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同学们好,欢迎来到精通学堂,我是大斌,今天这节课我们继续来学习机械设计基础, 在我们上节课程当中啊,我们学习了有关机械的一些基本概念,那今天这节课我们要继续往下学习两个比较重要的知识点,第一个呢就是运动腹,还有他的一个分类,那到底什么是运动腹呢?我们一起来看一下他的一个定义啊。 所谓运动副指的是两个构建之间构建是我们上节课所学习过的,是吧?构建呢是我们机械中的最小的运动单元,一起来复习一下啊。运动单元, 那与之相对应的还有一个零件,它是最小的制造单元,那这里是运动啊,两构件之间直接接触,并且能够产生一定的相对运动,这样的连接我们就称之 为运动服,定义非常的容长,是吧?也比较难理解,那我们一起来举一个例子看一下。假如说啊,我们这里有一支笔,我们不看这只红色的啊,看这只黑色的,这里有一支笔,然后在地面上呢,有一张纸,那我们假如说这支笔和纸在写字的过程当中,他们是两个构建的话 啊,那现在第一个要求是不是满足了?是两个构建对不对?那在写字的过程当中,他们在笔尖处直接接触了,而且在写的时候又产生了一定的相对运动,那他们这个连接位置,我们就把它叫做运动副。 那通过这个定义也可以看出来,运动服其实是必须具备三个条件的,第一个必须得是两个构建,二者必须直接接触,而且要能够产生相对运动,这就是运动服的一个概念 啊,其实它的接触形式远不止这种这样一种啊,我们所学的大部分的这个机构啊,或者机器当中, 两两构建之间,他们都是要用运动服接触在一起的,不然的话就没有继续没有办法去传递运动和动力的。你比方说,假如说老师这支笔是一个构建,老师这只手也是一个构建, 那如果他们连接在一起,可以是这样一种形式是吧?哎,这样移动对不对?哎,也可以是这样的一个转动,或者是这样的一个移动, 哎,这样的一个移动怎样都可以,对不对?但无论怎样接触,他们都必须同时满足这三个条件,而且他们这个连接位置必须是要具备的啊,必须有这个运动服才能把运动传递下去啊。那刚才我们也可以看到他,虽然这个都叫做运动服啊,但是他接触形式不一样哎,有的是这种 点的形式是吧?有的时候是这种面的形式啊,有的时候是运动,是转动,有的时候运动是移动。那这里我们就不得不讲一下运动服的一个分类啊,看看常见的运动服都有哪些形式。 第一个我们来介绍一个叫做移动副啊,移动副,所谓移动副,指的是组成运动副的这两个构建,只能够沿着某一轴线相对运动。 比方说我们这里有两个构件啊,一个空心的这个方块,一个是实心的这个要矩形块是吧?他们两个之间相对运动形式就是移动,而且是只能沿着 这方块的这个轴线,只能沿着这一个轴线相对移动,其他的各种运动都做不了,你想让他沿着这个方向移动?不可能哎,想让他转动他也做不了,只能沿着这个方向移动,这个就叫做 移动付。其实移动付在生活中拥有很多啊,你比方说我们常见的给自行车打气的这个叫打气筒,是吧?打气筒的这个气管,他就是在做一个上下的移动,他不能再做其他的这个运动。 再比方说我们上节课当中学过的这个汽车的内燃机,它里面活塞的运动其实就是一个移动服啊,活塞只能做上下的这样一个往复移动,而不能做其他形式的运动,那这是移动服的一个应用啊。 再来看我们学习的第二种运动副,叫做转动副。转动副,所以转动副指的是组成运动副的这两个构件只能在平面内相对转动。以这两根杆为例啊,绿色的杆和红色的杆,那这个红色的杆, 他可以绕着绿色的杆做一个转动运动,是吧?那你如果说想让他朝这个方向移动,或者是朝另一任意一个方向移动,他能做到吗?他做不到, 所以呢,他就是满足只能在平面内相对转动,二者之间就是用转动赋相连接的。那这种转动赋呢?我们习惯上也把它称之为叫什么角裂啊,角裂,这个要做一个了解啊,后面会用到 转动符,在生活中的实力也很多啊,你比方说这样两个构件,这样一个圆柱体,在这个小方块上只能做这个方向的转动而言, x 轴或者 y 轴的移动都做不了。 