第十二章 平面機構(gòu)ppt

1、1. 平面機平面機構(gòu)運動簡圖構(gòu)運動簡圖 2. 平面機構(gòu)自由度的一般計算平面機構(gòu)自由度的一般計算 3.平面機構(gòu)自由度計算平面機構(gòu)自由度計算注意事項注意事項 本章本章 內(nèi)容內(nèi)容 提要提要 第十二章第十二章 平面機構(gòu)平面機構(gòu) 1 請判斷：學校旁邊菜市場的老張設(shè)計了下圖所示機構(gòu)沖辣椒面, 它能實現(xiàn)預(yù)期的運動嗎? 本章學習目的：通過對機構(gòu)運動簡圖進行理論分析，判斷機構(gòu)是 否能實現(xiàn)預(yù)期的運動 第十二章第十二章 平面機構(gòu)平面機構(gòu) p引言引言 怎樣改進機構(gòu)它才能實現(xiàn)預(yù)期的運動?有些什么改進方案？怎 樣知道設(shè)計的機器能不能動？有無確定的運動？ 2 l什么是機構(gòu)運動簡圖？什么是機構(gòu)運動簡圖？ 因為機構(gòu)的運動與因為

2、機構(gòu)的運動與原動件運動規(guī)律原動件運動規(guī)律、運動副類型運動副類型、機構(gòu)運動機構(gòu)運動 尺寸尺寸有關(guān)有關(guān), 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 l為什么要畫機構(gòu)運動簡圖？為什么要畫機構(gòu)運動簡圖？ 指根據(jù)機構(gòu)的運動尺寸指根據(jù)機構(gòu)的運動尺寸, 按一定的比例尺定出各運動副的位置按一定的比例尺定出各運動副的位置, 并用國標規(guī)定的簡單線條和符號代表構(gòu)件和運動副，繪制出表并用國標規(guī)定的簡單線條和符號代表構(gòu)件和運動副，繪制出表 示機構(gòu)運動關(guān)系的簡明圖形。示機構(gòu)運動關(guān)系的簡明圖形。 同時機構(gòu)運動簡圖與原機械具有完全相同運動特性。同時機構(gòu)運動簡圖與原機械具有完全相同運動特性。 而與而與機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺

3、寸和形狀機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀以及以及運動副的具體構(gòu)造運動副的具體構(gòu)造無關(guān)無關(guān)， 而機構(gòu)運動簡圖可以而機構(gòu)運動簡圖可以不計或略去那些與機構(gòu)運動無關(guān)的不計或略去那些與機構(gòu)運動無關(guān)的 因素因素。 l機構(gòu)運動簡圖的用途機構(gòu)運動簡圖的用途 分析現(xiàn)有機器工作原理時要繪制分析現(xiàn)有機器工作原理時要繪制機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖 設(shè)計機器時是首先繪制機構(gòu)運動簡圖設(shè)計機器時是首先繪制機構(gòu)運動簡圖 指為了表明機構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況指為了表明機構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況, 不要求嚴格地按比例而繪制的簡圖。不要求嚴格地按比例而繪制的簡圖。 l機構(gòu)示意圖機構(gòu)示意圖 分析和設(shè)計機器的工具分析和設(shè)計機器的工具 3 機構(gòu)是構(gòu)件之間通過運動副聯(lián)接而具有確定

4、相對運動的一組構(gòu)件。 (構(gòu)件系統(tǒng)）功能：進行運動變化、傳遞動力 決定決定機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖的兩個因素的兩個因素： 運動副類型運動副類型 構(gòu)件尺寸構(gòu)件尺寸 運動副類型運動副類型 平面運動副平面運動副 空間運動副空間運動副 低副低副（面接觸）（面接觸） 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副 移動副移動副 高副高副（點或線接觸）（點或線接觸） 球面副球面副螺旋副螺旋副 （平面運動機構(gòu)）（平面運動機構(gòu)） （空間運動機構(gòu)）（空間運動機構(gòu)） 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 運動副：兩個構(gòu)件直接 接觸組成的可動聯(lián)接。 l機構(gòu)與運動副機構(gòu)與運動副 4 運動副符號運動副符號 兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副兩運動構(gòu)

