第二章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖及自由度

第二章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖及自由度第1頁，共37頁。第一章平面機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)：所有構(gòu)件都在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱平面機(jī)構(gòu)，否那么稱為空間機(jī)構(gòu)?！?-1運(yùn)動(dòng)副及其分類第2頁，共37頁。一、自由度和約束1.自由度：一種相對的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)2.約束：對運(yùn)動(dòng)的一種限制二、運(yùn)動(dòng)副構(gòu)件之間的相互聯(lián)接1.低副兩構(gòu)件通過面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副回轉(zhuǎn)副〔或鉸鏈〕兩構(gòu)件只能相對轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)副兩構(gòu)件只能沿某一軸線相對移動(dòng)第3頁，共37頁。移動(dòng)副回轉(zhuǎn)副平面低副提供2個(gè)約束，保存1個(gè)自由度第4頁，共37頁。2.高副

兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副球面副螺旋副等Y-Z平面內(nèi)有兩個(gè)自由度，即平面高副提供1個(gè)約束第5頁，共37頁。球面低副球面高副第6頁，共37頁。螺旋副第7頁，共37頁?！?-2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖用簡單的線條和符號來表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，按比例尺寸畫出機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡單圖形運(yùn)動(dòng)副的表示方法第8頁，共37頁。轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副機(jī)架第9頁，共37頁。abcd構(gòu)件的表示方法第10頁，共37頁。構(gòu)件的分類：〔1〕固定件〔機(jī)架〕支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件〔2〕原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的活動(dòng)構(gòu)件〔3〕從動(dòng)件隨原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。其中輸出機(jī)構(gòu)預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律的從動(dòng)件為輸出構(gòu)件第11頁，共37頁。繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟1〕確定機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)局部和工作局部，然后再把兩者之間的傳動(dòng)搞清楚，從而找出組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件并確定構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副類型。2〕恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面。一般選擇機(jī)構(gòu)中與多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面相平行的面為投影面。3〕選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，繪制出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖。第12頁，共37頁。鄂式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖第13頁，共37頁。牛頭刨床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖第14頁，共37頁。第15頁，共37頁。唧筒機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)柱塞泵第16頁，共37頁。縫紉機(jī)下針機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)模型第17頁，共37頁。§2-3平面機(jī)構(gòu)的自由度一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式一個(gè)不受任何約束的構(gòu)件在平面運(yùn)動(dòng)中有三個(gè)自由度具有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件的平面機(jī)構(gòu)，假設(shè)各構(gòu)件之間共構(gòu)成PL個(gè)低副和PH個(gè)高副，那么它們共引了(2PL+PH)個(gè)約束，機(jī)構(gòu)的自由度F顯然為:(2-1)這就是平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式，也稱為平面機(jī)構(gòu)構(gòu)造公式。第18頁，共37頁。二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目和機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目與機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)有著密切的關(guān)系：1)假設(shè)機(jī)構(gòu)自由度Ｆ≤０，那么機(jī)構(gòu)不能動(dòng)；2)假設(shè)Ｆ>０且與原動(dòng)件數(shù)相等，那么機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)是確定的；這就是機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。3)假設(shè)Ｆ>0，而原動(dòng)件數(shù)<F，那么構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)是不確定的4〕假設(shè)Ｆ>０，而原動(dòng)件數(shù)>F，那么構(gòu)件間不能運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生破壞第19頁，共37頁。鋸床機(jī)構(gòu)F=3n-2PL-PH3*7-2*6=9？3*7-2*10=1錯(cuò)誤計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度第20頁，共37頁。復(fù)合鉸鏈由兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成的重合轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈。由m個(gè)構(gòu)件聚集而成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)當(dāng)包含〔m-1〕個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。第21頁，共37頁。F=3n-2PL-PH=3*3-2*(2+1)-1=2F=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1錯(cuò)誤正確第22頁，共37頁。2局部自由度

對整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度稱為局部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，局部自由度應(yīng)當(dāng)舍棄不計(jì)。如凸輪機(jī)構(gòu)中的滾子帶來一個(gè)局部自由度第23頁，共37頁。3虛約束不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。如下圖的平行四邊形機(jī)構(gòu)中，加上一個(gè)構(gòu)件5，便形成具有一個(gè)虛約束的平行四邊形機(jī)構(gòu)。第24頁，共37頁。常見的虛約束有以下幾種情況1)當(dāng)兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且其導(dǎo)路互相平行或重合時(shí)，那么只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余都是虛約束.2)當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線互相重合時(shí)，那么只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起作用，其余轉(zhuǎn)動(dòng)副都是虛約束。第25頁，共37頁。3)如果機(jī)構(gòu)中兩活動(dòng)構(gòu)件上某兩點(diǎn)的距離始終保持不變，此時(shí)假設(shè)用具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的附加構(gòu)件來連接這兩個(gè)點(diǎn)，那么將會(huì)引入一個(gè)虛約束。4)機(jī)構(gòu)中對運(yùn)動(dòng)起重復(fù)限制作用的對稱局部也往往會(huì)引入虛約束。如下圖的行星輪系具有兩個(gè)虛約束第26頁，共37頁。計(jì)算自由度F=3n-2PL-PH=3*7-2*9-1=2C：復(fù)合鉸鏈E：虛約束滾子為局部自由度

第27頁，共37頁。沖壓機(jī)構(gòu)12345678910F=3n-2PL-PH=3*9-2*12-2=1第28頁，共37頁。F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1C:復(fù)合鉸鏈E：虛約束滾子為局部自由度第29頁，共37頁。推土機(jī)機(jī)構(gòu)F=3*5-2*7=1第30頁，共37頁。鋸木機(jī)機(jī)構(gòu)F=3*8-2*11-1=1第31頁，共37頁。平爐渣口堵塞機(jī)構(gòu)F=3*6-2*8-1=1第32頁，共37頁。測量儀表機(jī)構(gòu)F=3*6-2*8-1=1第33頁，共37頁?？p紉機(jī)送布機(jī)構(gòu)F=3*4-2*4-2=2第34頁，共37頁。