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机械设计
这是一篇关于机械设计的思维导图，包含机器、机构：常用的机构、定义、运动副、空间机构、自由度等内容，需要可收藏。
编辑于2021-09-26 23:11:56- 机器
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机械
机器
共同特征
它们都是一种人为的实体组合体
生产工具
组成他们的各个部分之间都具有确定的相对运动
能够代替人类完成有用的机械功或转化机械能
可用来变换或传递能量，物料和信息的机构组合体
以运动形式转换
机构
常用的机构
齿轮机构
凸轮机构
含有凸轮的机构
组成
凸轮
一个具有曲线轮廓的构件
从动件
机架
连杆机构
由若干构件通过低副连接而组成，又称为低副机构
根据各构件间的相对运动分
平面运动
空间运动
优点
为低副机构，运动副为面接触，压强小，承载能力大，耐冲击
运动副元素的几何形状多为平面或圆柱面，便于加工制造
在原动件运动规律不变的情况下，通过改变各构件的 相对长度可以使从动件得到不同的运动规律
连杆曲线可以满足不同运动轨迹的设计要求
缺点
设计方法比较复杂
由于运动积累误差较大，因而影响传动精度
由于惯性力不好平衡而不适于高速传动
间歇运动机构
一个构件系统
构件
独立运动的单元体
由零件（制造单元）组成
可以是几个零件的刚性联接，也可以是单一零件
自由度
一个构件相对另一个构件可能出现的独立运动
一个自由构件在空间具有6个自由度
X,Y,Z轴移动3个
X,Y,Z轴旋转3个
定义
机器中用来传递运动和力或改变运动形式的机械装置，具有机器的前两个特征
在运动链中将一构件加以固定，而其余构件都具有确定的运动， 则运动链便成为机构
给定一个独立参数，机构没有确定的运动
给定两个独立参数，机构有确定的运动
机构具有 确定运动的条件
机构原动件数＝机构自由度数
运动副
定义
指两构件直接接触并能产生相对运动的联接
平面自由构件
3个自由度
约束
指通过运动副联接的连个构件之间的某种相对独立运动所受到的限制
运动副引入的约束数等于两构件相对自由度减少的数目
运动副引入的约束最多为5个
分类
相对运动形式分
转动副
移动副
螺旋副
球面低副
引入的约束数分
Ⅰ级副
Ⅱ级副
Ⅲ级副
Ⅳ级副
Ⅴ级副
X级副
指引入X个约束的运动副
接触形式分
高副
两构件系通过点或线接触而构成的运动副
凸轮副
齿轮副
低副
两构件通过面接触而构成的运动副
运动空间分
平面运动副
构成运动副的两构件之间的相对运动为平面的运动副
空间运动副
构成运动副的两构件之间的相对运动为空间的运动副
空间机构
机构中各构件间的相对运动为平面运动
自由度
机构独立运动的数目
两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受到约束
低副引入两个约束
高副引入一个约束
平面机构
自由度计算
假设平面机构有
n个活动构件
3n个自由度
PL个低副和Ph高副
引入（2PL＋Ph)约束
计算公式
F=3n-2PL-Ph
计算时应将局部自由度除去不计
机构中各构件间的相对运动为空间运动
复合铰链
两个以上构件同处在一处以转动副相联接
存在于转动副中
m个构件以复合铰链联接所构成的转动副数为（m-1)个
PL=复合铰链-1+旋转副
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
数目用F'表示
局部自由度有且只有一个
常发生在为减小高副磨损而将滑块摩擦变成滚动摩擦所增加的滚子处
计算自由度将局部自由度减去
虚约束
指机构在某些特定几何条件或结构条件下，有些运动副 带入的约束对机构运动实际上起不到独立的约束作用。
平行四边形中间加一杆
两滑块当作机架
在计算自由度时，应将虚约束除去不计
将引起虚约束的构件和运动副除去不计
判断方法
假设法
假设机构中的构件不存在，是否会对机构自由度产生影响
使用虚约束的原因
使受力状态更合理
使机构平衡
考虑机构在特殊位置的运动
注意的问题
保证满足虚约束存在的几何条件
在机械设计中使用虚约束时，机械制造的精度要提高