平面機(jī)構(gòu)的組成課件

第二章平面機(jī)構(gòu)的組成原理主要內(nèi)容：運(yùn)動副及其分類平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其繪制平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算第二章平面機(jī)構(gòu)的組成原理主要內(nèi)容：機(jī)構(gòu)的主要功能之一就是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的傳遞和變換，機(jī)構(gòu)是有確定相對運(yùn)動的構(gòu)件組合。那么將構(gòu)件任意組合起來是否能夠保證具有確定的相對運(yùn)動呢？也就是說能否實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的傳遞和變換呢？那么，構(gòu)件應(yīng)如何組合才能運(yùn)動，在什么條件下構(gòu)件才具有確定的相對運(yùn)動？回答這些問題，對分析現(xiàn)有機(jī)械及設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)都十分重要，這些問題屬于機(jī)構(gòu)組成的研究范圍，本章只研究平面機(jī)構(gòu)的組成及其工作原理。機(jī)構(gòu)的主要功能之一就是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的傳遞和變換，機(jī)構(gòu)第一節(jié)運(yùn)動副及其分類一.運(yùn)動副及自由度自由度定義：構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動數(shù)目運(yùn)動副定義:使兩構(gòu)件既直接接觸又能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動的連接。根據(jù)接觸形式根據(jù)構(gòu)件間的相對運(yùn)動第一節(jié)運(yùn)動副及其分類一.運(yùn)動副及自由度二.運(yùn)動副的類型及應(yīng)用1.平面低副

2.平面高副3.空間運(yùn)動副(螺旋副和球面副)運(yùn)動副的應(yīng)用二.運(yùn)動副的類型及應(yīng)用第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其繪制一.機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其作用按一定的長度比例尺確定運(yùn)動副的位置，并用特定的構(gòu)件和運(yùn)動副符號及線條繪制出圖形來說明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情況和受力分析，這種表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動特征的簡單圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖保持了實(shí)際機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特征，不僅簡明地表達(dá)了實(shí)際機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情況，而且通過該圖還可以進(jìn)行實(shí)際機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析和受力分析。因此，機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖很重要，在研究已有的機(jī)械和設(shè)計(jì)新的機(jī)械時，都需要畫出相應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其繪制一.機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其作用在這里我們要區(qū)分機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖和機(jī)構(gòu)示意圖的區(qū)別：在實(shí)踐中，有時只需要表明機(jī)構(gòu)中運(yùn)動的傳遞情況和構(gòu)造特征，而不要求研究機(jī)構(gòu)的真實(shí)運(yùn)動情況，此時可不必嚴(yán)格按比例確定機(jī)構(gòu)中運(yùn)動副的相對位置（也叫運(yùn)動特征尺寸），由此而得到的圖形稱為機(jī)構(gòu)簡圖或機(jī)構(gòu)示意圖。在設(shè)計(jì)新機(jī)器時，常用機(jī)構(gòu)簡圖進(jìn)行方案的比較分析。平面機(jī)構(gòu)的組成ppt課件二.機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制構(gòu)件

固定構(gòu)件(機(jī)架)主動件(原動件)

從動件1.構(gòu)件各部分名稱在機(jī)構(gòu)中固定不動的構(gòu)件。按照給定規(guī)律運(yùn)動的構(gòu)件。除去機(jī)架和原動件構(gòu)件的其它構(gòu)件。二.機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制構(gòu)件固定構(gòu)件(機(jī)架)主動件從動件2.運(yùn)動副及構(gòu)件的規(guī)定符號

轉(zhuǎn)動副(1)運(yùn)動副

移動副

高副(2)構(gòu)件的表示方法是:先在構(gòu)件上組成運(yùn)動副的地方以規(guī)定符號畫出運(yùn)動副，再用簡單線條把這些運(yùn)動副連接起來，所得圖形即表示該構(gòu)件。

機(jī)架的表示方法:

含兩個運(yùn)動副的構(gòu)件的表示方法:

含三個及三個以上的構(gòu)件的表示方法:2.運(yùn)動副及構(gòu)件的規(guī)定符號3.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的步驟(1)仔細(xì)觀察機(jī)構(gòu)的實(shí)際結(jié)構(gòu)，認(rèn)真分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情況，分清機(jī)構(gòu)中的機(jī)架、主動件、從動件。(2)從主動件開始，循著運(yùn)動傳遞路線，仔細(xì)分析各構(gòu)件間相對運(yùn)動性質(zhì)，確定構(gòu)件的數(shù)目、運(yùn)動副的類型及數(shù)目。(3)測量運(yùn)動副間的相對位置，根據(jù)圖紙幅面和構(gòu)件實(shí)際尺寸選擇適當(dāng)?shù)睦L圖比例尺，μl=實(shí)際尺寸/圖中尺寸。(4)選擇視圖平面，用規(guī)定的符號和線條畫出機(jī)構(gòu)中的所有運(yùn)動副及構(gòu)件，所得到的圖形即為機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖

舉例：例1:繪制內(nèi)燃機(jī)主運(yùn)動機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。例2:繪制顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。例3:繪制沖壓機(jī)構(gòu)主運(yùn)動簡圖3.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的步驟例3:例3:第三節(jié)平面機(jī)構(gòu)的自由度一.平面機(jī)構(gòu)自由度及計(jì)算1.構(gòu)件及平面機(jī)構(gòu)的自由度可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度。平面自由構(gòu)件：3個自由度空間自由構(gòu)件：6個自由度第三節(jié)平面機(jī)構(gòu)的自由度一.平面機(jī)構(gòu)自由度及計(jì)算兩構(gòu)件組成運(yùn)動副后：在平面機(jī)構(gòu)中，每個低副引入兩個約束；每個高副引入一個約束。平面機(jī)構(gòu)的自由度是指該機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目。兩構(gòu)件組成運(yùn)動副后：2.平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算設(shè)在一個平面機(jī)構(gòu)中，(1)活動構(gòu)件數(shù)為n：3n個自由度(2)PL個低副：引入約束2PL(3)PH個高副：引入約束PH這樣，該機(jī)構(gòu)的自由度F應(yīng)為舉例：例1:計(jì)算內(nèi)燃機(jī)主運(yùn)動機(jī)構(gòu)的自由度例2:計(jì)算顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)自由度2.平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算由圖可知，該機(jī)構(gòu)的可動構(gòu)件數(shù)為n＝5，低副數(shù)PL＝7，高副數(shù)PH＝0，F(xiàn)＝3n－2PL－PH＝3×5－2×7＝1例3:由圖可知，該機(jī)構(gòu)的可動構(gòu)件數(shù)為n＝5，例3:由圖可知，該機(jī)構(gòu)的可動構(gòu)件數(shù)為n＝6，低副數(shù)PL＝8，高副數(shù)PH＝1，F(xiàn)＝3n－2PL－PH＝3×6－2×8－1＝1例4:由圖可知，該機(jī)構(gòu)的可動構(gòu)件數(shù)為n＝6，例4:二.計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)考察如圖所示的機(jī)構(gòu)，分析該機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)該機(jī)構(gòu)中共有活動構(gòu)件5個，低副數(shù)6個，從而該機(jī)構(gòu)自由度為F=3n-2PL-PH=3*5-2*6=3那就是說該機(jī)構(gòu)有三種可能的運(yùn)動.進(jìn)一步分析？1、復(fù)合鉸鏈：兩個以上構(gòu)件組成兩個或更多個共軸線的轉(zhuǎn)動副。當(dāng)由m個構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈時，應(yīng)當(dāng)組成m-1個轉(zhuǎn)動副。(F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1)二.計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)2、局部自由度：機(jī)構(gòu)中不影響其輸出與輸入運(yùn)動關(guān)系的個別構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動自由度。注意：在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時，應(yīng)首先排除機(jī)構(gòu)中的局部自由度，排除方法是將局部自由度的兩個構(gòu)件看成一個整體作為一個構(gòu)件來看待。2、局部自由度：機(jī)構(gòu)中不影響其輸出與輸入運(yùn)動關(guān)系的3、虛約束：在機(jī)構(gòu)中與其他約束重復(fù)而不起限制運(yùn)動作用的約束。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時應(yīng)當(dāng)首先除去虛約束。平面機(jī)構(gòu)中虛約束存在下列幾種情況：(1)兩構(gòu)件組成多個移動方向一致的運(yùn)動副時，其中只有一個是真實(shí)約束，其余的都是虛約束。(分析如圖所示的振動機(jī)構(gòu))3、虛約束：在機(jī)構(gòu)中與其他約束重復(fù)而不起限制運(yùn)動作(2)兩構(gòu)件組成多個軸線重合的轉(zhuǎn)動副時，其中只有一個是真實(shí)約束，其余的都是虛約束。(2)兩構(gòu)件組成多個軸線重合的轉(zhuǎn)動副時，其中只有一個(3)機(jī)構(gòu)中對傳遞運(yùn)動不起獨(dú)立作用的對稱部分所引入的約束都是虛約束。(3)機(jī)構(gòu)中對傳遞運(yùn)動不起獨(dú)立作用的對稱部分所引入的(4)若組成機(jī)構(gòu)中的兩個構(gòu)件上的聯(lián)接點(diǎn)的軌跡在未組成運(yùn)動副之前就是互相重合的，則此聯(lián)接形成的運(yùn)動副就是虛約束。也可以表達(dá)為：機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件上有兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變，若將此兩點(diǎn)用一個構(gòu)件和兩個運(yùn)動副連接起來，就一定會產(chǎn)生虛約束。火車車輪機(jī)構(gòu)(4)若組成機(jī)構(gòu)中的兩個構(gòu)火車車輪機(jī)構(gòu)(5)兩構(gòu)件組成多個高副，且接觸點(diǎn)處的公法線重合,則計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時，只算一個高副，其余均為虛約束。(5)兩構(gòu)件組成多個高副，且接觸點(diǎn)處的公法線重合,特別指出：虛約束雖不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，主要是用來增加機(jī)構(gòu)的剛性使構(gòu)件受力均勻，改善受力情況，因而在實(shí)際機(jī)構(gòu)中被廣泛采用。但是，虛約束對機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的幾何條件要求較高，若不滿足幾何條件，虛約束就變成了真實(shí)的約束從而使機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動。因此，虛約束的出現(xiàn)對機(jī)構(gòu)的加工精度和裝配精度都提出了較高的要求。綜上所述，在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時，必須考慮是否存在復(fù)合鉸鏈，并應(yīng)將局部自由度和虛約束除去不計(jì)，才能得到正確的結(jié)果。自由度計(jì)算舉例：例5：大篩機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算例6：沖壓機(jī)構(gòu)主運(yùn)動自由度計(jì)算特別指出：例7:高副例7:高副例8:復(fù)合鉸鏈例8:復(fù)合鉸鏈三.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件任何一個機(jī)構(gòu)工作時，在主動件的驅(qū)使下，機(jī)構(gòu)中的各從動件都要按一定的規(guī)律運(yùn)動，或者說在任一瞬時各從動件都有其確定的位置。否則，如果各構(gòu)件不能動或從動件作無規(guī)則運(yùn)動，這樣的構(gòu)件組合就不是機(jī)構(gòu)。由對自由度的分析和上述例子可知，對于一個構(gòu)件組合，只有在其自由度F>0時才有可能成為機(jī)構(gòu)。那么，是不是滿足F>0這一條件的所有構(gòu)件組合都是機(jī)構(gòu)呢？三.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件由對自由度的分析和上述例子可知，由以上分析可知，一個構(gòu)件組合能否成為機(jī)構(gòu)，取決于該構(gòu)件組合中主動件的數(shù)量和其自由度數(shù)的關(guān)系。研究表明，一個構(gòu)件組合要成為機(jī)構(gòu)的條件是：該構(gòu)件組合的自由度數(shù)必須大于0，且主動件數(shù)與其自由度數(shù)相等，否則，無論怎樣組合構(gòu)件，都不可能得到機(jī)構(gòu)。這就是機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動的必要充分條件。

