《机械设计基础》第2章平面机构的运动简.ppt

第2章平面机构的运动简图及自由度,2.1机构的组成2.2平面机构的运动简图2.3平面机构的自由度,本章知识导读,1.主要内容机构的组成及运动特点，平面机构运动简图的绘制以及机构自由度的计算。2.重点、难点提示平面机构运动简图的绘制以及机构自由度的计算。,2.1机构的组成,2.1.1运动副1.运动副的概念两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。两构件只能在同一平面内做相对运动的运动副称为平面运动副。,(1)低副两构件形成面与面接触的运动副称为低副，又分转动副和移动副。,图2-1平面低副,2.平面运动副的分类按两构件间接触性质不同，平面运动副通常可分为低副和高副。,2.1.1运动副,(2)高副两构件以点或线的形式相接触而组成的运动副称为高副。,平面高副,2.1.1运动副,2.1.2构件,机构中的构件有三类，固定不动的构件称为机架(或固定构件);按给定的运动规律独立运动的构件称为原动件;机构中其他活动构件称为从动件。,2.1.2构件,1.具有转动副元素的杆状构件,杆状构件具有转动副元素的杆状构件,2.1.2构件,设计时为了保证杆件受力时具有足够的强度和刚度，其截面形状可以设计成不同形式杆状构。,杆状构件截面形状,2.1.2构件,2.具有移动副元素和转动副元素的构件,单缸内燃机,2.2平面机构的运动简图,2.2.1机构运动简图的概念表明机构的组成和各构件间运动关系的简单图形，称为机构运动简图。平面机构运动简图的绘制步骤：(1)分析机构的组成，确定机架、原动件和从动件。(2)由原动件开始，依次分析构件间的相对运动形式，确定运动副的类型和数目。,(3)选择适当的视图平面和原动件位置，以便清楚地表达各构件间的运动关系。通常选择与构件运动平面平行的平面作为投影面。(4)选择适当的比例尺l=构件实际长度/构件图样长度。,2.2.1机构运动简图的概念,例2-1绘制如图所示的颚式破碎机主体机构的运动简图。,颚式破碎机主体机构,2.2.1机构运动简图的概念,例2-2绘制如图2-5所示单缸内燃机的机构运动简图。已知LAB=75mm，LBC=300mm。,单缸内燃机机构运动简图,2.2.1机构运动简图的概念,2.3平面机构的自由度,自由构件的自由度,1.自由度运动构件相对于参考系所具有的独立运动的数目，称为构件的自由度。,任一做平面运动的自由构件有三个独立的运动,2.3.1自由度和约束的概念,2.约束当两构件组成运动副后，它们之间的某些相对运动受到限制，对于相对运动所加的限制称为约束。每加上一个约束，自由构件便失去一个自由度。运动副的约束数目和约束特点取决于运动副是低副还是高副。,2.3.1自由度和约束的概念,2.3.2自由度的计算和机构具有确定运动的条件,设一个平面构由N个构件组成，其中必有一个构件为机架，则活动构件数为n=N-1。它们在未组成运动副之前，共有3n个自由度。用运动副连接后便引入了约束，减少了自由度。若机构中有PL个低副、PH个高副。则平面机构的自由度F的计算公式为F=3n-2PL-PH因此，当机构中原动件数等于机构自由度数时，机构中各构件就会具有确定的相对运动。,2.3.3复合铰链、局部自由度和虚约束,一般地，k个构件形成复合铰链应具有（k-1）个转动副，计算自由度时应注意找出复合铰链。,1.复合铰链两个以上的构件在同一处以同轴线的转动副相连，称为复合铰链。,2.3.3复合铰链、局部自由度和虚约束,该机构n=7，PL=10，PH=0，其自由度为F=3n-2PL-PH=37-210-0=1,如图所示为直线机构，其构件的长为AF=FE，AD=AB，BC=CD=DE=EB，当构件FE摇动时，C点的轨迹为垂直于AF的直线。该机构在A、B、D、E四点均为由三个构件组成轴线重合的两个转动副，即复合铰链。,2.3.3复合铰链、局部自由度和虚约束,2.局部自由度机构中某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运动。这些构件所产生的这种局部运动的自由度称为局部自由度。,在计算机构自由度时，局部自由度应略去不计。,该机构的自由度为F=3n-2PL-PH=32-22-1=1,2.3.3复合铰链、局部自由度和虚约束,3.虚约束机构中与其他约束重复而对机构运动不起新的限制作用的约束，称为虚约束。计算机构自由度时，应除去不计。虚约束常出现在下列场合:(1)两构件间形成多个具有相同作用的运动副。,两构件在同一轴线上组成多个转动副。计算机构自由度时应按一个转动副计算。,两构件组成多个运动副,2.3.3复合铰链、局部自由度和虚约束,两构件组成多个导路平行或重合的移动副。计算自由度时应只算作一个移动副。,两构件组成多处接触点公法线重合的高副同样应只考虑一处高副，其余为虚约束。,2.3.3复合铰链、局部自由度和虚约束,(2)两构件上连接点的运动轨迹互相重合。,在计算机车车轮联动机构的自由度时应除去不计，即F=3n-2PL-PH=33-24-0=1,机车车轮联动机构中的虚约束,2.3.3复合铰链、局部自由度和虚约束,(3)机构中传递运动不起独立作用的对称部分。该机构的自由度为F=3n-2PL-P