件(一個構(gòu)件和三個外副一個構(gòu)件和三個外副)三副構(gòu)件三副構(gòu)件(一個構(gòu)件和三個外副一個構(gòu)件和三個外副)原動機原動機偏心輪偏心輪1 齒輪齒輪1 桿件桿件2 齒輪齒輪6 桿件桿件3 槽凸輪槽凸輪6 桿件桿件4 滑塊滑塊7 壓桿壓桿8原動件原動件執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件（2）沿著運動傳遞路線，逐一分析每兩個構(gòu)件間相對運動的性質(zhì)，以確

7、定運動副的類型和數(shù)目。轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副移動副移動副平面高副平面高副（3）恰當(dāng)?shù)剡x擇運動簡圖的視圖平面，通常可選擇機械中多 數(shù)構(gòu)件的運動平面為視圖平面，必要時也可選擇兩個或兩個以上的平面，然后將其展到同一視圖上。編號：編號：A A、B B、C C表示運動副表示運動副 1 1、2 2、33表示構(gòu)件表示構(gòu)件 O O1 1、O O2 2表示固定轉(zhuǎn)軸表示固定轉(zhuǎn)軸 式中：機構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)目機構(gòu)的機構(gòu)的第二節(jié)機構(gòu)的自由度計算 右圖所示為一鉸鏈四桿機構(gòu)，該機構(gòu)右圖所示為一鉸鏈四桿機構(gòu)，該機構(gòu)具有具有4 4個構(gòu)件，活動構(gòu)件數(shù)個構(gòu)件，活動構(gòu)件數(shù)n n為為3 3，低副數(shù)，低副數(shù)P PL L=4=4，高副數(shù)，高副數(shù)P P

8、H H=0=0。根據(jù)機構(gòu)自由度計算。根據(jù)機構(gòu)自由度計算公式，該機構(gòu)的自由度為公式，該機構(gòu)的自由度為F=F=n-2Pn-2PL L-P-PH H=3=33-23-24-0=14-0=1 13452FO6CBDEA計算圖示顎式破碎計算圖示顎式破碎機的自由度機的自由度n=5n=5、P PL L=7=7、P PH H=0 0 F=3n-2P F=3n-2PL L-P-PH H =3 =3 5-25-2 7 700 =1 =1 F Fa a =3=32 2 2 23=03=0 F Fb b=3=33 3 2 25=-15=-1F 0 F 0 運動鏈不能運動，不成為機構(gòu)運動鏈不能運動，不成為機構(gòu)二、機構(gòu)具

9、有確定運動的條件二、機構(gòu)具有確定運動的條件a)b)F=3F=34 4 2 25=25=21 1 個原動件個原動件 原動件數(shù)目小于自由度數(shù)目，運動鏈運原動件數(shù)目小于自由度數(shù)目，運動鏈運動不確定。動不確定。F=3F=33 3 2 24=14=12 2 個原動件個原動件 原動件數(shù)目大于自由度數(shù)目，原動件數(shù)目大于自由度數(shù)目，運動鏈被破壞。運動鏈被破壞。2)F12)F1時，原動件數(shù)小于機構(gòu)的自由度，各構(gòu)件沒有確定時，原動件數(shù)小于機構(gòu)的自由度，各構(gòu)件沒有確定的相對運動；原動件數(shù)大于機構(gòu)的自由度，則機構(gòu)的薄弱處的相對運動；原動件數(shù)大于機構(gòu)的自由度，則機構(gòu)的薄弱處會遭到破壞。會遭到破壞。機構(gòu)具有確定運動的條件

10、是：機構(gòu)的原動件數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)自由度數(shù)目。綜上所述可知：綜上所述可知：1)F01)F0時，機構(gòu)蛻變?yōu)閯傂澡旒埽瑯?gòu)件之間沒有相對運動。時，機構(gòu)蛻變?yōu)閯傂澡旒?，?gòu)件之間沒有相對運動。兩個以上構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)接，所構(gòu)成的運動副稱為復(fù)合鉸鏈。解決方案解決方案k k 個構(gòu)件在同一處構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，個構(gòu)件在同一處構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，實際上構(gòu)成了實際上構(gòu)成了 (k-1)(k-1)個轉(zhuǎn)動副。個轉(zhuǎn)動副。F=3F=35-25-27=7=1 1 三、計算機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的問題三、計算機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的問題1 1、復(fù)合鉸、復(fù)合鉸鏈鏈2、局部自由度 若機構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的自由度僅與其自身的局部運動有關(guān)，并不影響其

