机基C02平面机构.ppt

第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 1. 平面机构的运动简图和自由度 2. 平面连杆机构的类型及应用 3. 四杆机构的基本特性 4. 平面四杆机构的设计 第二章 平面机构 本章 内容 提要 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 1. 平面机构的运动简图和自由度 2. 平面连杆机构的类型及应用 3. 四杆机构的基本特性 4. 平面四杆机构的设计 本章 内容 提要 第二章 平面机构 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 1. 平面机构的运动简图和自由度 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 平面机构：所有构件在同一平面或 相互平行的平面内运动的机构。 空间机构：非平面机构通称空间机构。 什么是平面机构？ 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 1. 原动件：运动规律已知的活动构件。 2. 从动件：随原动件运动的其余活动构件。 3. 固定件(机架)：支持运动构件的构件。 构件的分类：机器中每一个独立的运动单元都可分为： 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 回顾：机构是由许多构件组成的。 构成机构的各个构件中，相邻两个构件相互接触， 但是它们之间的连接不是固定连接，而是能产生一定相 对运动的连接。 机构正是由运动 副逐一连接各个构件 组成的。 运动副：使两构件直接接触 而又能产生一定相对运动的连接 。 思考：各个构件之间是如何相互连接的呢？ 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 转动副 移动副 平面低副 实例： 凸 轮 副 齿 轮 副 平面高副 实例： 平面运动副 低副面接触（转动副、移动副） 高副点接触或线接触（凸轮副、齿轮副) 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 1. 平面机构的运动简图和自由度 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 平面机构运动简图： 用简单的线条和符号来表示构件和运动副，并按比例定出各 运动副的位置。这种表示机构中各构件间相对运动关系的简单图形 称为机构运动简图。 1. 转动副：用圆圈表示，其圆心代表相对运动轴线； 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 2.移动副：用滑块表示，其导路必须与相对移动方向一致; 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 3.高副 ：画出两构件接触处的曲线轮廓。 惯用画法: 用完整的轮廓曲线 表示凸轮。 用粗实线或点划线画出一对节圆来 表示相互啮合的一对齿轮。 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 4 其他运动副表示方法 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 1. 分析机构的组成，确定机构中机架、原动件、从动件 ，确定构件的数目。 2. 循着运动传递的路线，逐一分析每两个构件间相对 运动的性质，确定运动副的类型和数目; 4. 选择适当的比例尺, 定出各运动副之间的相对位置 ，用规定的简单线条和各种运动副符号, 将机构运动简 图画出来。 3. 恰当地选择投影面：一般选择与机械多数构件的运 动平面相平行的平面作为投影面。 机构运动简图应与原机械具有完全相同的运动特性。 说明： 5. 构件编数字，运动副编字母, 原动件标箭头。 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 曲柄摇杆机构缝纫机下针机构 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 牛头刨床 牛头刨床主运动机构 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 牛头刨床结构示意图牛头刨床运动图 其他例题 6 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 机构 构件 运动副+ 原动 件 从动 件 机 架 低副 高副 转动副 移动副 凸轮副 齿轮副 一、 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 机构运动简图二、 1. 分析运动、数清构件 2. 判定运动副性质并表达之 3. 表达构件 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 1. 平面机构的运动简图和自由度 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 1. 自由度与约束 构件独立运动的数目称为自由度 对构件运动的限制作用称为约束 1个做平面运动的自由构件可以有 3个独立运动（自由度）。 构件组成运动副后，其独立运动 受到约束，自由度随之减少。 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 平面低副： 1个低副限制2个自由 度（引入2个约束）。 1个低副具有1个自由度 。 平面高副： 1个高副限制1个自由 度（引入1个约束）。 1个高副具有2个自由度。 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 2. 什么是平面机构的自由度？ 加入运动副（4个转动副）: 总构件： 活动构件： 不用运动副联接，活动构件应有自由度： 图中机构中： 平面机构自由度计算公式：F=3n2PLPH 所谓机构的自由度，实质上就是机 构具有确定运动时所必须给定的独立运动 的数目。 曲柄摇杆机构 活动构件自由度： 4 3 33=9 248 33241 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 1). 机构的自由度计算公式： 设机构有N个构件，N-1=n个活动构件，用PL个低副，PH个高副联接后， 机构有3n个自由度，受到（2PL+PH）个约束，则： 机构自由度： 2). 机构具有确定运动的条件 ： 机构的自由度机构所具有的独立运 动的数目。通常，每个原动件只具有一个 独立运动，因此，机构自由度必定与原动 件的数目相等。 牛头刨床的原动件为电动机 单击 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 n ，L，H 三杆机构 A B C n ，L，H 铰链五杆机构 （若机构自由度，则机构不能动） 构件为原动件，处于AB位置时， 构件2、3、4可处于BCDE 或 BCDE， 位置不确定。（若0，而原动件数，而原动件数F，构件间不能运动或产生破坏） （若，而原动件数F，则机构具 有确定的运动） 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 （错误？） （错误？） 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 1. 复合铰链两个以上的构件重合在一起所形成的转 动副。个构件，构成（-）个转动副。 锯床进给机构复合铰链 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 例题: 计算图示锯床进给机构的自由度。 锯床进给机构 解：此机构A、C、D 四处均由三个构件组成复合铰链， 则：n，L=10，PH=0。因此机构的自由度为： 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 . 局部自由度不影响整个机构运动的局部独立运动 说明：在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。 左图：（错误） 右图：（正确） 凸轮机构 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 . 虚约束在机构中，有些约束所起的限制作用可能是重复 的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。 说明：应先将产生虚约束的构件和运动副去掉后再进行计算。 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 常见的虚约束有以下几种情况: 图中曲轴的两转动副A 、B之一为虚约束，去掉一个后： AB 带虚约束的曲轴 a）转动副轴线重合的虚约束 两构件构成多个转动副，且其轴线相互重合时，只有一个转动副起约束作用。 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 b）移动副导路平行的虚约束 移动副其导路相互平行时，只有一个 移动副起约束作用，其余都是虚约束。如 图所示，移动副D、D之一为虚约束。 于是： 带虚约束的移动副导路 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 c）机构对称部分的虚约束 行星轮系中的行星轮2、2为虚约束，去掉后： 机构中对传递运动不起独立作用的 对称部分，会形成虚约束。 行星轮系 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 d）轨迹重合的虚约束 被联结件上的轨迹和机构上联结点的轨迹完全重合，形成虚约束。 杆机构中，转动副B、C和转动副E、F之一为虚约束，于是： 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 平行四边形机构 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 例题：计算大筛机构的自由度 ,并判断机构运动是否确定。 解：由左图可知滚子在F处具有局部自由度，处为复合铰链， 、G之一为虚约束，。按右图分析。 则：F=37- 29 - 1=2 因原动件数，所以该机构运动是确定的。 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 虚约束的本质 是什么? 从运动的角度看,虚约束就是“重复的约束”或者是“多余的约束 ”。 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 机构中为什么要使用虚约束? a.使受力状态更合理 b.使机构平衡 使用虚约束时要注意什么问题? 保证满足虚约束存在的几何条件，在机械设计中使用 虚约束时，机械制造的精度要提高。 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 作业：习题2-1、2-2(ad)，2-3 2-2(e、f)(选作) 第二章 机构的结构分析第二章 平 面 机 构 缝纫机下针机构 F=33- 24