像我们生活当中门上经常会有这种,这个叫什么?荷叶是吧?哎,这个荷叶两片荷叶之间也是只能相对转 而不能移动,这都是转动付的一些应用啊,不知道有没有同学啊,细心的同学会发现,无论是像我们这样啊,这样的移动付,你看像我们铲车上也有这个移动付,是吧?或者说是,哎,这个悬臂这块有这个转动付, 无论是移动副还是转动副,他们的接触的形式啊,都是以面的形式相接触的,你看移动副这个圆柱和这个桶之间,整个圆柱面是他们接触的一个面是吧?那这个转动副也是 啊,转动服这个平面也是他们接触的,两构建之间接触的一个平面,都是以面的形式相接触的,那像这种以面的形式相接触的运动服,我们习惯上把他们叫做什么呢?叫做第一副 低负,那既然有低负,有没有高负呢?肯定是有了,那什么是高负呢? 低负是以面的形式相接触,而高负呢,是以点或者线的形式相接触产生的这种运动负。你比方说我这样一根笔,笔尖和地面之间的这个碰撞,这是不是一个点呢?或者说这是一个圆柱体,对不对?在手上这样的一个移移动, 他的接触形式就是线,那无论是以点或者是线接触的这种运动腹,我们统称为叫高腹 高负,在我们机械当中最常见的高负,我们就学习两种啊,第一种叫做凸轮高负, 凸轮高斧,你看下面有这样一个盘型的构件,这个我们叫做凸轮,是我们后面要学习的一种机构啊,凸轮上面的这根杆箭呢,是叫他的从动键,还记得吧,我们在学习机构的时候讲过,机构 中有三种构建对不对保持不动做参考,系的叫机架主动去运动,运动规律已知的叫主动键,也叫原动键。而跟随其他构建,跟随主动键运动的这种叫从动键。那我们这根杆就是跟随着这个凸轮,凸轮先转动,凸轮是主动键, 转动之后从动感跟着上下移动,这是一个凸轮结构。那这两个从动感和凸轮之间,他们的接触点是不是在这里啊?是以点的形式相接触,所以他就是一个高负啊,凸轮高负,当然凸轮的形式有很多种,你比方说还有这种的, 他们这两个的区别在哪呢?这个我们看的是一个主式图啊,其实他这个就是从弄件端部的形式不一样,我们刚才是这样一个尖顶的一个形式,而在这里他其实是放着这样的一个小滚子啊,这样的一个小滚子, 它其实是一个呃,小圆柱体啊,比较展薄的一个圆柱体,但是它还是有宽度的,那所以凸轮本身也有宽度,二者的接触形式就是线的形式接触啊,你包括还有这种,在我这种结构在我们这个汽车内燃机里 也有出现啊,汽车内燃机里这个配机机构,这里也是一个凸轮高辅啊,那他这个从中间的形式是这样平底的形式,无论是啊肩顶滚子或者是平底,他们都是以点或线的形式接触,所以这种凸轮都是一种高辅机构啊。高辅机构, 第二种常见的高负呢,叫做齿轮高负,一起来看一下啊,齿轮在生活中应该应用很多了,是吧?包括咱们这个手表里啊,钟表里都是有这种 东西,是吧?齿轮一对齿轮接触啊,我们从这看应该是一点的形式相接触,是吧?我们把它放大放大,从正面看就是在这一点相接触,但是他们和我们凸轮齿轮一样,也是有宽度的,有厚度的,所以他实际的接触是这样的一条线, 那以线接触,所以我们齿轮高齿轮也是一种高负,这就是我们常见的两种高负机构啊, 那刚才所学的呢,都叫做平面上的运动服哎,我们在这一个面上都能给他看出来,那还有在空间运动的这种运动服叫做空间服,这一个呢, 指的是两构件相对运动之间都是空间运动,这个我们不做详细的去学习了解即可啊。你比方说像我们这个求面复,这个一构件和二构件之间 他们所做的运动啊,不是不是平面上的这样简单的移动啊,或者是转动,而是在空间上的这样旋转,或者像这种螺旋腹啊,也是空间上的一种运动,这个我们了解啊,做了解即可。 那以上呢就是咱们第一个知识点的内容,有关运动负还有他的一个分类,那这里主要的考点呢,就集中在这里啊,就是我们平面运动负他的一个分类,尤其是低负和高负的一个区分,还有低负包括了移动负和转动负。 