5、件構(gòu)成的運動副 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 動動 副副 移移 動動 副副 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 22 1 2 1 2 1 平平 面面 運運 動動 副副 兩構(gòu)件之一為固定時的運動副兩構(gòu)件之一為固定時的運動副 1 2 1 2 2 1 1 2 1 22 1 1 2 運動副運動副 名稱名稱 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 n常用運動副符號 5 平平 面面 高高 副副 螺螺 旋旋 副副 2 1 1 2 1 2 2 1 2 1 1 2 1 2 球球 面面 副副 球球 銷銷 副副 1 2 1 2 空空 間間 運運 動動 副副 1 2 2 1 1 2 平平 面面 運運 動動 副副 2

6、1 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 6 畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實際外形，而只考慮運動副的性質(zhì)。畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實際外形，而只考慮運動副的性質(zhì)。 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 n構(gòu)件的表示方法 需要注意的是：需要注意的是： 移動副移動副的的導(dǎo)路導(dǎo)路必須與相對必須與相對移動方向移動方向一致一致。 表示表示機架的構(gòu)件需畫上機架的構(gòu)件需畫上陰影線陰影線。 用簡圖表示用簡圖表示高副高副時，時，應(yīng)將兩構(gòu)件接觸處的應(yīng)將兩構(gòu)件接觸處的幾何形狀幾何形狀繪出繪出。 n常用運動副符號 7 桿、軸構(gòu)件桿、軸構(gòu)件 固定構(gòu)件固定構(gòu)件 同一構(gòu)件同一構(gòu)件 12.1 平面機構(gòu)

7、運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 n構(gòu)件的表示方法 8 三副構(gòu)件三副構(gòu)件 兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 n構(gòu)件的表示方法 參與構(gòu)成參與構(gòu)成n個運動副個運動副的構(gòu)件，可以用的構(gòu)件，可以用n邊形邊形表示，并在表示，并在相交的部位相交的部位 涂上涂上焊縫焊縫標記標記 或在幾何圖形中間或在幾何圖形中間畫上剖面畫上剖面 9 鏈鏈 傳傳 動動 圓圓 柱柱 桿桿 蝸蝸 輪輪 傳傳 動動 凸凸 輪輪 傳傳 動動 外嚙外嚙 合圓合圓 柱齒柱齒 輪傳輪傳 動動 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 n常用機構(gòu)運動簡圖符號（摘自常用機構(gòu)運動簡圖符號（

8、摘自GB/T4460- -1984） 10 在在 機機 架架 上上 的的 電電 機機 齒齒 輪輪 齒齒 條條 傳傳 動動 圓圓 錐錐 齒齒 輪輪 傳傳 動動 帶帶 傳傳 動動 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 n常用機構(gòu)運動簡圖符號（摘自常用機構(gòu)運動簡圖符號（摘自GB/T4460- -1984） 11 內(nèi)嚙內(nèi)嚙 合圓合圓 柱齒柱齒 輪傳輪傳 動動 棘棘 輪輪 機機 構(gòu)構(gòu) 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 n常用機構(gòu)運動簡圖符號（摘自常用機構(gòu)運動簡圖符號（摘自GB/T4460- -1984） 12 例例1 1 繪制顎式破碎機的構(gòu)運動簡圖繪制顎式破碎機的

9、構(gòu)運動簡圖 (2)確定運動副的類型及數(shù)量確定運動副的類型及數(shù)量 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 (1)分析機構(gòu)的組成及運動情況分析機構(gòu)的組成及運動情況 肘板與動顎肘板與動顎 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副C 共四個構(gòu)件：機架共四個構(gòu)件：機架1、偏心軸、偏心軸 2、動顎、動顎3和肘板和肘板4 D C B A 1 4 3 2 (3)選定投影面選定投影面 (4)選取比例尺選取比例尺 (5)畫出各畫出各運動副和機構(gòu)符號運動副和機構(gòu)符號 肘板與機架肘板與機架 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副D 偏心軸與機架偏心軸與機架 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副A 動顎與偏心軸動顎與偏心軸 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副B 并根據(jù)機構(gòu)運動尺寸，定并根據(jù)機構(gòu)運動尺寸

