機械基礎平面機構的運動簡圖和自由度.ppt

第二章平面機構的運動簡圖和自由度,一、構件二、運動副三、機構四、平面機構的運動簡圖五、平面機構的自由度,一、構件,構件：獨立影響機構功能并能獨立運動的單元體（實物、剛體、運動的整體）機架、原動構件、從動構件零件：單獨加工的制造單元體通用零件、專用零件,構件可以由一個零件組成也可以由幾個零件組成,機器的組成,(從運動觀點看)由構件組成(從制造觀點看)由零件組成,二、運動副,運動副:兩構件直接接觸而形成的可動聯(lián)接運動副元素：構成運動副時直接接觸的點、線、面部分接觸形式:點、線、面,按接觸形式分類：,接觸形式:點、線、面低副：面接觸高副：點、線接觸,平面低副空間低副,高副,高副,空間低副,平面低副,平面低副,按相對運動分類：,運動副的性質（即運動副引入的約束）確定了兩構件的相對運動按相對運動分類：轉動副：相對轉動回轉副、鉸鏈移動副：相對移動螺旋副：螺旋運動球面副：球面運動,運動副類型小結,平面低副:轉動副、移動副（面接觸）平面高副:齒輪副、凸輪副（點、線接觸）空間低副:螺旋副、球面副、圓柱副（面接觸）空間高副:球和圓柱與平面、球與圓柱副(點、線接觸)運動副特性:運動副一經形成,組成它的兩個構件間的可能的相對運動就確定。而且這種可能的相對運動,只與運動副類型有關,而與運動副的具體結構無關。工程上常用一些規(guī)定的符號代表運動副,平面副,低副：轉動副、移動副(面接觸),高副：齒輪副、凸輪副(點、線接觸),空間副,高副：點、線接觸,球面副,螺旋副,了解,機構是由構件通過運動副連接而成的原動件：按給定運動規(guī)律獨立運動的構件從動件：其余的活動構件機架：固定不動的構件,閉鏈,開鏈,機構,三、機構,1概述2構件的表示方法3運動副的表示方法4運動簡圖的繪制方法5例題,四、平面機構的運動簡圖,1概述,機構各部分的運動，取決于：原動件的運動規(guī)律、各運動副的類型、機構的運動尺寸(確定各運動副相對位置的尺寸)機構運動簡圖:（表示機構運動特征的一種工程用圖）用簡單線條表示構件規(guī)定符號代表運動副按比例定出運動副的相對位置與原機械具有完全相同的運動特性比較：機構示意圖：沒嚴格按照比例繪制的機構運動簡圖用途：分析現有機械，構思設計新機械,2構件的表示方法,桿、軸類構件機架同一構件兩副構件三副構件,3運動副的表示方法,轉動副移動副高副（齒輪副、凸輪副）,4運動簡圖的繪制方法,步驟：確定構件數目及原動件、輸出構件各構件間構成何種運動副？（注意微動部分）選定比例尺、投影面，確定原動件某一位置，按規(guī)定符號繪制運動簡圖標明機架、原動件和作圖比例尺繪制路線：原動件中間傳動件輸出構件觀察重點：各構件間構成的運動副類型良好習慣：各種運動副和構件用規(guī)定符號表達誤區(qū)：構件外形,5例題：內燃機,A,B,C,E,F,D,G,例題：破碎機,1,2,3,4,A,B,C,14,12,23,A14,B12,C234,3,2,4,1,4,例題：,1平面機構自由度的計算2機構具有確定運動的條件3幾種特殊結構的處理復合鉸鏈局部自由度虛約束4小結,五、平面機構的自由度,1平面機構自由度的計算,(1)平面運動構件的自由度(構件可能出現的獨立運動),(2)平面運動副引入的約束R(對獨立的運動所加的限制),與其它構件未連之前：3,用運動副與其它構件連接后,運動副引入約束,原自由度減少,R=2,R=2,R=1,結論：平面低副引入2個約束平面高副引入1個約束,(3)平面機構自由度計算公式,如果：活動構件數：n低副數：pl高副數：ph,未連接前總自由度：,3n,連接后引入的總約束數：,2pl+ph,F=3n-(2