12 第12章 平面运动机构在汽车机械中的应用.pptx

第1页：第12章学习目标与能力要求

第12章学习目标与能力要求

• 学习目标1.了解运动副分类及其特点2.掌握运动副及构件的表示方法3.了解平面机构运动简图的绘制4.掌握平面机构的自由度计算5.熟练掌握铰链四杆机构的基型式和曲柄滑块机构能力要求1.会进行运动副分类2.能绘制平面机构运动简图和机构自由度计算3.熟记铰链四杆机构的基本型式和曲柄滑块机构结构组成第12章平面运动机构在汽车机械中的应用

第2页：第12章内容目录

第12章内容目录

• 第12章平面运动机构在汽车机械中的应用12.1构件和运动副12.2平面机构运动简图12.3平面机构的自由度12.4铰链四杆机构与曲柄滑块机构

第3页：构件的自由度

构件的自由度

• 构件的自由度
• 构件的自由度是构件可能出现的独立运动。第12章平面运动机构在汽车机械中的应用12.1构件和运动副

第4页：运动副与约束

运动副与约束

• 运动副与约束两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接，称为运动副。1、运动副元素2、约束两构件组成运动副后，就限制了两构件间的相对运动，对于相对运动的这种限制称为约束。第12章平面运动机构

第5页：运动副分类与低副

运动副分类与低副

• 运动副分类及其特点1．低副两构件以面接触的运动副称为低副。2）移动副组成运动副的两构件只能作相对直线移动的运动副称为移动副。1）转动副组成运动副的两构件只能在平面内作相对转动的这种运动副称为转动副。

第6页：高副

高副

• 高副两构件以点或线接触的运动副称为高副。

第7页：空间运动副

空间运动副

• 空间运动副第12章平面运动机构

第8页：运动链和机构

运动链和机构

• 运动链和机构第十二章平面运动机构

第9页：机构运动简图

机构运动简图

• 2平面机构运动简图
• 机构运动简图——用规定的符号和线条按一定的比例表示构件的尺寸和运动副的相对位置，并能完全反映机构运动特征的简图称为机构运动简图。
• 机构运动简图中一般包括内容
• 1)构件数目与原动件数目；
• 2)运动副的类型；
• 3)构件之间的连接关系；
• 4)构件尺寸参数。

第10页：转动副的表示方法

转动副的表示方法

• 运动副及构件的表示方法1．运动副转动副常用一个小圆圈表示，其圆心代表相对转动的轴线。

第11页：构件的表示方法

构件的表示方法

• 构件构件均用线段或小方块等来表示。

第12页：两运动副构件的表示

两运动副构件的表示

• 当一个构件上的两个运动副元素均为转动副时，该构件用通过两个转动副的几何中心所连的线段来表示。当构件具有一个转动副时，而另一个为移动副时，构件的表示。

第13页：三转动副构件的表示

三转动副构件的表示

• 具有三个转动副元素的构件可用三角形来表示。同一构件上的三个转动副元素中心位于一条直线上表示。

第14页：常用零部件的表示方法

常用零部件的表示方法

• 一对节圆表示一对相互啮合的齿轮常用零部件的表示方法可直接用国家标准GB4460-1984规定的简图形式来表示。用完整的轮廓曲线表示凸轮、滚子

第15页：机构运动简图的绘制

机构运动简图的绘制

• 机构运动简图的绘制1）分析机构的运动，确定机构中的机架、原动件和从动件，点清构件数；2）从原动件开始，沿着运动传递路线，分析各构件间的相对运动性质，确定运动副的种类、数目以及定各运动副的位置；3）选择合适的投影平面（多数构件所在的平面），将原动件置于一个合适的位置，以便于清楚地表达机构的运动关系；5）从原动件开始，按机构运动传递顺序，用规定的符号和线条绘制出机构运动简图，标注出原动件、构件的编号。4）确定比例尺；绘制机构的运动简图时，机构的瞬时位置不同，所绘制的简图也不同。

第16页：汽车翻斗自动卸料机构简图例题

汽车翻斗自动卸料机构简图例题

• 例12-1试绘制图示汽车翻斗自动卸料机构的运动简图。解：1)分析机构运动，确定构件数目2)确定运动副的类型、数目3)测量各运动副间的相对位置4)选择翻斗2的运动平面为视图平面5)确定长度比例μ6)绘制机构运动简图

