西南交大机械原理课件 第1章 构件、约束和运动副.ppt

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1、第1章构件、约束和运动副1.1构件及其分类1.1.1构件运动单元体机械一般都是由许多机械零件组合而成的。所谓零件，是制造、加工的单元体。构件是运动时的单元体，而零件是制造时的单元体。1图2---1单缸内燃机的组成及组成连杆的零件内燃机的缸体为机架，活塞为原动件，曲柄和连杆均为从动件，驱动其他机械所需要的力和运动通过曲柄得到，因此，曲柄为输出构件，而连杆为传动构件。21.2构件的运动约束空间两个自由构件之间可以发生六个独立的相对运动。平面两个自由构件之间可以发生三个独立的相对运动。1.1.2构件的类型（P7、8定义）刚性构

2、件、拉曳件等机架、原动件和从动件(以图2-1为例)从动件还可以再分为传动构件、输出构件等。图1-2两个空间自由构件的独立相对运动3图1-3两个构件点接触形成一个约束如果构件在某一方向上的运动受到了限制，就会使得该方向的运动不再可能，使得运动的自由度减少。任何使得自由度减少的限制被称为约束。机构中，构件之间相互接触将产生运动约束，约束的数目与它们的接触状态有关。约束使构件之间的自由度减少。任意两个构件之间约束数目等于其自由度减少的数目。（P7以后详讲）41.2.1构件之间的自由度与约束自由度N约束S空间N+S=6平面N+S

3、=3利用点、线、面接触构成各种运动约束对于运动在同一平面XOY上的两个构件来说，其相对运动则可以分解为三个独立的运动，即沿轴X、Y的移动和绕垂直于XOY平面的轴的转动。因此，作平面运动的两个自由构件之间具有三个自由度。(P8)5可拆卸焊接烧锅的固定装置设计62.2.3约束力一般高副齿轮副转动副图2---7光滑接触的约束力不计摩擦的光滑接触的约束力。刚性构件之间光滑支承面对构件的约束力的作用点为接触点，其方向沿接触表面的公法线，并指向受力物体。（P9）71.3.运动副及其分类对构件之间的物理连接所作的理想化的描述就定义为运

4、动副。（P10）运动副——两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的连接。（另一本书定义）注意：三个条件缺一不可：a)两个构件，b)直接接触，c)有相对运动运动副元素——形成运动副的构件之间相接触的点、线、面（P11）81.3.2.1力闭合运动副、形闭合运动副及材料闭合运动副（P11了解）1.3.2.2平面运动副和空间运动副平面运动副如果形成运动副的一个构件的副元素的所有点相对另一构件的副元素的对应点的运动轨迹均为在相互平行的平面内的平面曲线，则这样的运动副为平面运动副。（P11）。材料闭合运动副机构（等效）9常见的平

5、面运动副有移动副、转动副和曲线副转动副允许的相对运动只是旋转运动；移动副允许的相对运动只是直线移动；如果对应点相对运动轨迹为其他平面曲线，则运动副为曲线副。转动副和移动副的自由度为1，而对于曲线副来说，在接触点处，当两构件之间的相对运动为纯滚动时，运动副的自由度为1；当两构件之间的相对运动既有滚动又有滑动时，运动副的自由度为2。滚动轴承也是转动副图1---11平面曲线副（齿轮）凸轮机构10图1---8万向轮1112空间运动副（P12）螺旋副允许相对转动和沿着转动轴线方向的移动，这两个相对运动不是独立的，所以，螺旋副有一个

6、自由度；圆柱副允许转动，并且允许独立于转动的沿着转动轴线方向的移动，圆柱副有两个自由度。（P11）螺旋副圆柱副图1---6球铰链131.3.2.3低副和高副由点、线接触而形成的运动副为高副。高副可使相联接的两构件间形成极其多样的相对运动，但也会在构件接触处产生很大的接触应力。由面接触形成的运动副为低副。图1---13高副14分析图示机器人机构构件和运动副组成至少有三个活动构件、机架和三个移动副组成1.3.2.4运动副的级根据运动副所引入的约束数可以将运动副分为五级：引入一个约束的运动副为Ⅰ级副，引入两个约束的运动副为Ⅱ级

7、副，依次类推，还有Ⅲ级副、Ⅳ级副，最多为Ⅴ级副。15