10、，定 出出各運動副間的相對位置各運動副間的相對位置 并表示出各構(gòu)件并表示出各構(gòu)件 13 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 例例2 2 試繪制內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖試繪制內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖 14 C A B 2 3 4 5 D 6 7 8 1 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 例例2 2 試繪制內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖試繪制內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖 1 1）分析運動，確定）分析運動，確定構(gòu)件構(gòu)件的的 類型和數(shù)量類型和數(shù)量 2 2）確定）確定運動副運動副的類型和數(shù)目的類型和數(shù)目 3 3）選擇）選擇投影面投影面 4 4）選?。┻x取比例尺比例尺，根據(jù)，根據(jù) 機構(gòu)運動

11、尺寸，定出機構(gòu)運動尺寸，定出 各運動副間的各運動副間的相對位相對位 置置 5 5）畫出各運動副和機構(gòu)）畫出各運動副和機構(gòu) 符號符號，并表示出各構(gòu)件，并表示出各構(gòu)件 15 例例2 2 試繪制內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖試繪制內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 內(nèi)燃機工作原理 16 2 B 1 A C 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 例例3 3 偏心輪沖床機構(gòu)運動簡圖偏心輪沖床機構(gòu)運動簡圖 17 例例4 4 油泵機構(gòu)油泵機構(gòu)運動簡圖運動簡圖 A B C 1 2 3 4 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 1圓盤圓盤 2柱

12、塞柱塞 3 構(gòu)件構(gòu)件 4機架機架 18 F小結(jié):繪制機構(gòu)運動簡圖的步驟與方法 12.1 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 1)分析機構(gòu)的組成及運動情況，確定機構(gòu)中的機架、原動件和 從動件，確定構(gòu)件的數(shù)目。 2)按照運動傳遞的順序,逐一分析每兩個構(gòu)件間相對運動的性質(zhì)， 確定運動副的類型和數(shù)目; 3)恰當?shù)剡x擇視圖平面：一般選擇機械中多數(shù)構(gòu)件的運動平 面作為視圖平面。 4)選擇適當?shù)谋壤? 定出各定出各運動副間的相對位置運動副間的相對位置,用構(gòu)件和運 動副的簡圖符號繪制機構(gòu)運動簡 19 1 2 3 12.2 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 經(jīng)由運動副聯(lián)經(jīng)由運動副聯(lián) 接后構(gòu)件系統(tǒng)接后

13、構(gòu)件系統(tǒng) 的運動情況：的運動情況： p引言引言 構(gòu)件之間具有構(gòu)件之間具有確定確定的相對運動的相對運動 構(gòu)件之間構(gòu)件之間不能不能相對運相對運動動 構(gòu)件之間的相對運動構(gòu)件之間的相對運動不確定不確定 2 1 3 A CB 4 D 4 4 1 23 4 1 1 能動能動就是就是自由的自由的 能在能在一個方向運動一個方向運動就有一個就有一個自由度自由度 在機構(gòu)在機構(gòu)能動的那個方向能動的那個方向給予給予驅(qū)動，驅(qū)動，構(gòu)件之間就有構(gòu)件之間就有確定確定的相對運動？的相對運動？ 20 l 構(gòu)件的自由度：構(gòu)件的自由度： O y x p構(gòu)件自由度與機構(gòu)自由度構(gòu)件自由度與機構(gòu)自由度 12.2 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的

14、自由度 指一個構(gòu)件相對另一個構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動。一個自由指一個構(gòu)件相對另一個構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動。一個自由 構(gòu)件在構(gòu)件在空間空間具有具有6個自由度個自由度。在。在平面內(nèi)平面內(nèi)具有具有3個自由度個自由度 o x y A l約束 對獨立運動所加的限制。 21 移動副移動副: :約束了約束了沿沿y y軸方向的移動軸方向的移動和和在在xOyxOy平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動, , 只只 保留沿保留沿x x軸方向的移動；軸方向的移動； 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副: :約束了約束了x x、 y y兩個方向兩個方向的移動的移動, , 只保留一個轉(zhuǎn)動；只保留一個轉(zhuǎn)動； l運動副對構(gòu)件產(chǎn)生的運動副對構(gòu)件產(chǎn)生的約束約束 p構(gòu)

