第1章-平面机构自由度和速度分析PPT课件.ppt

第1章平面机构的自由度和速度分析 1 2 第1章平面机构的自由度和速度分析 能实现预期么 3 可以 第1章平面机构的自由度和速度分析 4 第1章平面机构的自由度和速度分析 这个呢 5 第1章平面机构的自由度和速度分析 这个呢 有点纠结了 自由度 就是来解决这个问题 第1讲 第1章平面机构的自由度和速度分析 6 第1章平面机构的自由度和速度分析 机构 是什么 有何特征 关键词 具有确定的相对运动 平面机构 所有构件都在相互平行的平面内运动的机构 否则称为 空间机构 自由度 如何判断 7 第1章平面机构的自由度和速度分析 机械工作特性和运动情况如何 需要研究构件间的角速比 直线运动速度或某点的速度变化规律 速度分析 8 第1章平面机构的自由度和速度分析 结构形状复杂有点晕 9 第1章平面机构的自由度和速度分析 用简单的线条和符号绘制的 描述构件间运动关系的 要熟悉和掌握机构运动简图的绘制方法 实际构件的外形和结构往往比较复杂 在研究机构运动时 常用简单的线条和符号来表示 以便于分析和研究 机构运动简图 10 第1章平面机构的自由度和速度分析 1 1运动副及其分类 11 第1章平面机构的自由度和速度分析 1 1运动副及其分类 自由度 构件相对于参考坐标系的独立运动 一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动 结论 平面运动的自由构件 3个自由度 机构 构件组合 构件不自由了 被限制了 运动副 12 1 1运动副及其分类 一 运动副定义 两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接称为运动副 两构件组成运动副 其接触不外乎点 线 面 二 运动副分类 1 低副 两构件通过面接触组成的运动副 如活塞与气缸 活塞与连杆 2 高副 两构件通过点或线接触组成的运动副 如凸轮与从动件 齿轮与齿轮 13 1 1运动副及其分类 二 运动副分类 1 低副 两构件通过面接触组成的运动副 如活塞与气缸 活塞与连杆 1 转动副 铰链 只能在一个平面内相对转动的运动副 如图1 2 14 1 1运动副及其分类 二 运动副分类 2 移动副 只能沿某一轴线相对移动的运动副 如图1 3 15 1 1运动副及其分类 二 运动副分类 2 高副 两构件通过点或线接触组成的运动副 如凸轮与从动件 齿轮与齿轮 如图1 4 16 1 1运动副及其分类 二 运动副分类 图1 5空间运动副 空间运动副 17 1 2平面机构运动简图 一 机构运动简图 说明机构各构件之间相对运动关系的简单图形 1 用简单线条和符号表示构件和运动副 2 按一定比例定出各运动副位置 二 运动副表示方法 18 1 2平面机构运动简图 三 构件的表示方法 19 常用机构运动简图符号 20 1 2平面机构运动简图 四 构件分类 1 机架 固定构件 每个机构中必有 常用作参考坐标系 2 原动件 输入构件 运动规律已知的构件 必有一个或几个 其运动规律由外界给定 3 从动件 随原动件运动而运动的其它活动构件 其中输出预期运动的从动件称为输出构件 21 1 2平面机构运动简图 五 机构运动简图的绘制 1 分析机构 观察相对运动 数清所有构件的数目 2 确定所有运动副的类型和数目 3 选择合理的位置 即能充分反映机构的特性 4 确定比例尺 5 用规定的符号和线条绘制成简图 从原动件开始画 举例 绘制破碎机和活塞泵的机构运动简图 22 1 2平面机构运动简图 23 1 2平面机构运动简图 活塞泵及机构的运动简图 24 1 2平面机构运动简图 习题讨论 25 1 3平面机构的自由度 一 平面机构的自由度的计算公式 一个作平面运动的自由构件有三个自由度 构件组成运动副 运动受到约束 自由度数目减少 1 低副 1 转动副 铰链 减2个自由度 26 1 3平面机构的自由度 一 平面机构的自由度的计算公式 1 低副 2 移动副 减2个自由度 27 1 3平面机构的自由度 一 平面机构的自由度的计算公式 2 高副 减1个自由度 28 1 3平面机构的自由度 一 平面机构的自由度的计算公式 结论 每个低副引入两个约束 使机构失去两个自由度 每个高副引入一个约束 使机构失去一个自由度 29 1 3平面机构的自由度 一 平面机构的自由度的计算公式 30 1 3平面机构的自由度 一 平面机构的自由度的计算公式 31 1 3平面机构的自由度 机构具有确定运动的条件 机构具有确定运动的条件 自由度F 0 且等于原动件个数 第12页图1 10 1 11 1 12 32 