第一章平面機構的運動簡圖及其自由度講解

1、2021/2/111第一章 平面機構的運動簡圖及自由度4.機構自由度的計算3.機構運動簡圖的畫法2.機構具有確定相對運動的條件1.平面機構的組成平面機構：各構件在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動空間機構：各構件不完全在同一平面或相互平行的平面 內(nèi)運動2021/2/1121-1 平面機構的組成 一、機構的組成與分類1、概念：機構是具有確定相對運動的構件的組合 構件：機構中的（最?。┻\動單元 一個或若干個零件剛性聯(lián)接而成 動畫演示 2021/2/1132、機架：固定不動的構件 原動件：輸入運動規(guī)律的構件 從動件：其它的活動構件3、平面機構：各構件的相對運動平面互相平行 空間機構：蝸桿傳動 曲柄滑塊機

2、構2021/2/114二、自由度二、自由度 一個作平面運動的自由構件有三個獨立運動的可能性。構件所具有的這種獨立運動的數(shù)目稱為構件的自由度。所以一個作平面運動的自由構件有三個自由度。但當這些構件之間以一定的方式聯(lián)接起來成為構件系統(tǒng)時，各個構件不再是自由構件。兩相互接觸的構件間只能作一定的相對運動，自由度減少。這種對構件獨立運動所施加的限制稱為約束。 2021/2/115三、運動副及其分類概念：使兩構件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的可動聯(lián)接類型：（一） 低副 兩構件通過面接觸而構成的運動副稱為低副。根據(jù)兩構件間的相對運動形式，低副又可分為轉(zhuǎn)動副和移動副。1.轉(zhuǎn)動副 （或鉸鏈） 兩構件只能在一個平

3、面內(nèi)作相對轉(zhuǎn)動限制兩個自由度：（兩個移動）保留一個自由度（轉(zhuǎn)動）2021/2/1162.移動副 兩構件只能沿某一方向線作相對移動的運動副稱為移動副。限制兩個自由度：（一個移動，一個轉(zhuǎn)動）保留一個自由度（移動）2021/2/1173.高副 兩構件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副。限制一個自由度：（一個移動）保留兩個自由度（一個移動，一個轉(zhuǎn)動）2021/2/1187-2 平面機構運動簡圖 1 1、機構運動簡圖：、機構運動簡圖：簡明表示機構各構件之間相對運動關系的圖形 （按比例，用特定的符號和線條） 和運動有關的：運動副的類型、數(shù)目、相對位置、構件數(shù)目 和運動無關的：構件外形、截面尺寸、組成構件的

4、零件數(shù)目、 運動副的具體構造2 2、機構示意圖：、機構示意圖：只需表明機構運動傳遞情況和構造特征，不必按嚴格比例所畫的圖形2021/2/1192 2、常用機構和運動副的表示方法：、常用機構和運動副的表示方法：2021/2/11101221211221212121212121、運動副的符號轉(zhuǎn)動副：移動副：齒輪副：2021/2/11112112凸輪副：2、構件（桿）：2021/2/11123、繪機構運動簡圖的步驟 圖上尺寸(mm)m實際尺寸l1）分析機構，觀察相對運動，數(shù)清所有構件的數(shù)目；2）確定所有運動副的類型和數(shù)目；3）選擇合理的位置（即能充分反映機構的特性）；4）確定比例尺；5）用規(guī)定的符號

5、和線條繪制成簡圖。（從原動件開始畫)）2021/2/1113例 試繪制內(nèi)燃機的機構運動簡圖2021/2/1114動畫演示 2021/2/11157-3 7-3 平面機構的自由度平面機構的自由度 一一、平面機構的自由度的計算平面機構的自由度的計算 機構的自由度：機構中活動構件相對于機架所具有的獨立機構的自由度：機構中活動構件相對于機架所具有的獨立 運動的數(shù)目。（與構件數(shù)目，運動副的類型和數(shù)目有關）運動的數(shù)目。（與構件數(shù)目，運動副的類型和數(shù)目有關） n n個活動構件：自由度為個活動構件：自由度為3n3n。 P PL個低副：個低副： 限制限制 2P2PL L個自由度個自由度 P PH H個高副：個高