15、件自由度與機構(gòu)自由度構(gòu)件自由度與機構(gòu)自由度 12.2 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 運動副引入的約束數(shù)等于兩構(gòu)件相對自由度減少的數(shù)目。運動副引入的約束數(shù)等于兩構(gòu)件相對自由度減少的數(shù)目。 22 高副高副: :只約束了沿接觸處只約束了沿接觸處公法線公法線n-nn-n方向方向的移動。的移動。 l運動副對構(gòu)件產(chǎn)生的運動副對構(gòu)件產(chǎn)生的約束約束 p構(gòu)件自由度與機構(gòu)自由度構(gòu)件自由度與機構(gòu)自由度 12.2 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 23 自由構(gòu)自由構(gòu) 件的自件的自 由度數(shù)由度數(shù) 運動副運動副 自由度數(shù)自由度數(shù) 約束數(shù)約束數(shù) 回轉(zhuǎn)副回轉(zhuǎn)副 1（） + 2（x，y） = 3 y x 1 2 S y x

16、 1 2 x y 12 R=2, F=1 R=2, F=1R=1, F=2 結(jié)論：構(gòu)件自由度結(jié)論：構(gòu)件自由度3-約束數(shù)約束數(shù) 移動副移動副 1（x） + 2（y，）= 3 高高 副副 2（x,） + 1（y） = 3 經(jīng)運動副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會有變化：經(jīng)運動副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會有變化： p構(gòu)件自由度與機構(gòu)自由度構(gòu)件自由度與機構(gòu)自由度 12.2 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 24 活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù) n 計算公式：計算公式：F=自由構(gòu)件的自由度數(shù)約束數(shù)自由構(gòu)件的自由度數(shù)約束數(shù) =3n(2PL +Ph ) 要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。 構(gòu)件總自由度

17、構(gòu)件總自由度 低副約束數(shù)低副約束數(shù) 高副約束數(shù)高副約束數(shù) 3n 2 PL1 PH 例例1：計算曲柄滑塊機構(gòu)的自由度。：計算曲柄滑塊機構(gòu)的自由度。 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 3 低副數(shù)低副數(shù)PL= 4 F=3n 2PL PH =33 24 =1 高副數(shù)高副數(shù)PH= 0 S3 1 2 3 推廣到一般：推廣到一般： p構(gòu)件自由度與機構(gòu)自由度構(gòu)件自由度與機構(gòu)自由度 12.2 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 25 給定給定S S3 3S S3 3(t)(t)，一個獨立參，一個獨立參 數(shù)數(shù)1 11 1（t t）唯一確定，唯一確定， 該機構(gòu)僅需要該機構(gòu)僅需要一個獨立參數(shù)一個獨立參數(shù)。 S3 1 2

18、 3 S3 1 1 12.2 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 p機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 對不同的機構(gòu)，自由度不同，給定原動件的個數(shù)也應(yīng)不同，那么， 原動件數(shù)與自由度有什么關(guān)系，才能使機構(gòu)具有確定的運動呢？ 一個原動件只能提供一個獨立運動參數(shù)一個原動件只能提供一個獨立運動參數(shù),因此機構(gòu)具有確定運因此機構(gòu)具有確定運 動的條件為：動的條件為： 原動件數(shù)機構(gòu)的自由度原動件數(shù)機構(gòu)的自由度F 26 例例2、計算鉸鏈四桿機構(gòu)的自由度、計算鉸鏈四桿機構(gòu)的自由度 解：活動構(gòu)件數(shù)n= 低副數(shù)PL= 高副數(shù)PH= 1 2 3 4 p機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 12.2 平面

19、機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 當原動件數(shù)= =1時 機構(gòu)運動確定機構(gòu)運動確定 27 例例3、計算鉸鏈五桿機構(gòu)的自由度、計算鉸鏈五桿機構(gòu)的自由度 解：活動構(gòu)件數(shù)n= 低副數(shù)PL = 高副數(shù)PH= 1 23 4 5 p機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 機構(gòu)運動不確定 機構(gòu)運動確定 12.2 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 28 例例4、計算三角形構(gòu)件自由度、計算三角形構(gòu)件自由度 1 2 3 解： 1 2 3 1 2 3 12.2 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 p機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 u F=0，不能運動 29 例例5 計算圖示凸輪機構(gòu)的自由度。計算圖示凸輪

