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1、第3章 机械传动概述,31 基本概念,32机械传动的特征与参数,33机械传动的类型,34 机构的运动简图,35 平面机构的自由度,单缸内燃机,实例,机器的主要特征：1.它们都是人为实体（构件）的组合。 2.各个运动实体（构件）之间具有确定的相对运动。 3.能够实现能量的转换，代替或减轻人类完成有用的机 械功。,31 基本概念,机器的组成,根据功能的不同，一部完整的机器由以下四部分组成： 1.原动部分：机器的动力来源。 2.传动部分：把原动机的运动和动力传递给工作机。 3.执行部分：完成工作任务的部分。 4.控制部分：使机器的原动部分、传动部分、工作部分按一定的顺序和规律运动，完成给定的工作循环
2、。,机器与机构,机器人们根据使用要求而设计的一种执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息，从而代替或减轻人类的体力劳动和脑力劳动。,机构具有确定相对运动的构件的组合，它是用来传递运动和力的构件系统。是机器中间的运动部分。,机械机器和机构的系统。,机构,凸轮机构,连杆机构,齿轮机构,机构的组成,1.从运动观点看： 由独立运动的单元体构件组成。2.从制造观点看： 由独立制造加工的单元体零件组成。,零件、构件、部件,零件机器及各种设备的基本组成单元。,构件机构（由许多具有确定的相对运动的构件组成的）中的运动单元体。 可以由一个零件构成 也可以由多个零件装备在一起运动的构成。 部件一组协调工
3、作的零件所组成的独立制造或独立装备的组合体。,机械、机器、机构、构件、零件之间的关系,根据传动原理不同分为：,33机械传动的类型,啮合传动,机械传动,摩擦传动,摩擦轮传动带传动绳传动,凸轮机构传动槽轮机构传动棘轮机构传动连杆机构传动,推压传动,齿轮传动非圆齿轮传动行星齿轮传动蜗杆传动螺旋传动链传动,根据传动比能否改变分为：,33机械传动的类型,可调传动比传动,有级变速传动无级变速传动,机械传动,固定传动比传动,带传动螺旋传动,变传动比传动,凸轮机构传动槽轮机构传动棘轮机构传动连杆机构传动非圆齿轮机构传动,二、运动副元素,两个构件直接接触组成的可动联接。,三、自由度F 构件独立运动的数目,一、运
4、动副定义,例如：,直接接触的部分（点、线、面）, 作空间运动的构件,6个自由度F,机构是一个构件系统，为了传递运动和动力，各构件之间必须通过一定的联接而产生确定的相对运动。,34 机构的运动简图,运动副,四、约束,对独立运动所加的限制。, 一个作平面运动的构件,3个自由度,五、运动副的分类：,空间运动副空间运动,按相对运动范围分：,平面运动副平面运动,空间运动副,球面副,螺旋副,平面运动副类型,转动副（回转副、铰链）,移动副,面接触 ，,平面低副,应力低,产生约束数：2,自由度：1,滚滑副,点、线接触，,应力高,平面高副,产生约束数：1,自由度：2,若干个,1个,1个或几个,构件,机架：相对固
5、定不动的构件，如机床床身、车辆底盘。,原动件（主动件）：运动已知的构件，运动输入的构件。,从动件：其余活动构件。,机构的组成：机构构件+运动副,组成机构的构件按其运动性质可分为：,零件,刚性联接,构件,活动联接,运动副,给定机架、原动件,机构,电器、液压等控制部分,机器,辅助部分,二、机构运动简图,用最简单的线条和规定的运动副符号，按一定比例绘制的 用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的图形。,撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质及其位置。,三、绘制简图的目的： 1.简明表达一部机器的的运动原理，表示机构的结构和运动情况。,2.作为运动分析和动力分析的依据。,简图表示的内容：构件的数目，
6、运动副的类型、数目，运动 尺寸，主、从动关系等。,四、运动副、构件的表示方法：,机构构件+运动副,一般构件的表示方法,杆、轴构件,固定构件,同一构件,三副构件,两副构件,一般构件的表示方法,四副构件,常用运动副的符号,运动副名称,运动副符号,两运动构件构成的运动副,转动副,移动副,两构件之一为固定时的运动副,平面运动副,平面高副,螺旋副,空间运动副,3.常用机构运动简图符号,步骤：1.运转机械，搞清楚构件的数目，并用数字标注（1、2、3）；,5.用规定的符号和线条绘制图形（先画出运动副符号，然后以直线或曲线相连)机构示意图；,3. 合理选择投影面及原动件的静态位置（以机构的运动平面为投影面）；
