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/T4460-1984),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（=N1）个活动构件；PL个低副；PH个高副；则自由度为：F=3n-2PL-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,F0F=原动件数,F=3n-2PL-PH=3223=0,F=3n-2PL-PH=3324=1,F=3n-2PL-PH=3425=2,F=3n-2PL-PH=32221=1,例题：,先计算其自由度：F=3n-2PL-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=3527=1,=3526=3,2.局部自由度,正确计算应为:F=3n-2PL-PH=32221=1,计算其自由度：F=3n-2PL-PH=33231=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=3121=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-2PL-PH=3325=-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-2PL-PH=3324=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=3121=1,F=32221=1,F=33232=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=3n-2PL-PH=37291=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：计算下列各机构的自由