第17页：平面机构的自由度计算

平面机构的自由度计算

机构的自由度

机构中各构件相对于机架所具有的独立运动参数的数目。F = 3n－2PL－PH自由度计算公式例6-1计算图示铰链四杆机构的自由度。解：ｎ＝３ＰＬ＝４ＰＨ＝０机构自由度为F=3n－2PL－PH=3×3－2×4－0=1

• 3平面机构的自由度
• 平面机构的自由度计算

第18页：机构具有确定运动的条件

机构具有确定运动的条件

• 机构具有确定运动的条件计算图示平面三构件运动链的自由度：F=3n－2PL－PHn=2PL=3PH=0自由度F=3×2－2×3－0=0铰链五杆机构，确定该机构的自由度n=4 PL=5 PH=0自由度F=3×4－2×5－0=2机构具有确定运动的条件是机构原动件的数目W应等于机构的自由度的数目F，即：W = F > 0如果F≤0，机构各构件间都不会有相对运动，机构变为构件。

第19页：机构自由度计算举例

机构自由度计算举例

• 机构自由度举例：F=3n－2pＬ－pＨ=3－2－221=1BCAF=3n－2pl－ph=3－2－340=1F=3n－2pl－ph=3－2－451=1

第20页：复合铰链

复合铰链

• m个构件(m>2)在同一处构成转动副
• m-1个低副412356F＝3n－2pＬ－pＨ＝3－2－560＝3F＝3n－2pＬ－pＨ＝3－2－570＝1412356②错对5232351m个构件,m-1个铰链三、计算机构自由度的注意事项1．复合铰链两个以上构件组成两个或更多个共轴线的转动副即为复合铰链。

第21页：局部自由度

局部自由度

• F＝3n－2pl－ph＝3－2－331＝2F＝3n－2pl－ph＝3－2－221＝1错对—排除2、局部自由度
• 定义：机构中某些构件所具有的独立的局部运动,不影响机构输出运动的自由度
• 局部自由度经常发生的场合：滑动摩擦变为滚动摩擦时添加的滚子、轴承中的滚珠
• 解决的方法：计算机构自由度时，设想将滚子与安装滚子的构件固结在一起，视作一个构件

第22页：虚约束

虚约束

• 不影响机构运动传递的重复约束
• 在特定几何条件或结构条件下，某些运动副所引入的约束可能与其它运动副所起的限制作用一致，这种不起独立限制作用的运动副叫虚约束
• 处理方法：计算自由度时，将虚约束（或虚约束构件及其所带入的运动副）去掉F＝3n－2PL－PH＝3－2－123F＝3n－2PL－PH＝3－2－231＝-1错221＝1对—排除之一为虚约束(3)虚约束

第23页：虚约束发生的场合

虚约束发生的场合

• 虚约束经常发生的场合A两构件之间构成多个运动副时B两构件某两点之间的距离在运动过程中始终保持不变时C联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时D机构中对运动不起作用的对称部分

第24页：两构件组成多个运动副

两构件组成多个运动副

• A两构件之间构成多个运动副时
• 两构件组合成多个转动副，且其轴线重合
• 两构件组合成多个移动副，其导路平行或重合
• 两构件组合成若干个高副，但接触点之间的距离为常数123123
• 目的：为了改善构件的受力情况F＝3n－2PL－PH＝3－2－221＝1

第25页：两点间距保持不变时的虚约束

两点间距保持不变时的虚约束

• B两构件某两点之间的距离在运动中保持不变时
• 在这两个例子中，加与不加红色构件AB效果完全一样，为虚约束
• 计算时应将构件AB及其引入的约束去掉来计算412351234F＝3n－2PL－PH＝3－2－340F＝3n－2PL－PH＝3－2－460＝0BA错对＝1F＝3n－2PL－PH＝3－2－340＝1

第26页：联接点轨迹重合时的虚约束

联接点轨迹重合时的虚约束

• C两构件上联接点的轨迹重合
• 在该机构中，构件2上的C点C2与构件3上的C点C3轨迹重合，为虚约束
• 计算时应将构件3及其引入的约束去掉来计算
• 同理，也可将构件4当作虚约束，将构件4及其引入的约束去掉来计算，效果完全一样BAC(C2,C3)D1234F＝3n－2PL－PH＝3－2－340＝1