pl+ph),機構自由度F：,F=3n-2pl-ph,機構自由度舉例：,F=3n2plph=32,3,4,0,=1,F=3n2plph=32,4,5,0,=2,F=3n2plph=32,2,2,1,=1,F=3n2plph=32,3,4,0,=1,F=3n2plph=32,4,5,1,=1,F=3n2plph=34250=2,F=3n2plph=33250=-1,F=3n2plph=32230=0,2機構具有確定運動的條件,F=0,剛性桁架，構件之間無相對運動原動件數小于F,各構件無確定的相對運動原動件數大于F,在機構的薄弱處遭到破壞,結論：機構具有確定運動的條件：1機構自由度02原動件數機構自由度數,m個構件(m2)在同一處構成轉動副m-1個低副,(1)復合鉸鏈,F3n2plph32,5,6,0,3,F3n2plph32,5,7,0,1,錯,對,計算在內,2,3,5,1,3幾種特殊結構的處理,F3n2plph32,3,3,1,2,F3n2plph32,2,2,1,1,錯,對,排除,(2)局部自由度,定義：機構中某些構件所具有的獨立的局部運動,不影響機構輸出運動的自由度局部自由度經常發(fā)生的場合：滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦時添加的滾子、軸承中的滾珠解決的方法：計算機構自由度時，設想將滾子與安裝滾子的構件固結在一起，視作一個構件,動畫,不影響機構運動傳遞的重復約束在特定幾何條件或結構條件下，某些運動副所引入的約束可能與其它運動副所起的限制作用一致，這種不起獨立限制作用的運動副叫虛約束虛約束經常發(fā)生的場合處理方法：計算自由度時，將虛約束（或虛約束構件及其所帶入的運動副）去掉結論,F3n2PLPH32,F3n2PLPH32,2,3,1,-1,錯,2,2,1,1,對,排除,(3)虛約束,虛約束經常發(fā)生的場合,A兩構件之間構成多個運動副時B兩構件某兩點之間的距離在運動過程中始終保持不變時C聯(lián)接構件與被聯(lián)接構件上聯(lián)接點的軌跡重合時D機構中對運動不起作用的對稱部分,A兩構件之間構成多個運動副時,兩構件組合成多個轉動副，且其軸線重合兩構件組合成多個移動副，其導路平行或重合兩構件組合成若干個高副，但接觸點之間的距離為常數,目的：為了改善構件的受力情況,F3n2PLPH32,2,2,1,1,動畫,B兩構件某兩點之間的距離在運動中保持不變時,在這兩個例子中，加與不加紅色構件AB效果完全一樣，為虛約束計算時應將構件AB及其引入的約束去掉來計算,F3n2PLPH32,3,4,0,F3n2PLPH32,4,6,0,0,錯,對,1,F3n2PLPH32,3,4,0,1,C兩構件上聯(lián)接點的軌跡重合,在該機構中，構件2上的C點C2與構件3上的C點C3軌跡重合，為虛約束計算時應將構件3及其引入的約束去掉來計算同理，也可將構件4當作虛約束，將構件4及其引入的約束去掉來計算，效果完全一樣,F3n2PLPH32,3,4,0,1,動畫,D機構中對運動不起作用的對稱部分,在該機構中，齒輪3是齒輪2的對稱部分，為虛約束計算時應將齒輪3及其引入的約束去掉來計算同理，將齒輪2當作虛約束去掉，完全一樣目的：為了改善構件的受力情況,F3n2PLPH32,3,3,2,1,動畫,虛約束結論,機構中的虛約束都是在一定的幾何條件下出現的，如果這些幾何條件不滿足，則虛約束將變成有效約束，而使機構不能運動,采用虛約束是為了:改善構件的受力情況；傳遞較大功率；或滿足某種特殊需要在設計機械時，若為了某種需要而必須使用虛約束時，則必須嚴格保證設計、加工、裝配的精度，以