精密機械設(shè)計第3章平面連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析ppt課件

1、1 1 運動副及其分類運動副及其分類 第三章第三章 平面機構(gòu)的運動簡圖平面機構(gòu)的運動簡圖 與自由度計算與自由度計算2 2平面機構(gòu)的運動簡圖平面機構(gòu)的運動簡圖3 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度重重 點點運動副和運動鏈的概念、機構(gòu)運動簡圖的繪制、運動副和運動鏈的概念、機構(gòu)運動簡圖的繪制、機構(gòu)具有確定運動的條件及機構(gòu)自由度的計算。機構(gòu)具有確定運動的條件及機構(gòu)自由度的計算。 概述概述研究機構(gòu)結(jié)構(gòu)的目的：研究機構(gòu)結(jié)構(gòu)的目的：（1 1探討機構(gòu)運動的可能性及其具有確定運探討機構(gòu)運動的可能性及其具有確定運動的條件動的條件（2 2對復(fù)雜機構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，以便較透徹對復(fù)雜機構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，以便較透徹地了解機構(gòu)的

2、結(jié)構(gòu)特點地了解機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點平面機構(gòu)平面機構(gòu)所有構(gòu)件都在相互平行的平面內(nèi)所有構(gòu)件都在相互平行的平面內(nèi)運動的機構(gòu)運動的機構(gòu)xyo 運動副運動副: 兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對 運動的可動聯(lián)接運動的可動聯(lián)接 接觸形式接觸形式: 點、線、面點、線、面1 1 運動副及其分類運動副及其分類 運動副的分類：高副運動副的分類：高副 低副低副回轉(zhuǎn)副：組成運動副的兩構(gòu)件只能在一個平面內(nèi)回轉(zhuǎn)副：組成運動副的兩構(gòu)件只能在一個平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。（鉸鏈）轉(zhuǎn)動。（鉸鏈）移動副：組成運動副的兩構(gòu)件只能沿某一軸線移動副：組成運動副的兩構(gòu)件只能沿某一軸線相對移動。相對移動。1.低副低副 特點：面接觸、

3、特點：面接觸、 相對轉(zhuǎn)動或相對移動相對轉(zhuǎn)動或相對移動 回轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動副）回轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動副） 移動副移動副 c)齒輪副齒輪副凸輪副凸輪副2 2 高副高副 兩構(gòu)件通過點或線接觸組成的運動兩構(gòu)件通過點或線接觸組成的運動副副 高副高副運動鏈運動鏈: 若干構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而成的可動系統(tǒng)若干構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而成的可動系統(tǒng)機構(gòu)中構(gòu)件的分類：機構(gòu)中構(gòu)件的分類： 1 1、機架描述運動的參考系）、機架描述運動的參考系） 2 2、原動件運動規(guī)律已知的構(gòu)件）、原動件運動規(guī)律已知的構(gòu)件） 3 3、從動件、從動件若將運動鏈中的一個構(gòu)件相對固定，運動鏈則成為機構(gòu)。若將運動鏈中的一個構(gòu)件相對固定，運動鏈則成為機構(gòu)。 機構(gòu)各部分的

4、運動，取決于：機構(gòu)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(gòu)的運原動件的運動規(guī)律、各運動副的類型、機構(gòu)的運動尺寸動尺寸( (確定各運動副相對位置的尺寸確定各運動副相對位置的尺寸) ) 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖: : （表示機構(gòu)運動特征的一種工程用圖）（表示機構(gòu)運動特征的一種工程用圖） 用簡單線條表示構(gòu)件用簡單線條表示構(gòu)件 規(guī)定符號代表運動副規(guī)定符號代表運動副 按比例定出運動副的相對位置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與原機械具有完全相同的運動特性一一. . 概述概述 2 平面機構(gòu)的運動簡圖二二. .構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的表示方法 桿、軸類構(gòu)件桿、軸類

5、構(gòu)件 機架機架 同一構(gòu)件同一構(gòu)件 兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件 三副構(gòu)件三副構(gòu)件三、運動副的表示方法三、運動副的表示方法 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副 移動副移動副 高副齒輪副、高副齒輪副、凸輪副）凸輪副）四、機構(gòu)運動簡圖的繪制方法四、機構(gòu)運動簡圖的繪制方法 步驟：步驟： 分析機構(gòu)的運動分析機構(gòu)的運動( (確定構(gòu)件數(shù)目及原動件、輸出確定構(gòu)件數(shù)目及原動件、輸出構(gòu)件構(gòu)件) ) 各構(gòu)件間構(gòu)成何種運動副？各構(gòu)件間構(gòu)成何種運動副？ 選定比例尺、投影面，確定原動件某一位置，按選定比例尺、投影面，確定原動件某一位置，按規(guī)規(guī) 定符號繪制運動簡圖定符號繪制運動簡圖 標(biāo)明機架、原動件和作圖比例尺標(biāo)明機架、原動件和作圖比例尺 繪制路線：原動件