7、,4.选择适当的比例尺作简图；,思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。,6、验算自由度。,长度比例尺,2.搞清楚运动副的性质、数目，并用字母标注（A、B、C） ；,五、机构运动简图的绘制方法,举例：,1.简单偏心圆盘,1,2,1,1,O,2,3,2.颚式破碎机,破碎机1,例3 绘制内燃机的机构运动简图,4.内燃机,链接,内燃机工作原理,五、对机构运动简图的检验：,2.运动副的性质、数目与实际相符；,1.构件数目与实际相同；,4.与实际机构具有相同的自由度。,3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例；,活
8、动构件数：,通过运动副联接后，低副产生的约束数 ：,高副产生的约束数：,设一平面机构有K个构件，通过Pl个低副，Ph个高副联接，则：,运动副联接前自由度：,35 平面机构自由度,一、自由度的计算公式,例1、计算曲柄滑块机构的自由度。,解：活动构件数n=,低副数Pl =,高副数Ph =,例2、计算铰链四杆机构的自由度,解：活动构件数n=,低副数Pl=,高副数Ph=,对不同的机构，自由度不同，给定原动件的个数也应不同，那么，原动件数与自由度有什么关系，才能使机构具有确定的运动呢？,1、当原动件数F,卡死不能动或破坏,原动件数=F 机构运动确定,二、机构具有确定运动的条件,例3、计算铰链五杆机构的自
9、由度,解：活动构件数n=,低副数Pl =,高副数Ph =,2、当原动件数F,原动件数=F 机构运动确定,从动件运动不确定,低副数Pl =,解：活动构件数n=,低副数Pl =,高副数Ph =,解：活动构件数n=,低副数Pl =,高副数Ph =,解：活动构件数n=,低副数Pl =,2、当原动件数F,从动件运动不确定,2、当原动件数F,原动件数=F 机构运动确定,从动件运动不确定,2、当原动件数F,从动件运动不确定,2、当原动件数F,从动件运动不确定,原动件数=F 机构运动确定,2、当原动件数F,从动件运动不确定,例4、计算自由度,例5、计算自由度,结论：,F 0，机构不能运动。,解：,F0（必要条
10、件）,原动件数=机构自由度数F（充分条件）,机构具有确定运动的条件：,分隔022,例：计算图示机构的自由度。,局部自由度,解：活动构件数n=,3,低副数 Pl =,4,F=3n 2Pl Ph,高副数 Ph = 1,= 0,1,3,4,=3324 1,不能动！,4,5,4,5,1,正确 ！,解：活动构件数n=,3,低副数 Pl =,4,F=3n 2Pl Ph,高副数 Ph = 1,= 0,=3324 1,不能动！,4,5,4,5,1,正确 ！,解：活动构件数n=,3,低副数 Pl =,4,F=3n 2Pl Ph,高副数 Ph = 1,= 0,不能动！,4,5,4,5,1,正确 ！,解：活动构件数
11、n=,3,低副数 Pl =,4,F=3n 2Pl Ph,高副数 Ph = 1,= 0,=3324 1,不能动！,4,5,4,5,1,正确 ！,解：活动构件数n=,3,低副数 Pl =,4,高副数 Ph = 1,= 0,不能动！,4,5,4,5,1,正确 ！,解：活动构件数n=,3,低副数 Pl =,4,高副数 Ph = 1,= 0,不能动！,4,5,4,5,1,正确 ！,解：活动构件数n=,3,低副数 Pl =,4,高副数 Ph = 1,= 0,不能动！,4,5,4,5,1,正确 ！,解：活动构件数n=,3,低副数 Pl =,4,F=3n 2Pl Ph,高副数 Ph = 1,= 0,不能动！,