接下来我们一起来看一下第二个知识点,叫做平面机构的运动简图 这一块呢,其实他考试实际啊,这样去考,这一部分的内容不是很多,但是他是我们后面在做一道大题,计算机构自由度,他的一个基础啊,是教会我们 直图这样一个过程,所以也是尤为重要的啊,我们一起来看一下。先来看一下我们这里画的是叫平面机构的运动简图,是吧?那什么叫平面机构呢?看一下他的定义,所有的构件都在相互平行的平面内运动的机构称之为平面机构。 注意啊,这里为什么我要强调一下呢?因为有的同学可能会觉得啊,他叫平面机构,是不是所有构件都在同一平面之上啊?不一定,只是说他所有的构件都在相互平行的平面内,咱们都叫做平面机构。你比方说我们经常出现一种什么样情况呢?假如说这是一根轴啊, 我们后面会学,就是说咱们很多零件放在这个轴上,这是一根轴轴在这安装一个齿轮啊,在这也安装一个齿轮,那这个齿轮运动是不是 绕着轴线做一个旋转?这个齿轮也是他们两个工作运动,不在同一平面之上,是吧?但是他们这个平面是相互平行的,所以这也是一个平面机构 啊,平面机构满足这个要求的是平面机构,否则我们就称之为空间机构。空间机构我们很少去考虑啊,我们主要要学习的就是平面机构他的一个运动简图的画法。平面机构讲完再来讲一下什么叫做运动简图。 我们这个实际机构,它的一个运动啊,是非常复杂的对不对?而且它不同的机构,它这个构建呢,外形也不一样,各方面都不一样,是吧?但是它虽然有不同的外形, 对我们实际分析运动有没有影响?没有影响,既然没有影响,我们在画图的时候就没有必要把它每一个图形都给它画。 你比方说,比方说老师拿着这样一支笔在手上做这样一个移动,是吧?那其实他俩的运动就是这样一个移动,是吧?那如果我把这支笔现在换掉,换成了这样的一支笔,哎,也是在这做一个移动, 二者的运动是不是完全相同啊?那但是他俩长得实际上是不一样的,是吧?但是这个外形对我研究运动有影响吗?没有影响。那我在画简图的时候,我就没有必要再把它的形状画出来,怪麻烦的,是吧?尤其大家学机械的可能,呃,也不是说每个人的美术功底都特别好,画出来可能还不像。 那为了避免这些麻烦,我们在画画的时候就不需要画他实物图,画的叫运动的简图。那简图的画法呢?就是我们去掉这个构建的结构外形,不管他长成什么样,我们只分析他这个运动啊,按照 一定的比例,将构件用简单的线条表示出来,简单的线条表示出来,运动服呢?用特殊的符号去进行一个表示,只要能够说明各构件间相对运动关系,这样的简单图形, 哎,我们画出这样的就可可以了,这个就叫做机构运动简图,你比方说刚才老师手里拿的这个一根杆在手上运动的,哎,这这两种运动形式是不一样,那我在画的时候我就都可以这样去画。你比方说 我这样画一个手代表一个机架啊,代表这个手,然后上面呢画一个这个滑块,都是滑块,在这做一个移动 就可以了,画这样一个小方块来回的滑动,我们叫滑块啊,用这样一个简图就可以表示出我刚才这 两种运动形式,是吧?或者更复杂的,两只手在运动,或者说拿一个什么雕塑在手上移动,不管他外形长成什么样,他都是代表一个移动,这是运动简图的一个优势啊。具体的画法我们看一下, 一般来说,咱们是不是将构建用简单的线条来表示啊?那我们常画的构建,你比方说轴啊、杆啊,就是用这种横线来画的啊。这里有一个要注意的,就是说咱们有一个固定的构建, 也就是机架它的一个画法。机架怎么画呢?就是在这个构件上面打上这样的斜线,代表它是机架,代表它是固定不动的。 你不管这个构件长成什么样,你看直的方块,三角形还是圆形,你只要打上斜线了,就代表他是机架了,他就不能动了。而且我这里再强调一下,正常情况下来说, 我们画的不都是机构吗?一个机构只有一个机架啊,一个机构他首先是必须要有一个机架的,而且一般来说只有一个机架,也就是说你在图上可能会看到这样的形式啊,你比方说我在这有这样一个构件,是吧? 哎,在这有两个构件上面还是有这种斜线,那这是不是代表两个机架呢?或者三个机架呀?