作業(yè)：2.1；2.4，b，c；2.6，b，c，d，h，i，j由以上分析可知，一個構(gòu)件組合能否成為機(jī)構(gòu)，取決于移動副轉(zhuǎn)動副返回移動副轉(zhuǎn)動副返回齒輪副凸輪副返回齒輪副凸輪副返回球面副螺旋副返回球面副螺旋副返回運(yùn)動副應(yīng)用1運(yùn)動副應(yīng)用1運(yùn)動副應(yīng)用2返回運(yùn)動副應(yīng)用2返回返回返回返回返回高副凸輪副高副凸輪副返回齒輪副的表示方法如兩構(gòu)件組成的高副是齒輪副，其常見的表示方法如圖所示。當(dāng)齒輪軸線垂直于圖面時，以圖a表示；當(dāng)齒輪軸線平行于圖面時，則以圖b表示。返回齒輪副的表示方法如兩構(gòu)件組成的高副是齒輪副，其常見的表示含兩個運(yùn)動副的構(gòu)件返回含兩個運(yùn)動副的構(gòu)件返回含三個及三個以上運(yùn)動副的構(gòu)件返回含三個及三個以上運(yùn)動副的構(gòu)件返回觀看內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖？觀看內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖？返回可動構(gòu)件數(shù)7；低副數(shù)8，高副數(shù)4。因此該機(jī)構(gòu)自由度為：F=3n-2PL-PH=3*7-2*8-4=1返回可動構(gòu)件數(shù)7；低副數(shù)8，高副數(shù)4。因此該機(jī)構(gòu)自由度為：觀看顎式破碎機(jī)運(yùn)動簡圖?觀看顎式破碎機(jī)運(yùn)動簡圖?返回可動構(gòu)件數(shù)3；低副數(shù)4，高副數(shù)0。因此該機(jī)構(gòu)自由度為：F=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1返回可動構(gòu)件數(shù)3；低副數(shù)4，高副數(shù)0。因此該機(jī)構(gòu)自由度為：復(fù)合鉸鏈返回