機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 自由度.ppt

工業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)械基礎(chǔ) 1機(jī)構(gòu)的組成 2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 3平面機(jī)構(gòu)的自由度 第四章機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及平面機(jī)構(gòu)自由度 1機(jī)構(gòu)的組成 一 運(yùn)動(dòng)副 運(yùn)動(dòng)副 構(gòu)件間直接接觸的動(dòng)聯(lián)接 零件 平面低副 面接觸 a 回轉(zhuǎn)副 鉸鏈 相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) b 移動(dòng)副 相對(duì)移動(dòng) 平面高副 點(diǎn) 線接觸 空間運(yùn)動(dòng)副 球面副 螺旋副 二 運(yùn)動(dòng)鏈 運(yùn)動(dòng)鏈 兩個(gè)以上構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副連接而構(gòu)成的可動(dòng)系統(tǒng) 閉式鏈 首尾兩構(gòu)件相互連接形成一個(gè)封閉的可動(dòng)系統(tǒng) 開式鏈 首尾兩構(gòu)件不相互連接 形成一個(gè)非封閉的可動(dòng)系統(tǒng) 三 機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu) 在運(yùn)動(dòng)鏈中 將某一構(gòu)件固定作為機(jī)架 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 用簡(jiǎn)單線條 符號(hào)表達(dá)復(fù)雜機(jī)械中各構(gòu)件的相互聯(lián)系 運(yùn)動(dòng)特性 2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 識(shí)別構(gòu)件 確定構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系 運(yùn)動(dòng)副 選擇視圖 定比例作圖 對(duì)現(xiàn)有機(jī)器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和受力分析 新機(jī)器的方案設(shè)計(jì) 方案比較及主要參數(shù)的確定 一 功用 二 作圖方法 例1 偏心輪滑塊機(jī)構(gòu) 解 1 識(shí)別構(gòu)件 1 機(jī)架2 偏心輪3 連桿4 滑塊 2 確定運(yùn)動(dòng)關(guān)系 1 2 回轉(zhuǎn)副O(jiān)2 3 回轉(zhuǎn)副A3 4 回轉(zhuǎn)副B4 1 移動(dòng)副 3 選視圖 定比例 作圖 例 凸輪機(jī)構(gòu) 3 作圖 例 顎式破碎機(jī) 3 作圖 抽水機(jī)機(jī)構(gòu) 沖孔機(jī)構(gòu) 縫紉機(jī)下針機(jī)構(gòu) 插齒機(jī)構(gòu) 平面機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)中所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在同一平面或平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng) 自由度 獨(dú)立的自由運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)副對(duì)自由度的影響 一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有3個(gè)自由度 約束 對(duì)構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的限制 3平面機(jī)構(gòu)的自由度 一 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 引入一個(gè)回轉(zhuǎn)副后 構(gòu)件失去2個(gè)自由度 引入一個(gè)高副后 構(gòu)件失去1個(gè)自由度 結(jié)論 平面機(jī)構(gòu)中 每個(gè)低副約束2個(gè)自由度 每個(gè)高副約束1個(gè)自由度 引入一個(gè)移動(dòng)副后 構(gòu)件失去2個(gè)自由度 o x y o x y y o x 自由度計(jì)算公式及意義 設(shè)由N個(gè)構(gòu)件組成的平面機(jī)構(gòu) 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n N 1 低副數(shù)為PL 高副數(shù)為PH 則機(jī)構(gòu)的自由度F為 F 3n 2PL PH F 3 3 2 4 1 該機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng) F 3 4 2 5 2 該機(jī)構(gòu)無(wú)確定運(yùn)動(dòng) 若4也為原動(dòng)件 則有確定運(yùn)動(dòng) F 3 2 2 3 0 該機(jī)構(gòu)為桁架 無(wú)法運(yùn)動(dòng) 結(jié)論 平面機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)確定的運(yùn)動(dòng) 必須滿足以下條件 1 F 02 原動(dòng)件數(shù)目 F F 3 10 2 11 1 7 復(fù)合鉸鏈 多個(gè)構(gòu)件在同一軸線上用回轉(zhuǎn)副相聯(lián) 如圖 三個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈構(gòu)成了2個(gè)回轉(zhuǎn)副 同理 m個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈 構(gòu)成m 1個(gè)回轉(zhuǎn)副 二 應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 局部自由度 F 3 3 2 3 1 2 滾子3的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 局部自由度 正確的計(jì)算方法 將滾子與從動(dòng)件焊接在一起 如圖 F 3 2 2 2 1 1 該機(jī)構(gòu)是否有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)呢 注意 局部自由度雖不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 但可將滑動(dòng)摩擦 滾動(dòng)摩擦 從而 磨損 常見的局部自由度 小滾子 虛約束 圖示機(jī)構(gòu) F 3 4 2 6 0 構(gòu)件3 重復(fù)約束 虛約束 F 3 3 2 4 1 F 0 機(jī)構(gòu)無(wú)法運(yùn)動(dòng) 去掉虛約束 該機(jī)構(gòu)是否有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)呢 注意 虛約束雖不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 但可改善受載狀況 常見的虛約束 多以對(duì)稱結(jié)構(gòu)出現(xiàn) 例 解 機(jī)構(gòu)中B C D E處均為復(fù)合鉸鏈 每處有2個(gè)回轉(zhuǎn)副 F 3 7 2 10 1 若lCE lDE lBC lBD lCF lDF 則F沿mm水平移動(dòng) 圓盤鋸機(jī)構(gòu) 解 首先去掉虛約束 共有5個(gè)活動(dòng)構(gòu)件 7個(gè)低副 該機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng) F 3 5 2 7 1 該機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng) 解 去掉機(jī)構(gòu)中的虛約束 共有7個(gè)活動(dòng)構(gòu)件 10個(gè)低副 F 3 7 2 10 1 該機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng) 解 去掉機(jī)構(gòu)中的虛約束 將小滾子局部自由度焊接住 共有6個(gè)活動(dòng)構(gòu)件 8個(gè)低副 1個(gè)高副 三角形框架可視為