3chap平面机构的运动简图及自由度.doc

第三章平面机构的运动简图及自由度

机构由构件组成，各构件之间具有确定的相对运动。然而，把构件任意拼凑起来不一定能运动；即使能够运动，也不一定具有确定的相对运动。那么构件应如何组合才能运动？在什么条件下才具有确定的相对运动？这对分析现有机构或创新机构很重要。
所有构件的运动平面都相互平行的机构称为平面机构，否则称为空间机构。本章仅讨论平面机构的情况，因为在生活和生产中，平面机构应用最多。

3-1运动副

3．1．1运动副

机构由若干个相互联接起来的构件组成。机构中两构件之间直接接触并能作相对运动的可动联接，称为运动副。例如轴与轴承之间的联接，活塞与汽缸之间的联接，凸轮与推杆之间的联接，两齿轮的齿和齿之间的联接等。

3．1．2运动副的分类

在平面运动副中，两构件之间的直接接触有三种情况：点接触、线接触和面接触。按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。
1．低副
两构件通过面接触构成的运动副称为低副。根据两构件间的相对运动形式，低副又分为移动副和转动副。两构件间的相对运动为直线运动的，称为移动副，如图3-1所示；两构件间的相对运动为转动的，称为转动副或称为铰链副，如图3-2所示。

图3-1移动副 图3-2转动副

2．高副
两构件通过点或线接触构成的运动副称为高副。如图3-3，凸轮1与尖顶推杆2构成高副，如图3-4，两齿轮轮齿啮合处也构成高副。

图3-3凸轮高副 图3-4齿轮高副

低副因通过面接触而构成运动副，故其接触处的压强小，承载能力大，耐磨损，寿命长，且因其形状简单，所以容易制造。低副的两构件之间只能作相对滑动；而高副的两构件之间则可作相对滑动或滚动，或两者并存。

3-2平面机构运动简图

实际构件的外形和结构往往很复杂，在研究机构运动时，为了突出与运动有关的因素，将那些无关的因素删减掉，保留与运动有关的外形，用规定的符号来代表构件和运动副，并按一定的比例表示各种运动副的相对位置。这种表示机构各构件之间相对运动的简化图形，称为机构运动简图。部分常用机构运动简图符号见表3-1，其他常用零部件的表示方法可参看GB4460-84“机构运动简图符号”。
表3-1部分常用机构运动简图符号（GB4460-84）
名称符号名称符号轴、杆、连杆等构件a棘轮机构i轴、杆的固定支座（机架）b一个构件上有两个转动副c链传动j一个构件上有三个转动副d两个运动构件用转动副相联e外啮合圆柱齿轮传动k一个运动构件
一个固定构件
用转动副相联f内啮合圆柱齿轮传动l两个运动构件用移动副相联g齿轮齿条传动m一个运动构件一个固定构件用移动副相联h在支架上的电机n
机构中的构件可分为三类：
固定件或机架——用来支撑活动构件的构件。研究机构中活动构件的运动时，常以固定件作为参考坐标系。
原动件——运动规律已知的活动构件。它的运动是由外界输入的，故又称为输入构件。
从动件——机构中随着原动件的运动而运动的其余活动构件。其中输出机构为预期运动的从动件称为输出构件，其他从动件则起传递运动的作用。
在一般的运动简图的绘制中，必有一个构件被相对地看作固定件，在活动构件中，必须有一个或几个原动件，其余的是从动件。两构件组成高副时，在简图中应该画出两构件接触处的曲线轮廓。例如互相啮合的齿轮在简图中应画出一对节园来表示，凸轮则用完整的轮廓曲线来表示。

例3-1试绘制图3-5a所示颚式破碎机的机构运动简图。

图3-5颚式破碎机及其机构简图

解：颚式破碎机的主体机构由机架1、偏心轴2、动颚3、肘板4共四个构件组成。偏心轴是原动件，动颚和肘板都是从动件。偏心轴在与它固联的带轮5的拖动下绕轴线A转动，驱使输出构件动颚3作平面运动，从而将矿石轧碎。
偏心轴2与机架1绕轴线A作相对转动，故构件1、2组成以A为中心的回转副；动颚3与偏心轴2绕轴线B作相对转动，故构件2、3组成以B为中心的回转副；肘板4与动颚3绕轴线C相对转动，故构件3、4组成以C为中心的回转副；肘板与机架绕轴线D作相对转动，故构件4、1组成以D为中心的回转副。
选定适当比例尺，根据图a尺寸定出A、B、C、D的相对位置，用构件和运动副的规定符号绘出机构运动简图，如图3-5b所示。最后，将图中的机架画上斜线，在原动件上标出指示运动方向的箭头。

例3-2绘制图3-6a所示活塞泵机构的运动简图。

图3-6活塞泵及其机构简图

解：活塞泵由曲柄1、连杆2、齿扇3、齿条活塞4和机架5共五个构件组成。曲柄1是原动件，2、3、4为从动件。当原动件1回转时，活塞在汽缸中作往复运动。
各构件之间的联接如下：构件1和5、2和1、3和2、3和5之间为相对转动、分别构成回转副A、B、C、D。构件3的轮齿与构件4的齿构成平面高副E。构件4与构件5之间为相对移动，构成移动副F。
选取适当比例尺，