6、繪制路線：原動件中間傳動件中間傳動件 輸出構(gòu)件輸出構(gòu)件 觀察重點：各構(gòu)件間構(gòu)成的運動副類型觀察重點：各構(gòu)件間構(gòu)成的運動副類型五五. . 例題：例題： 內(nèi)燃機內(nèi)燃機一、平面機構(gòu)自由度的計算一、平面機構(gòu)自由度的計算1.1.平面運動構(gòu)件的自由度平面運動構(gòu)件的自由度( (構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動動) ) 與其它構(gòu)件未用運動副連接之前：F=3 用運動副與其它構(gòu)件連接后用運動副與其它構(gòu)件連接后, 運動副引入約束運動副引入約束, 原自由度減少原自由度減少3 3 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度2. 2. 平面運動副引入的約束平面運動副引入的約束R R( (對獨立的運動所加的限制對獨立的運動

7、所加的限制) )xyoxyoR=2R=2R=2R=2R=1R=1結(jié)論結(jié)論平面低副引入平面低副引入2 2個約束個約束平面高副引入平面高副引入1 1個約束個約束3 .3 .平面機構(gòu)自由度計算公式平面機構(gòu)自由度計算公式 設(shè)：機構(gòu)共有設(shè)：機構(gòu)共有N N個構(gòu)件個構(gòu)件 活動構(gòu)件數(shù)：活動構(gòu)件數(shù)：n=N-1n=N-1 低副數(shù)：低副數(shù)： PLPL 高副數(shù)：高副數(shù)： PHPH未連接前總自由度：未連接前總自由度：3n連接后引入的總約束數(shù)：連接后引入的總約束數(shù)：2PL+PH 2PL+PH 機構(gòu)自由度機構(gòu)自由度F F：F=3n-(2PL+PH) 機構(gòu)的自由度取決于該機構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)目，低副機構(gòu)的自由度取決于該機構(gòu)的活動

8、構(gòu)件數(shù)目，低副的數(shù)目和高副的數(shù)目。的數(shù)目和高副的數(shù)目。機構(gòu)具有確定運動的條件：機構(gòu)具有確定運動的條件： 1. F0 1. F0，F(xiàn) F為原動件數(shù)為原動件數(shù) 2. F= 2. F= 原動件數(shù)目原動件數(shù)目 即機構(gòu)的自由度等于原動件數(shù)目即機構(gòu)的自由度等于原動件數(shù)目二二. .機構(gòu)具有確定運動的條件的自由度：機構(gòu)具有確定運動的條件的自由度：F=3n-2PL-PH 三三. .計算平面機構(gòu)自由度的注意事項計算平面機構(gòu)自由度的注意事項m m個構(gòu)件個構(gòu)件(m(m3)3)在同一處構(gòu)成共軸線的轉(zhuǎn)動副，在同一處構(gòu)成共軸線的轉(zhuǎn)動副，構(gòu)成構(gòu)成(m-1)(m-1)個低副。個低副。523要正確計算運動副數(shù)目要正確計算運動副數(shù)

9、目1 1復(fù)合鉸鏈：復(fù)合鉸鏈： (3-1)(3-1)個鉸鏈個鉸鏈 2 2 局部自由度：局部自由度：應(yīng)去掉！應(yīng)去掉！機構(gòu)中會出現(xiàn)這樣一類的自由度，它的存在與否機構(gòu)中會出現(xiàn)這樣一類的自由度，它的存在與否都不影響整個機構(gòu)的運動規(guī)律。都不影響整個機構(gòu)的運動規(guī)律。3.3.虛約束虛約束 應(yīng)去掉！應(yīng)去掉！ 目的：為了改善構(gòu)件的受力情況目的：為了改善構(gòu)件的受力情況機構(gòu)中對傳遞運動不起獨立作用的對稱部分機構(gòu)中對傳遞運動不起獨立作用的對稱部分 在該機構(gòu)中，齒輪在該機構(gòu)中，齒輪3 3是齒是齒輪輪2 2的對稱部分，為虛約的對稱部分，為虛約束束 計算時應(yīng)將齒輪計算時應(yīng)將齒輪3 3及其引及其引入的約束去掉來計算入的約束去掉來計算 同理，將齒輪同理，將齒輪2 2當(dāng)作虛約當(dāng)作虛約束去掉，完全一樣束去掉，完全一樣 目的：為了改善構(gòu)件的受目的：為了改善構(gòu)件的受力情況力情況12345兩構(gòu)件某兩點之間的距離在運動中保持不變時兩構(gòu)件某兩點之間的距離在運動中保持不變時應(yīng)用實例應(yīng)用實例123兩個構(gòu)件在多處接觸構(gòu)成平面高副兩個構(gòu)件在多處接觸構(gòu)成平面高副, ,且各接觸點且各接觸點 處公法線彼此重合處