20、機構(gòu)的自由度。 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 2 低副數(shù)低副數(shù)PL= 2 F=3n 2PL PH =32 221 =1 高副數(shù)高副數(shù)PH= 1 1 2 3 12.2 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 p機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 當原動件數(shù)= =1時 機構(gòu)運動確定機構(gòu)運動確定 30 1 2 3 A C B 4 D 12.2 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 p機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 例例6 計算一下老張設(shè)計的機構(gòu)沖辣椒面機構(gòu)的自由度計算一下老張設(shè)計的機構(gòu)沖辣椒面機構(gòu)的自由度 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 3 低副數(shù)低副數(shù)PL=4 F=3n2PLP

21、H =33241 =0 高副數(shù)高副數(shù)PH= 1 改進后：活動構(gòu)件數(shù)改進后：活動構(gòu)件數(shù)n= 4 低副數(shù)低副數(shù)PL=5 F=3n2PLPH =34251 =1 高副數(shù)高副數(shù)PH= 1 31 例例7 試機算圖示航空照相機快門機構(gòu)的自由度試機算圖示航空照相機快門機構(gòu)的自由度 F=3n-2PL-PH=35-27-0=1 12.2 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 p機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 5 低副數(shù)低副數(shù)PL= 7 高副數(shù)高副數(shù)PH= 0 (構(gòu)件總數(shù)構(gòu)件總數(shù)n=6) (6個轉(zhuǎn)動副、個轉(zhuǎn)動副、1個移動副個移動副) 機構(gòu)的自由度數(shù)為：機構(gòu)的自由度數(shù)為：

22、 當原動件數(shù)= =1時 機構(gòu)運動確定機構(gòu)運動確定 32 F=3n-2PL-PH=36-28-1=1 例例8 試機算圖示牛頭刨床機構(gòu)的自由度試機算圖示牛頭刨床機構(gòu)的自由度 12.2 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 p機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 6 低副數(shù)低副數(shù)PL= 8 高副數(shù)高副數(shù)PH= 1 (構(gòu)件總數(shù)構(gòu)件總數(shù)n=7) (5個轉(zhuǎn)動副、個轉(zhuǎn)動副、3個移動副個移動副) 機構(gòu)的自由度數(shù)為：機構(gòu)的自由度數(shù)為： 當原動件數(shù)= =1時 機構(gòu)運動確定機構(gòu)運動確定 33 LH 32 3 52 70 1 FnPP 例例9 計算如圖所示雙曲線畫規(guī)機構(gòu)的自由度。

23、計算如圖所示雙曲線畫規(guī)機構(gòu)的自由度。 12.2 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 雙曲線畫規(guī)機構(gòu)雙曲線畫規(guī)機構(gòu) p復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 5 低副數(shù)低副數(shù)PL= 7 高副數(shù)高副數(shù)PH= 0 34 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C D E F 例例10 計算圖示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。計算圖示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 7 低副數(shù)低副數(shù)PL= 6 F=3n 2PL PH 高副數(shù)高副數(shù)PH=0 =37 26 0 =9 計算結(jié)果肯定不對！計算結(jié)果肯定不對！ 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的

24、注意事項 p復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 35 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。 兩個低副兩個低副 p復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 由由m個構(gòu)件個構(gòu)件匯集而成的復(fù)合鉸匯集而成的復(fù)合鉸 鏈應(yīng)當包含鏈應(yīng)當包含（m-1）個轉(zhuǎn)動副）個轉(zhuǎn)動副 36 上例圓盤鋸機構(gòu)的自由度計算：在上例圓盤鋸機構(gòu)的自由度計算：在B、C、D、 E四處應(yīng)各有四處應(yīng)各有 2 個運動副。個運動副。 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n=7 低副數(shù)低副數(shù)PL= 10 F=3n 2PL PH =37 2100 =1 可以證明：可以證明：F點

25、的軌跡為一直線。點的軌跡為一直線。 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C D E F 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 p復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 37 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 常出現(xiàn)在下列情況： 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 p復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 4 1 3 2 1 4 3 2 3 1 2 兩個轉(zhuǎn)動副兩個轉(zhuǎn)動副兩個轉(zhuǎn)動副兩個轉(zhuǎn)動副兩個轉(zhuǎn)動副兩個轉(zhuǎn)動副 38 O1 2 3 B A O 4 5C 1 6 例例11 計算如左圖所示鋼板剪切機的自由度。計算如左圖所示鋼板剪切機的自