12、4,5,4,5,1,正确 ！,F=3n 2Pl Ph,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,F=3n 2Pl Ph,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,F=3n 2Pl Ph,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,F=3n 2Pl Ph,= 0,=3324 1,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,F=3n 2Pl Ph,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确
13、 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,F=3n 2Pl Ph,= 0,不能动！,4,5,1,正确 ！,解：活动构件数n=,低副数 Pl =,高副数 Ph
14、 = 1,解：活动构件数n=,低副数 Pl =,5,高副数 Ph = 1,解：活动构件数n=,低副数 Pl =,4,5,高副数 Ph = 1,解：活动构件数n=,低副数 Pl =,4,5,低副数 Pl =,解：活动构件数n=,4,5,低副数 Pl =,F=3n 2Pl Ph,4,5,F=3n 2Pl Ph,4,=3324 1,5,F=3n 2Pl Ph,4,正确 ！,=3324 1,5,F=3n 2Pl Ph,4,1,2,3,4,5,6,7,8,A,B,C,D,E,F,解：活动构件数n=,7,低副数 Pl =,6,F=3n 2Pl Ph,高副数 Ph = 0,=37 26 0,= 9,计算结果
15、肯定不对！,B、C、D、E四处各含有两个转动副,例：计算图示圆盘锯机构的自由度。,三、计算自由度的注意事项,复合铰链 常出现在下列情况：,1、复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动副相联。,两个低副,m个构件在同一处铰接,构成 m-1 个转动副,2.局部自由度 机构中某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运动。这些构件所产生的这种局部运动的自由度称为局部自由度。,在计算机构自由度时，局部自由度应略去不计。,例：计算图示凸轮机构的自由度。,解：图a),对于图b) 的机构，有： F=32 22 1=1,事实上，两个机构的运动相同，且F=1,2,3,解：n=,Pl=2,2、要除去局部自由度,Ph
16、=1,计算前先将小滚轮焊接在推杆上,处理的方法：,a),b),三、虚约束 ：对机构的运动不起实际约束作用的约束。,例：平行四边形机构，,连杆2作平动，BC线上各点轨迹均为圆,则杆5上E点的轨迹与杆2上E点的轨迹重合，不影响机构的运动，但,因为，加上,一个构件两个低副,引入,3个自由度4个约束,多出一个约束,-虚约束,则杆5上E点的轨迹与杆2上E点的轨迹不重合，其真实的约束作用。,虚约束是在特定的几何条件下产生的,若制造误差太大，“虚”“实”，机构卡死。,处理方法：,计算前 ，先去掉产生虚约束部分。,1、若两构件上的点，铰接前后运动轨迹相重合,如：平行四边形机构、火车轮等。,机构中的虚约束常发生
17、在下列情况：,则该联接将带入1个虚约束。,1）两构件在多处接触而构成移动副，且移动方向彼此平行或重合，则只能算一个移动副。,2）两构件在多处相配合而构成转动副，且转动轴线重合，则只能算一个转动副。,2、两构件在多处接触而构成性质相同的运动副,3）两构件在多处接触构成平面高副，且各接触点处的公法线彼此重合，则只能算一个平面高副。,如：等宽凸轮,注意：法线不重合时，变成实际约束！,3、若两构件上距离始终保持不变的点之间，用一杆将其铰接,4、对运动不起作用的对称部分或结构重复部分。,如：行星齿轮。,将带入一个虚约束,带入虚约束。,两构件上连接点的运动轨迹互相重合。,在计算机车车轮联动机构的自由度时应除去不计，即 F=3n-2PL-PH=33-24-0=1,机车车轮联动机构中的虚约束,例1,虚约束,机构中传递运动不起独立作用的对称部分。,对称结构引入的虚约束,例2,该机构的自由度为 F=3n-2PL-PH=34-24-2=2,虚约束,虚约束,虚约束,例3 计算图所示筛料机构的自由度。,筛料机构,机构中n=7，PL=9，PH=1，其自由度为 F=3n-2PL-PH=37-29-1=2,复合铰链,局部自由度,虚约束,