机械设计基础平面机构的结构分析.ppt

第1章 平面机构的结构分析,1.1 平面机构的组成,平面机构：组成机构的所有构件都在一个平面或相互平行的几个平面内 运动的机构。, 自由度：构件相对于其它构件的独立运动的可能。例： 一个作平面运动的自由构件 ，有三个独立运动的可能：,沿x向 移动 沿y 向移动 绕z 轴转动,约束：指对独立运动所加的限制,一、构件的自由度和约束,机构由构件和运动副组成,二、运动副的分类及其表示方法 1、运动副 两个构件直接接触而又能作相对运动的可动联接。 （ 关键点：两个 可动的 联接）,2、平面运动副构成运动副的两构件间的相对运动为平面运动。,3、 运动副的分类：（按接触情况分）,低副：面接触 高副：点、线接触,转动副,1,移动副,5、运动副的表示方法,4、运动副的作用： 引入约束，限制构件的自由度。,一、机构运动简图 用简单的线条和符号表示各构件之间相对运动关系、并按一定的比例确定各运动副的相对位置的简单图形。 它能反映出：运动规律 运动副形式、数目 构件的数目、尺寸 传力情况,1.2 平面机构的运动简图,1、构件的分类（按运动性质分）,二、构件的分类及其表示方法,固定件（机架）相对固定不动，支承活动构件的构件。 原动件（主动件）运动规律已知的活动构件（输入构件） 从动件随原动件运动的其他活动构件。,2、构件的表示方法,部分常用机构运动简图符号见 P8 表1-1（摘自GB/T 4460-1984),双副构件,三副构件,两个转动副,一个转动副一个移动副,e=0,一个转动副一个高副,跨越符号,1,1,2, 机构运动简图的绘制举例,(1) 分析机构的运动，判断固定件、原动件、从动件、构件的数目、运动副的类型和数目； （2）合理选择投影面； （3）选择适当的比例尺（实长/图长）； （4）按顺序绘图。,4,A,C,B,2,3,一、 平面机构自由度 设有：N 个构件；n（ = N 1）个活动构件；PL个低副；PH个高副； 则自由度为： F = 3 n - 2 PL - PH, 确定机构中各构件相对于机架（位置）运动时，所需 要的独立运动的数目。,1.3 平面机构具有确定运动的条件,二、 机构具有确定运动的条件,F0 F=原动件数,F = 3 n - 2 PL - PH = 3 2 2 3 = 0,F = 3 n - 2 PL - PH = 3 3 2 4 = 1,F = 3 n - 2 PL - PH = 3 4 2 5 = 2,F = 3 n - 2 PL - PH = 32 22 1 = 1,例题：,先计算其自由度： F = 3n - 2 PL - PH,三、计算平面机构自由度时应注意的事项,1. 复合铰链,处理方法：m个构件组成复合铰链时，其转动副数应为(m-1)个。,（显然是错误的),原因？ 铰链C,复合铰链这种两个以上的构件在同一处用转动副联接在一起的组合。,正确计算应为：F = 35 27 = 1,= 35 26 = 3,2. 局部自由度,正确计算应为: F = 3n - 2 PL - PH = 32 221 = 1,计算其自由度： F = 3n - 2 PL - PH = 33 2 3 1 = 2 （显然是错误的） 原因？小滚子的运动并不影响整个机构的运动规律，但引入了一个自由度（F= 3 1 2 1 = 1），这种不影响其他构件运动的自由度 局部自由度 其作用：改善受力情况, 减少磨损。 处理方法：假想 2、3 构件焊接在一起，成为一个构件。,3. 虚约束,先计算其自由度： F = 3n - 2 PL - PH = 33 25 = -1,（显然是错误的),原因？ 构件3和 4在D、E处同时组成移动副，且两移动副导路重合，则两移动副的作用相同，其中之一是重复的、虚的约束。象这种不产生实际约束作用的重复的约束虚约束,虚约束的作用：虽不影响机构的运动，但有工程意义加强构件的强度、刚度，改善构件的受力情况。,虚约束的处理：在计算自由度时，应将起重复约束（虚约束）作用的部分去掉，然后再进行计算。,正确计算应为： F = 3n - 2 PL - PH = 33 24 = 1, 两个构件之间形成多个转动副且其轴线重合,虚约束通常有下列几种情况：,两个构件之间形成多个移动副且导路重合或互相平行, 不影响机构运动的对称部分,F = 31 21= 1,F= 32 221 = 1,F= 33 232 = 1,如果两构件相连接，而该两构件上连接点的运动轨迹在连接前后互相重合时，则此连接引入的约束必为虚约束。,例：计算机构的自由度,F = 3 n - 2 PL - PH = 37 291 = 2,C 处为复合铰链； E处为虚约束； F 处为局部自由度;,先看是否有特殊情况：,处理后见左下图：,计算自由度：,练习：计算下列各机构的自由度。（若有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指出。并说明需几个原动件）,2),3),4),1）,练习：