不是,这机架啊,都是同一个,对于我们一个机构来说都是同一个机架,所以这算几个构件呢?算一个构件啊,一个构件 刚才是构建的一个表示方法。再来看一下常见的这些运动负,我们是怎样表示的?第一个叫转动负,转动负怎么表示的呢? 就是用这种小圆圈的形式,代表两个构件之间可以相对转动。你比方说这里一用一个直线代表一个构件,二也是用直线代表一个构件,两个构件之间在这画一个小圆圈,代表二者之间能够相对的转动啊。转动负后者也是一样,但是 b 和 c 他俩就是说在这个 哎,二上面打上下斜线了,代表我们的勾减,二是一个机架。你那你说 a 和 b 和 c 他们的区别在哪呢?一是说你看这个一可以绕着二运动对不对?二也可以绕着一运动,而到了 b 这里,只有一可以绕着二运动, 而二就不能动了啊,二就不能动了,因为他是机架。 c 和 b 表示的其实是完全一样的,你别看他画成三角形,他画成直线,其实都是一个勾线而已。因为 我们画的是运动简图,不代表他真实的一个形状,所以这两个是完全相同的啊。这是转动负的一个表示小圆圈。那移动负呢?一般来说就要用这种滑块和杆之间的一个配合了。你比方说这个构建,一是这样的一个小方块,二是这样的一个杆, 他们画成这样,代表一可以绕二着移动,二也可以绕一移动。那到了下面这幅图,把二打上坡面线了啊,打上这种斜线了,也就代表一能够绕着二动,而二就不能动了, 后者 e、 f 也都是一样的啊,你看一和二,一是一个滑块,二是代表上下的这两个像,像两块板之间这样一个夹层,是吧?也是这个滑块在夹层之中的一个移动,都代表了移动负啊,你包括像 f 这种一根杆在两个这种小方块之间的移动 啊,都是移动付,都是移动付啊。 第一副讲完了,我们再来看一下高副,高副我们常见的是不是叫凸轮和齿轮啊?先来看凸轮高副他的一个画法, 凸轮高幅呢,画起来就相对复杂一些,为什么呢?因为他这个凸轮的形状会影响我们整个机构的一个运动啊,他这个轮廓曲线是决定了我们这个从动键的一个运动形式的,所以你在画的时候呢,一般要把他整个的这个轮廓曲线给他完整的表示出来 啊,你不能说是简单的用用一根杆或者随便用一个圆来表示,因为他这个形状不同,杆的运动就不同,影响了运动,我就必须画出来。杆呢,也有三种形式是吧?尖顶的就画成这样,哎,滚子呢?在这画一个小滚子,这种平底的,在这画一个 平底,其他就没有什么,这个代表的是机架,一般来说啊,我们后面会学习像这种凸轮机构,就这样三个部分,第一个是这个主动键的一个凸轮,从动键是这个杆加上一个机架,你像这个,这是不是代表机架,这里也代表机架,他们是同一个构件 啊,所以说在这幅图里,它其实就画出了三个构件,从弄杆、凸轮还有机架,这里一定要注意啊。 再来看一下齿轮高负,齿轮高负呢,一般来说也是画出这样的两个哎,两个圆点划线的,这种圆,他们在这相接触,代表他们接触点都是绕各自的轴线做一个运动 啊。有的时候呢,在接触点这还画出这个轮尺的一个轮廓曲线形状啊,有的时候这样画,有的时候这样画,哎,就不画,他们两个表示的也是 是一样的啊。齿轮高负,除此之外,还有一些特殊结构的一些画法。你比方说在我们这个运动简图当中, 有的时候呢,他要表示同一个构件,他怎么去表示呢?就是在这两个构件上给他加上这样的三角符号,就代表二者是同一个构件了。你比方说 这样正常是不是两根杆啊?两根杆在这画上三角形,代表就相当于焊接在一起的,这两根杆焊接在一起,这相当于一个焊点,所以他们就变成了同一个构件了 啊。你像这样也是,滑块和杆本来是两个,有三角号代表是同一个构件啊,像这个也是,你无论他形状多复杂,只要打上这种三角号,就代表他们焊在一起,是同一个构件啊,同一个构件,还有一些叫双复构件, 就是在同一个构件之上有两个运动腹,你比方说像这样一根杆上下各有一个小圆圈,代表有两个转动腹, 像这个也是,你看一个滑块一根杆,这是不是有三角号?