11、它構(gòu)件的運動，則稱這種自由度為局部自由度。n n=3=3、=3=3、P PH H=1=1 F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H =3 =3 3-23-2 3 311 =2 =2注意：注意：計算機構(gòu)自由度時計算機構(gòu)自由度時,應(yīng)將局部自應(yīng)將局部自由度除去不計由度除去不計去除局部自由度應(yīng)采取去除局部自由度應(yīng)采取的措施：的措施：（1 1）設(shè)想將滾子與）設(shè)想將滾子與安裝滾子的構(gòu)件焊成一安裝滾子的構(gòu)件焊成一體，預(yù)先排除局部自由體，預(yù)先排除局部自由度，再計算機構(gòu)自由度，再計算機構(gòu)自由度度剛化法剛化法。（2 2）直接從機構(gòu)自）直接從機構(gòu)自由度計算公式中減去局由度計算公式中減去局部自由度的數(shù)目部自由

12、度的數(shù)目F F。n=3,n=3,=3,=3,=1,=1,F F=1=1F=3n-2F=3n-2-FF=3=3 3 3-2-2 3 31 1-1-1=1 1n=3,n=3,=2,=2,=1=1F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3=3 3 3-2-2 2 21 1=1 1F=3F=32-22-23-1=-13-1=-1 解決方案解決方案計算機構(gòu)自由度時，不考慮虛約束的作用，認(rèn)計算機構(gòu)自由度時，不考慮虛約束的作用，認(rèn)為為兩個構(gòu)件之間只形成一個運動副兩個構(gòu)件之間只形成一個運動副 F=32-22-1=1兩個構(gòu)件之間形成多個與導(dǎo)兩個構(gòu)件之間形成多個與導(dǎo)路重合或平行的移動副路重合或平行的移動

13、副場合一：場合一：兩構(gòu)件間構(gòu)成多個運動副兩構(gòu)件間構(gòu)成多個運動副3 3、虛約束、虛約束不起獨立限制作用的重復(fù)約束稱為虛約束。不起獨立限制作用的重復(fù)約束稱為虛約束。場合二：兩構(gòu)件上某兩點之間的距離在運動中保持不變 AB CD AF DEAB CD AF DE點點E E、F F距離在運動過程中始終不變距離在運動過程中始終不變 場合三：場合三：聯(lián)接構(gòu)件和被聯(lián)接構(gòu)件上聯(lián)接點的軌跡重合聯(lián)接構(gòu)件和被聯(lián)接構(gòu)件上聯(lián)接點的軌跡重合場合四：機構(gòu)中存在不起運動作用的對稱部分 為了傳遞較大功率，保持機構(gòu)受為了傳遞較大功率，保持機構(gòu)受力平衡，在機構(gòu)中增加對稱部分力平衡，在機構(gòu)中增加對稱部分 例：計算大篩機構(gòu)自由度例：計算

14、大篩機構(gòu)自由度n=7n=7 P PH H=1 P=1 PL L=9=9F=3F=37-27-29 1=29 1=2復(fù)合鉸鏈？復(fù)合鉸鏈？局部自由度？局部自由度？虛約束？虛約束？第三節(jié)平面運動鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計的公式推導(dǎo)法一、公式推導(dǎo)法的若干設(shè)定1)運動鏈中所有運動副都是轉(zhuǎn)動副。2)運動鏈中不含復(fù)合鉸鏈。3)運動鏈中不含結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、無工程實用價值的五元素以上桿。二、平面運動鏈的結(jié)構(gòu)公式及型數(shù)綜合(1)N-p-k關(guān)系式：(2)N-p-F關(guān)系式 1)當(dāng)自由度F為奇數(shù)時，構(gòu)件數(shù)N必為偶數(shù)；反之，F(xiàn)為偶數(shù)時，構(gòu)件數(shù)N必為奇數(shù)。2)當(dāng)F=1時，式(1-4)變?yōu)閜=3/2N-2，因為p必須為正整數(shù)，則N必須大于2。

15、(3)N-Ni-p關(guān)系式(4)F-N-Ni關(guān)系式圖1-23六桿鏈(F=1)的可能結(jié)構(gòu)形式 一、平面機構(gòu)的高副低代一、平面機構(gòu)的高副低代 根據(jù)一定條件對機構(gòu)中的高副虛擬地以低副代替，根據(jù)一定條件對機構(gòu)中的高副虛擬地以低副代替，這種以低副來代替高副的方法法稱為這種以低副來代替高副的方法法稱為高副低代高副低代。第四節(jié)按基本桿組的機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計與結(jié)構(gòu)分析2、代替前后機構(gòu)的瞬時速度和加速度不變兩個高副元素均為圓弧兩個高副元素均為圓弧AOAO1 1、BOBO2 2、O O1 1O O2 2均保持不變均保持不變 瞬時替代機構(gòu) 根據(jù)上述方法將含有高副的平面根據(jù)上述方法將含有高副的平面機構(gòu)進行低代后，即可將其視為