26、由度。 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 p復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 5 低副數(shù)低副數(shù)PL= 7 F=3n 2PL PH 高副數(shù)高副數(shù)PH= 0 =35 27 0 =1 (B處為復(fù)合鉸鏈處為復(fù)合鉸鏈, 含兩個轉(zhuǎn)動副含兩個轉(zhuǎn)動副) 39 例例12 計算圖示兩種凸輪機構(gòu)的自由度。計算圖示兩種凸輪機構(gòu)的自由度。 解：解：n= 3， PL= 3， F=3n 2PL PH =33 23 1 =2 PH=1 對于右邊的機構(gòu)，有：對于右邊的機構(gòu)，有： F=32 22 1=1 事實上，兩個機構(gòu)的運動相事實上，兩個機構(gòu)的運動相 同，且同，且F=1 1

27、2 3 1 2 3 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 p局部自由度局部自由度 局部自由度局部自由度構(gòu)件局部運動所產(chǎn)生的自由度，并不影響構(gòu)件局部運動所產(chǎn)生的自由度，并不影響 整個機構(gòu)的運動。整個機構(gòu)的運動。 F=32 22 1 =1 出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計算時應(yīng)去掉出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計算時應(yīng)去掉滾子和鉸鏈：滾子和鉸鏈： 滾子的作用：滑動摩擦滾子的作用：滑動摩擦滾動摩擦。滾動摩擦。 40 解：解：n= 4，PL= 6， F=3n2PLPH=3426 =0 PH= 0 FEAB CD ，故增加構(gòu)件，故增加構(gòu)件4前前 后后E點的軌跡都是圓弧，增加的約束點的軌跡都

28、是圓弧，增加的約束 不起作用，不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件應(yīng)去掉構(gòu)件4。 例例13 已知：已知：ABCDEF，計算圖示平行四邊形機構(gòu)的自由度。，計算圖示平行四邊形機構(gòu)的自由度。 1 2 34 A BC D E F 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 p虛約束虛約束 虛約束虛約束對機構(gòu)的運動實際上不起作對機構(gòu)的運動實際上不起作 用的約束。用的約束。計算自由度時應(yīng)去掉虛約束。計算自由度時應(yīng)去掉虛約束。 重新計算：重新計算：n=3,PL=4, PH=0 F=3n2PLPH=33 24 =1 1 2 34 A BC D E F F 虛約束虛約束 特別注意：此例存在虛約束的幾何特

29、別注意：此例存在虛約束的幾何 條件是：條件是： ABCDEF 41 (1)兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點的軌跡重合，兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點的軌跡重合， (2) 兩構(gòu)件構(gòu)成多個移動副，且導(dǎo)路平行。兩構(gòu)件構(gòu)成多個移動副，且導(dǎo)路平行。 如如平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)，火車輪火車輪 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 p虛約束虛約束 l出現(xiàn)虛約束的場合：出現(xiàn)虛約束的場合： (3) 兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，且同軸。兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，且同軸。 42 (4) 運動時，兩構(gòu)件上的兩點距離始終不變。運動時，兩構(gòu)件上的兩點距離始終不變。 (5) 對運動不起作用的對稱部分。如對運動不起作

30、用的對稱部分。如多個行星輪多個行星輪。 5 2 1 3 4 E F 5 3 2 4 1 E F 1 B 3 4 2 A 1 2 3 4 A D B C 2 2 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 p虛約束虛約束 l出現(xiàn)虛約束的場合：出現(xiàn)虛約束的場合： 43 (6) 兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合。兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合。如等寬凸輪 如等寬凸輪 W 法線不重合時，變成實際約束！法線不重合時，變成實際約束！ 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 p虛約束虛約束 l出現(xiàn)虛約束的場合：出現(xiàn)虛約束的場合： 注意：各種出現(xiàn)虛