有三角号代表是一个构件,而这一个构件上有一个转动副,还有一个移动副,两个运动副, 这也是两滑块之间,这都是三角符号,所以说这有一个移动副,这有一个移动副,两个移动副,这个也是一个滑块,上面再加一个小圆圈,代表一个转动副,一个移动副。双副构建啊,双副构建, 那有双副还有三副构建,其实他这个是有很多的啊,不光还有三副,可能还有四副啊,结构越复杂,他这个每个构件运具有的这个运动副的数目就越多啊。 三负的他怎么表示呢?这样一根杆,你看他是不是连在一起的,他只要连在一起,他就是一个构件啊,一个,两个,三个运动负是吧?你像这有三角号的是不是都代表一个构件啊?三个圆圈,三个转动负, 三个转动负,还有这种,你看也是打在一起的三个转动负,或者像这种打上斜线代表什么呢?这个不是机架啊,你像这种三角形打上这样斜线,代表他相当于一块三角形的钢板,因为三角形是一个稳定结构吗?他可以这样去画,那所以他也是一个构件,上面有三个转动负, 这就是咱们机构运动简图它的一个画法。我们后续呢会通过这样的图啊,去计算机构的自由度啊,要学会识图。一般来说啊,很少让我们这样画出一个机, 够让我们去试着画他的一个运动简图的,但是不排除有这样的一个可能啊,有的时候他可能会给你一个非常简单非常常用的机构,你比方说咱们学的这个内燃机,内燃机里的活塞连杆取龙机构,他就有可能让你画他的一个简图,那我们一起来试一下啊,一起来试一下 下。图中 a 图为内燃机的结构图,很熟悉了啊,活塞三作为原动键,带动连杆二驱动曲柄一转动,这是他的一个运动啊,活塞三给他拿出来啊, 图币就是活塞连杆结结构的 pose, 图给他拿出来之后,活塞三是圆动键,是吧?带动这个连杆二 摆动移动,带动这个曲轴一做一个转动,曲柄一做一个转动,是画出图壁所示机构的一个运动点图,那我们就结合这道题,给大家 简单的浅析一下机构运动简图,他的一个画法啊,首先要找到所有的构件,这是不是一二三三个构件啊?哎,然后找他们的一个运动,你看三,他是一个活塞,是不是上做上下一个移动啊? 所以呢,他在这就要画一个移动副呗,那他和他形成运动副的这个构建是谁啊?就是这个箱体就是机架,对不对?二,他是可以绕这个活塞这做一个转动的,所以在这需要有一个转动副 啊,需要一个转动符,我们一起画一下试试啊,这个代表活塞,活塞,这不是移动符吗?我们可以这样去画,对不对? 机架移动负,然后二,这有一个转动负,转动负画一个圈,这根杆就代表二啊,那这是一,这是二,二和三,这是不是也有一个转动负啊?就根据他们的运动去画啊,这个就代表三是吧?三,绕着机架 是不是还能做一个转动啊?画一个机架是吧?大概就是这样的一个图形,我们看一下答案啊,是吧?滑块做上下的移动, 这是一啊,这是三,对吧?活塞三,然后连杆在这转动,一到取柄,在连杆这也转动,取柄到机架,这也是转动, 这就是我们图壁所示机构它的一个运动简图,然后可以把这个三它的一个,因为它是原动键嘛,把它的运动形式画出来,上下的往复移动,这就是这种题啊。 好了,那今天有关运动副及其分类,还有机构运动点图这两个知识点就介绍到这里,接下来我们一起做几道题目来练习一下。第一题,构建与构建之间怎么样并且怎么样的连接称为运动副,考的是 运动副的一个概念。那现在第一个条件是构建与构建已经满足了是吧?两构建之间直接接触,并且能够产生一定的相对运动,这样的连接称为运动副。第二题,高副的接触形式为 面点和线,点和面还是面和线?这个我们怎么去分析啊?啊,如果忘了的话,我们可以通过这个公式是吧? p 等于 f b s 或者是 f b a, 求压强的一个公式。高负代表压强大, 反过来推呗,压强大,那同样的利益的条件下,如果想让压强大,你这个面积得小,面积小就是点和线的形式吗?所以选 b 时间长了,大家应该直接就会记住了,不需要这么麻烦去推倒。哎,直接记住还是很简单的啊。 第三题,运动负按其接触形式的不同可以分为以面接触的叫低负,点弧线的形式接触的叫高负,低负和高负。