第2讲 第1章平面机构的自由度和速度分析 33 1 3平面机构的自由度 机构具有确定运动的条件 自由度F 0 且等于原动件个数 回顾 习题情况 讨论一下 34 35 二 计算平面机构自由度的注意事项1 复合铰链 两个以上构件同时在一处用转动副相联接 若K个构件构成一复合铰链 则具有K 1个转动副 1 3平面机构的自由度 36 1 3平面机构的自由度 F 3n 2PL PH 3 2 7 6 0 9 F 3n 2PL PH 3 2 7 10 0 1 复 复 复 复 例5圆盘锯机构 37 1 3平面机构的自由度 2 局部自由度 与输出构件运动无关的自由度 多余自由度 在计算时要排除 38 1 3平面机构的自由度 2 局部自由度 与输出构件运动无关的自由度 多余构件和自由度 在计算时要排除 39 1 3平面机构的自由度 3 虚约束 对机构运动不起限制作用的重复约束 消极约束 应当注意 虚约束从机构运动的观点看是多余的 但从增强构件刚度 改善机构受力状况等方面来看都是必须的 对称结构的虚约束 40 1 3平面机构的自由度 平面机构的虚约束常出现于下列情况 1 两构件构成多个移动副且导路互相平行 2 两构件构成多个转动副且轴线互相重合 3 对运动不起作用的对称部分 41 1 3平面机构的自由度 4 不同构件上两点间的距离保持恒定 1 两构件构成多个移动副且导路互相平行 2 两构件构成多个转动副且轴线互相重合 3 对运动不起作用的对称部分 平行四边形题1 9图 1 3平面机构的自由度 例计算图示大筛机构的自由度 复合铰链 局部自由度 虚约束 42 43 1 3平面机构的自由度 再结合习题 讨论一下 44 1 4速度瞬心及其在机构速度分析上的应用 45 1 4机构的速度分析 一 速度瞬心及其求法 1 速度瞬心的定义 刚体2相对于刚体1作平面运动时 在任一瞬时 其相对运动可看作是绕某一重合点 P12 的转动 该重合点称为瞬时回转中心或速度瞬心 简称瞬心 相对速度为零的点 绝对速度瞬心 如果两个刚体之一是静止的 另一个是运动的 则称绝对速度瞬心 相对速度瞬心 如果两个刚体都是运动的 则其瞬心称为相对速度瞬心 46 1 4机构的速度分析 特点 该点涉及两个构件 绝对速度相同 相对速度为零 相对回转中心 2 瞬心数目 每两个构件就有一个瞬心 根据排列组合有 若机构中有k个构件 则 47 1 4机构的速度分析 3 机构瞬心位置的确定 1 直接观察法适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬心位置 回转副 回转副中心移动副 垂直导轨无穷远处 48 1 4机构的速度分析 纯滚动高副 接触点 3 机构瞬心位置的确定 1 直接观察法 P12 P12 P12 一般高副 接触点公法线上 49 1 4机构的速度分析 2 三心定理 用于两构件不直接相联的场合 三个彼此作平面运动的构件共有三个瞬心 且它们位于同一条直线上 结论 P12 P13 P23位于同一条直线上 证明 反证法 假设 取P12P13连线外某重合点K 因而K不是瞬心 只有在连线上才能保证同方向 可知 VK2 VK3 50 1 4机构的速度分析 举例 求曲柄滑块机构的速度瞬心 解 瞬心数为 1 直接观察求瞬心 2 三心定理求瞬心 P12 P23 P34 P14 P12 P23 P34 P14 P14 P24 P13 P12 P13 P14是绝对瞬心 P23 P34 P24是相对瞬心 1 2 3 3 4 1 2 3 4 2 1 4 51 1 4机构的速度分析 1 铰链机构已知 构件2的转速 2 求构件4的角速度 4 二 速度瞬心在机构速度分析中的应用 解 瞬心数为 6 直接观察能求出4个 余下的2个用三心定理求出 求瞬心P24的速度 1 4机构的速度分析 二 速度瞬心在机构速度分析中的应用 2 高副机构 齿轮或摆动从动件凸轮机构 已知 构件2的转速 2 求构件3的角速度 3 52 1 4机构的速度分析 二 速度瞬心在机构速度分析中的应用 2 高副机构 齿轮或摆动从动件凸轮机构 已知 构件2的转速 2 求构件3的角速度 3 P23 P12 P13 VP23 解 瞬心数为 3 直接观察能求出2个 余下的1个用三心定理求出 求瞬心P23的速度 53 1 4机构的速度分析 二 速度瞬心在机构速度分析中的应用 3 直动从动件凸轮机构 已知凸轮转速 1 求推杆的速度 找瞬心求瞬心P12的速度 54 1 4机构的速度分析 绘制机构运动简图 求瞬心的位置 求出相对瞬心的速度 瞬心法的优缺点 求简单机构的速度很方便 构件多时 瞬心数急剧增加 求解费时 作图时 有时