31、約束注意：各種出現(xiàn)虛約束 的場合都是有條件的的場合都是有條件的 ! 44 l虛約束的作用：虛約束的作用： 增加機構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機床導(dǎo)軌。增加機構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機床導(dǎo)軌。 使機構(gòu)運動順利，避免運動不確定，如車輪。使機構(gòu)運動順利，避免運動不確定，如車輪。 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 p虛約束虛約束 改善構(gòu)件的受力情況，如多個行星輪。改善構(gòu)件的受力情況，如多個行星輪。 45 (a) AB、CD、EF平行且相等平行且相等 (b)平行導(dǎo)路多處移動副平行導(dǎo)路多處移動副 (c)同軸多處轉(zhuǎn)動副同軸多處轉(zhuǎn)動副 (d) AB=BC=BD且且A在在D、C 軌軌

32、跡交點跡交點 (e)兩構(gòu)件上兩點始終等距兩構(gòu)件上兩點始終等距 (f)軌跡重合軌跡重合 (g)全同的多個行星輪全同的多個行星輪 (h)等徑凸輪的兩處高副等徑凸輪的兩處高副 (i) 等寬凸輪的兩處高副等寬凸輪的兩處高副 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 p虛約束虛約束出現(xiàn)虛約束的情況小結(jié)出現(xiàn)虛約束的情況小結(jié) 46 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈:C (2個個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副) 局部自由度：局部自由度：F 虛約束虛約束:E 活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù)n= 7 低副數(shù)低副數(shù)PL = 9 高副數(shù)高副數(shù)PH = 1 F=3n-2PL PH =37 -29 -1 =2 C D A B G F o

33、E C D A B G F o EE 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 局部自由度局部自由度 虛約束虛約束 例例14：計算圖示大篩機構(gòu)的自由度。：計算圖示大篩機構(gòu)的自由度。 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 解：解： 47 F=3n2PLPH =392122 =1 解：解：幾種特殊情況幾種特殊情況 如圖上所示如圖上所示 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 局部自由度局部自由度 兩者之一為虛約束兩者之一為虛約束 例例15：計算圖示機構(gòu)的自由度。：計算圖示機構(gòu)的自由度。 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 可動件個數(shù)為可動件個數(shù)為n= 9， 低副低副PL =12個，

34、個， 高副高副PH= 2個；個； 48 B2 I 9 C 3 A 1 J 6 H 8 7 D E 4 FG 5 活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù) A 1 B2 C 3 J 6 G 5 H 8 9 I F n 9 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 虛約束虛約束 運動副運動副D 1處處 去掉去掉局部自由度局部自由度和和虛約束虛約束 局部自由度局部自由度 n 6，pL 7，pH 3 滾子滾子3、8繞繞 自身軸線的自身軸線的 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動 7 E D 4 2個轉(zhuǎn)動副個轉(zhuǎn)動副 桿桿9和運動副和運動副F、 I引入一個虛約引入一個虛約 束束 例例16 計算包裝機送紙機構(gòu)計算包裝機送紙機構(gòu) 的自由度的自由度 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注

35、意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 F 3n 2pL pH 3 6 2 7 1 3 1 解：解： 49 例例17 壓力機運動簡圖的繪制壓力機運動簡圖的繪制 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副： 偏心輪偏心輪1 1和桿件和桿件2 2 桿件桿件2 2和桿件和桿件3 3 桿件桿件3 3和桿件和桿件4 4 滑塊滑塊7 7和壓桿和壓桿8 8 槽凸輪槽凸輪6-6-齒輪齒輪6 6和機座和機座9 9 桿件桿件4 4和滾子和滾子5 5 機座機座9 9和偏心輪和偏心輪1-1-齒輪齒輪11 移動副：移動副： 桿件桿件3和機座和機座9 桿件桿件4和滑塊和滑塊7 壓桿壓桿8和機座和機座9 高副：高副： 齒輪齒輪1和齒輪和齒輪6滾子滾子5和槽凸輪和槽凸輪6 原動件原動件 傳動部分傳動部分 執(zhí)行部分執(zhí)行部分 1 -2 -3 -4 -7 -8 1 -6 -5 -4 -7 -8 12.3 平面機構(gòu)自由度計算的注意事項平面機構(gòu)自由度計算的注意事項 50 例例18 計算圖示壓力機自由度。計算圖示壓力機自由度。 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 7 低副數(shù)低副數(shù)PL= 9 F=3n 2PL PH 高副數(shù)高副數(shù)PH= 2 =3729 2 =1 (5為局部自由度為局部自由度)