第27页：机构对称部分的虚约束

机构对称部分的虚约束

• D机构中对运动不起作用的对称部分
• 在该机构中，齿轮3是齿轮2的对称部分，为虚约束
• 计算时应将齿轮3及其引入的约束去掉来计算
• 同理，将齿轮2当作虚约束去掉，完全一样
• 目的：为了改善构件的受力情况F＝3n－2PL－PH＝3－2－332＝112345

第28页：运动副与自由度小结

运动副与自由度小结

• 小结
• 运动副及构件的表示方法
• 平面机构的运动简图的绘制
• 平面机构的自由度计算
• 预习
• 复习
• 作业

第29页：复习与曲柄摇杆机构

复习与曲柄摇杆机构

• 复习
• 运动副
• 机构自由度计算
• 今天讲的内容
• 曲柄摇杆机构
• 双曲柄机构
• 双摇杆机构
• 曲柄滑块机构
• 曲柄存在的条件
• 重点：四种机构的结构组成
• 难点：曲柄存在的条件

第30页：平面机构的特点

平面机构的特点

• 4平面机构的特点与形式
• 机构特点
• 优点
• 构件间均为面接触，承载能力强，耐磨损，构件间的接触表面是圆柱面和平面，易于制造和获得较高的制造精度，能实现多种运动规律和运动轨迹。
• 缺点
• 传动效率低，当构件数目多时，累计运动误差较大，高速运转时不平衡动载荷较大，且难于消除。

第31页：铰链四杆机构

铰链四杆机构

• 铰链四杆机构与应用实例机构中的连接全部由转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构。曲柄摇杆机架连杆能做整周转动的连架杆称为曲柄；只能在小于360°范围内作往复摆动的连架杆称为摇杆。铰链四杆机构拆动画

第32页：曲柄摇杆机构

曲柄摇杆机构

• 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构——两连架杆一个是曲柄，另一个是摇杆，称为曲柄摇杆机构。

第33页：双摇杆机构

双摇杆机构

• 双摇杆机构双摇杆机构—两连杆架均为摇杆的四杆机构可将主动件的往复摆动，经连杆转变为从动杆的往复摆动。摇杆摇杆机架连杆汽车开关门公共汽车开关门

第34页：汽车转向机构

汽车转向机构

• 设计：潘存云ABDCE汽车转向机构ABDCEABDCE

第35页：

第36页：曲柄滑块机构

曲柄滑块机构

• 曲柄滑块机构曲柄滑块机构也是平面机构最基本的形式，它１、结构组成曲柄1、连杆2、滑块3和机架（滑道）４组成。２、特点曲柄绕固定铰链A作整周等速转动；滑块沿导路做直线移动；连杆绕滑块的转动销轴Ｂ和转动销轴Ｃ作平面运动。

第37页：曲柄滑块机构的应用

曲柄滑块机构的应用

• 曲柄滑块机构应用

第38页：曲柄存在的条件

曲柄存在的条件

• 5平面机构的基本特性
• 铰链四杆机构曲柄存在的条件
• 1）最长杆与最短杆的长度之和必须小于或等于其余两杆长度之和；（杆长条件）
• 2）最短杆或其相邻杆中有一个应为机架。（机架条件）
• 基本机构类型判别方法
• 如果最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和有3种情形
• 1）若取最短杆的相邻杆为机架，机构为曲柄摇杆机构
• 2）若取最短杆对面的杆为机架，机构为双摇杆机构。
• 如果最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和，不论取哪一杆为机架均为双摇杆机构。

第39页：三种铰链四杆机构动画

三种铰链四杆机构动画

点击看三种机构动画

第40页：机构类型课堂练习

机构类型课堂练习

• 课堂练习根据图中注明的尺寸，判别机构的类型

第41页：平面机构小结

平面机构小结

• 小结：
• 曲柄摇杆机构
• 双摇杆机构
• 曲柄滑块机构
• 机构判别方法
• 复习：
• 预习：
• 作业：

第42页：本章小结

本章小结

• 本章小结1）运动副是两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。2）运动副分为低副和高副两种。两构件以面接触的运动副称为低副；两构件以点或线接触的运动副称为高副。3）平面机构自由度计算4）铰链四杆机构的曲柄摇杆机构和双摇杆机构在汽车机械的应用汽车前后窗刮雨器采用了曲柄摇杆机构;汽车转向装置和开关门采用的是双摇杆机构。5）曲柄滑块机构结构组成是由曲柄、连杆、滑块和机架组成的。汽车发动机采用的是曲柄滑块机构。