23廣工《801機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》考研知識(shí)(一)：運(yùn)動(dòng)副的分析

廣工考研院

授課研究生

21 級(jí)機(jī)械工程專業(yè) L 學(xué)長(zhǎng)：初試成績(jī)：360+，專業(yè)課 801：115+。有輔導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，已輔導(dǎo)過(guò)的學(xué)生上岸專業(yè)課成績(jī) 130+，對(duì)于專業(yè)課知識(shí)掌握熟練。

課時(shí) 1：運(yùn)動(dòng)副的分析

機(jī)器與機(jī)構(gòu)

機(jī)器具有以下三大本質(zhì)屬性：

（1）人為實(shí)物的組合體。

（2）各實(shí)物（稱為構(gòu)件）間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，能夠傳遞和變換運(yùn)動(dòng)。

（3）能對(duì)外做有用的機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。機(jī)器是由機(jī)構(gòu)組成的，機(jī)構(gòu)是具有各自特點(diǎn)的、能傳遞和變換運(yùn)動(dòng)的基本組合體。機(jī)構(gòu)只具有機(jī)器的前兩個(gè)屬性。

（4）從結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方面看，機(jī)器、機(jī)構(gòu)無(wú)區(qū)別，機(jī)構(gòu)是機(jī)器的組成單元；機(jī)器可以由一個(gè)或多個(gè)機(jī)構(gòu)組成。

（5）從功能方面看，機(jī)器、機(jī)構(gòu)有區(qū)別。機(jī)器實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或做機(jī)械功，而機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力的傳遞。

機(jī)械

從結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的角度看，機(jī)構(gòu)和機(jī)器是相同的，一般統(tǒng)稱為機(jī)械。

構(gòu)件與零件

構(gòu)件是機(jī)構(gòu)中的組成元件，也是運(yùn)動(dòng)單元，零件是機(jī)械中的制造單元；構(gòu)件是由一個(gè)或若干個(gè)零件固定連接組合而成的，各個(gè)零件間不能再有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。構(gòu)件在圖形表達(dá)上是用規(guī)定的最簡(jiǎn)單的線條或幾何圖形來(lái)表示的，但從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度看，構(gòu)件又可視為任意大的平面剛體。

機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件可分為三類：

（1）機(jī)架用來(lái)支承活動(dòng)構(gòu)件（運(yùn)動(dòng)構(gòu)件）的構(gòu)件，作為研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)的參考坐標(biāo)系。每個(gè)機(jī)構(gòu)都必須有機(jī)架，盡管機(jī)構(gòu)中的活動(dòng)構(gòu)件可以在多處和機(jī)架組成運(yùn)動(dòng)副，但每個(gè)機(jī)構(gòu)僅有一個(gè)機(jī)架。機(jī)架并不一定是固定不動(dòng)的構(gòu)件，而是我們選做靜參考系的構(gòu)件，在分析機(jī)構(gòu)時(shí)看作是不動(dòng)的。

（2）原動(dòng)件（主動(dòng)件）輸入運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，也是運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件，即作用有驅(qū)動(dòng)力的構(gòu)件。每個(gè)機(jī)構(gòu)至少有一個(gè)原動(dòng)件。

（3）從動(dòng)件隨主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)構(gòu)件，其中至少有一個(gè)是運(yùn)動(dòng)輸出的構(gòu)件。

運(yùn)動(dòng)副

運(yùn)動(dòng)副是兩個(gè)構(gòu)件組成的可動(dòng)連接。兩構(gòu)件上能夠參加接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的表面稱為運(yùn)動(dòng)副元素。運(yùn)動(dòng)副是約束運(yùn)動(dòng)的，因而一個(gè)運(yùn)動(dòng)副至少引入一個(gè)約束，也至少保留一個(gè)自由度。至于兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后還能產(chǎn)生哪些相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則與運(yùn)動(dòng)副的類型有關(guān)。

運(yùn)動(dòng)副按其接觸方式分為高副（點(diǎn)、線接觸）和低副（面接觸），低副又可按相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副，判斷依據(jù)是看兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡是直線還是圓弧。

兩構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副應(yīng)至少引入一個(gè)約束，也至少具有一個(gè)自由度。因此，平面運(yùn)動(dòng)副的最大約束數(shù)為 2，最小約束數(shù)為 1。至于運(yùn)動(dòng)副的圖形表達(dá)則應(yīng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號(hào)來(lái)繪制。

運(yùn)動(dòng)鏈與機(jī)構(gòu)

運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)怯扇舾蓚€(gè)構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副連接而構(gòu)成的可動(dòng)系統(tǒng)，只有具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈才是機(jī)構(gòu)。

機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

機(jī)構(gòu)各部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)只取決于各構(gòu)件間組成的運(yùn)動(dòng)副類型（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副及高副等）和各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸（即確定各運(yùn)動(dòng)副相對(duì)位置的尺寸），而與構(gòu)件的形狀和外形尺寸等因素?zé)o關(guān)。

所以，描述機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理的圖形，可以根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，按一定的比例尺定出各運(yùn)動(dòng)酬的位置，再用規(guī)定的運(yùn)動(dòng)酬的代表符號(hào)和代表構(gòu)件的簡(jiǎn)單線條或幾何圖形將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀況表示出來(lái)，這種與實(shí)際機(jī)構(gòu)位置相同或尺寸成比例繪出的簡(jiǎn)單圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

可以看出，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖是剔除了與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的因素而畫(huà)出來(lái)的簡(jiǎn)圖，最清楚地揭示了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，也就是要確定機(jī)構(gòu)方案和與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸，即設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)”廣工考研院“，23廣工考研*