16、機構(gòu)進行低代后，即可將其視為平面低副機構(gòu)。因此，在討論機平面低副機構(gòu)。因此，在討論機構(gòu)組成原理和結(jié)構(gòu)分忻時，只需構(gòu)組成原理和結(jié)構(gòu)分忻時，只需研究含低副的平面機構(gòu)。研究含低副的平面機構(gòu)。機構(gòu)的從動件系統(tǒng)一般還可以進一步分解成若干個不可再分的自由度為零的構(gòu)件組合，這種組合稱為基本桿組，簡稱為桿組。對于只含低副的平面機構(gòu)，若桿組中有n個活動構(gòu)件，PL個低副，因桿組自由度為零，故有 p=3n-2pL=0 或 pL=n二、機構(gòu)組成原理二、機構(gòu)組成原理 任何機構(gòu)中都包含原動件、機架和從功件系統(tǒng)三部分。任何機構(gòu)中都包含原動件、機架和從功件系統(tǒng)三部分。由于機架的自由度為零，一般每個原動件的自由度為由于機架的自

17、由度為零，一般每個原動件的自由度為1 1，且，且根據(jù)運動鏈成為機構(gòu)的條件可知，機構(gòu)的自由度數(shù)與原動根據(jù)運動鏈成為機構(gòu)的條件可知，機構(gòu)的自由度數(shù)與原動件數(shù)應(yīng)相等。件數(shù)應(yīng)相等。所以，從動件系統(tǒng)的自由度數(shù)必然為零。所以，從動件系統(tǒng)的自由度數(shù)必然為零。1 1、桿組、桿組32為保證n和P均為整數(shù)，n只能取2、4、6等偶數(shù)。根據(jù)n的取值不同桿組可分為以下幾種情況：（1 1）n=2 n=2，p=3 p=3 的雙桿組的雙桿組 根據(jù)其根據(jù)其3 3個運動副的不個運動副的不同情況，常見的有下同情況，常見的有下圖所示的圖所示的9 9種形式。雙種形式。雙桿組又稱為桿組又稱為級桿組級桿組。（2）n=4，p=6 的多桿組

18、多桿組中最常多桿組中最常見的是如下圖見的是如下圖所示的所示的級桿級桿組組，其特征是，其特征是具有一個三副具有一個三副構(gòu)件，而每個構(gòu)件，而每個運動副所聯(lián)接運動副所聯(lián)接的分支構(gòu)件是的分支構(gòu)件是雙副構(gòu)件。雙副構(gòu)件。把若干個自由度為零的基本桿組依次聯(lián)接到原動件和機架上，就可組成一個新的機構(gòu)，其自由度數(shù)與原動件數(shù)目相等，這就是機構(gòu)的組成原理。下圖表示了根據(jù)機構(gòu)組成原理組成機構(gòu)的過程：下圖表示了根據(jù)機構(gòu)組成原理組成機構(gòu)的過程：2 2、機構(gòu)的組成原理、機構(gòu)的組成原理機架和原動件級級桿桿組組四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)八八桿桿機機構(gòu)構(gòu) 級桿組級桿組 根據(jù)機構(gòu)的組成原理，在進行新機械方案設(shè)計時，就可以按設(shè)計要求由桿組組成機

19、構(gòu)，進行創(chuàng)新設(shè)計。但設(shè)計中必須遵循一個原則：即在滿足相同工作要求的前提下，機構(gòu)的結(jié)構(gòu)越簡單、桿組的級別越低、構(gòu)件數(shù)和運動副的數(shù)目越少越好。為了對已有的機構(gòu)或已設(shè)計完畢的機構(gòu)進行運功分析和力分析，常需要先對機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析，即將機構(gòu)分解為基本桿組、原動件和機架。三、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和分類三、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和分類 結(jié)構(gòu)分析的過程與由桿組依次組成機構(gòu)的過程正好相結(jié)構(gòu)分析的過程與由桿組依次組成機構(gòu)的過程正好相反，因此通常也把它稱為反，因此通常也把它稱為拆桿組拆桿組。機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析原則：結(jié)構(gòu)分析例題原動件不同，機構(gòu)的級別也有可能不同機構(gòu)的命名：以機構(gòu)中所包含的基本桿組的最高級別I 級機構(gòu)級機構(gòu)II 級機構(gòu)級機構(gòu)III 級機構(gòu)級機構(gòu)