6、副： 限制限制 P PH H 個自由度個自由度 因此，該機構相對于固定構件的自由度數(shù)應為活動構因此，該機構相對于固定構件的自由度數(shù)應為活動構件的自由度數(shù)與引入運動副減少的自由度數(shù)之差，該差值件的自由度數(shù)與引入運動副減少的自由度數(shù)之差，該差值稱為機構的自由度，并以稱為機構的自由度，并以F F表示，表示， F=3n- 2PF=3n- 2PL L-P-PH H2021/2/1116F=3n- 2PL-PH =3*7-2*8-4 =12021/2/1117F=3n- 2PL-PHF=3n- 2PL-PH =3 =3* *5-25-2* *6-06-0 =3 =3F=3n- 2PL-PHF=3n- 2P

7、L-PH =3 =3* *5-25-2* *7-07-0 =1 =11.1.復合鉸鏈：兩個以上個構件在同一條軸線上形成的轉(zhuǎn)動副復合鉸鏈：兩個以上個構件在同一條軸線上形成的轉(zhuǎn)動副由由K K個構件組成的復合鉸鏈包含的轉(zhuǎn)動副數(shù)目應為（個構件組成的復合鉸鏈包含的轉(zhuǎn)動副數(shù)目應為（K-1K-1）個）個 312123二二 注意事項注意事項 2021/2/1118F=3n- 2PL-PH =3*3-2*3-1 =2F=3n- 2PL-PH =3*2-2*2-1 =1多余的自由度是滾子2繞其中心轉(zhuǎn)動帶來的局部自由度，它并不影響整個機構的運動，在計算機構的自由度時，應該除掉。 2、局部自由度 在機構中，某些構件具

8、有不影響其它構件運動的自由度2021/2/11193 3、虛約束、虛約束 重復而不起獨立限制作用的約束稱為虛約束虛約束。計算機構的自由度時，虛約束應除去不計。(1)、兩構件構成多個導路平行的移動副， F=3n- 2PL-PH =3*3-2*5-0 =-1(2)、兩構件組成多個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副2021/2/1120(3)、機構中存在對傳遞運動不起獨立作用的對稱部分F=3n- 2PL-PH =3*5-2*5-4 =1F=3n- 2PL-PH =3*4-2*4-2 =22021/2/11214、軌跡重合：在機構中，若被聯(lián)接到機構上的構件，在聯(lián)接點處的運動軌跡與機構上的該點的運動軌跡重合時，該聯(lián)接

9、引入的約束是虛約束， F=3n- 2PL-PH =3*4-2*6-0 =0F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1虛約束作用：對機構的運動無關，但可以改善機構的受力情況，增強機構工作的穩(wěn)定性 2021/2/11222021/2/1123圖示為一簡易沖床的設計圖。試分析設計方案是否合理。如不合理，圖示為一簡易沖床的設計圖。試分析設計方案是否合理。如不合理，則繪出修改后的機構運動簡圖。則繪出修改后的機構運動簡圖。 2021/2/1124三三、平面機構具有確定相對運動的條件平面機構具有確定相對運動的條件F0，構件間無相對運動，不成為機構。F0,原動件數(shù)=F，運動確定原動件數(shù)F，機構破壞機

10、構要能運動，它的自由度必須大于零。機構的自由度表明機構具有的獨立運動數(shù)。由于每一個原動件只可從外界接受一個獨立運動規(guī)律（如內(nèi)燃機的活塞具有一個獨立的移動）因此，當機構的自由度為1時，只需有一個原動件；當機構的自由度為2時，則需有兩個原動件。故機構具有確定運動的條件是：原動件數(shù)目應等于機構的自由度數(shù)目。 12345AEBCCD2/1125試計算圖示挖土機的自由度，并說明為什么要配置三個油缸。試計算圖示挖土機的自由度，并說明為什么要配置三個油缸。 2021/2/1126縫紉機刺布機構 油泵2021/2/1127四四、計算平面機構自由度的實用意義計算平面機構自由度的實用意義1 1 判定機構的運動設計方案是否