机构运动简图及平面机构自由度（课堂PPT）

第三章平面机构的运动简图和自由度,1.如何判定是机构？,机构的定义是？,1,F,机构的分类和组成,平面机构的运动简图,平面机构的自由度,主要内容,2,Wednesday,May20,2020,本章重要概念,机构构件运动副低副高副自由度约束运动链,3,Wednesday,May20,2020,构件,运动副,机构中的运动单元体，由一个或若干个零件组成。,机架（或固定构件）,活动构件,3.1机构的组成,4,Wednesday,May20,2020,二、运动副,平面运动副：联接前有三个独立的相对运动。空间运动副：联接前有六个独立的相对运动。,用运动副联接后，彼此的相对运动受到某些约束.,自由度？,5,Wednesday,May20,2020,根据运动副中构件间的接触形式分：,移动副,转动副,齿轮副,凸轮副,高副：点、线接触的运动副。,6,Wednesday,May20,2020,7,Wednesday,May20,2020,根据构件间的相对运动分：,8,Wednesday,May20,2020,三、运动链,两个以上的构件通过运动副的联接所构成的可动系统称为运动链。在运动链中，将某一构件固定作为机架，这样运动就成为了机构。1、闭式链2、开式链,9,Wednesday,May20,2020,3-2平面机构运动简图,为什么要研究平面机构运动简图，它有什么意义？,10,Wednesday,May20,2020,3-2平面机构运动简图,一、平面机构运动简图,用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副间的相对位置，并能完全反映机构运动特征的简图。,11,Wednesday,May20,2020,二、构件和运动副的常用代表符号,12,Wednesday,May20,2020,移动副,13,Wednesday,May20,2020,齿轮副,14,Wednesday,May20,2020,15,Wednesday,May20,2020,凸轮副,16,Wednesday,May20,2020,两个运动副构件的表示方法,17,Wednesday,May20,2020,多个运动副构件的表示方法,18,Wednesday,May20,2020,分析机构的运动：找出机构的原动件、机架和从动件，搞清运动传递的具体过程分析构件间相对运动：确定运动副类型、数目确定与运动有关的尺寸：回转中心、导路中心位置，高副接触点位置选择适当视图：全面反映机构运动关系定长度比例l=实际尺寸/图形尺寸,三、机构运动简图的绘制绘图步骤：,19,Wednesday,May20,2020,例一：颚式破碎机（P53）,20,Wednesday,May20,2020,例二：偏心轮冲床机构,偏心轮1是原动件，由电机通过带传动来驱动；床身4为机架；连杆2和冲头3都是从动件。偏心轮和机架之间为转动副联接；连杆和偏心轮、连杆和冲头之间都是转动副联接；而冲头和机架之间则为移动副联接,21,Wednesday,May20,2020,22,Wednesday,May20,2020,23,Wednesday,May20,2020,练习,24,Wednesday,May20,2020,练习,25,Wednesday,May20,2020,3.3平面机构的自由度,构件的自由度和约束,1.构件的自由度,机构中各活动构件相对于机架的独立运动数目。,单个自由构件有3个自由度,2.约束,运动副对构件运动的限制作用,能动吗？,26,Wednesday,May20,2020,转动副：2个约束，x,y方向的移动,27,Wednesday,May20,2020,移动副：2个约束，y方向的移动和绕垂直于xoy平面的轴转动,28,Wednesday,May20,2020,平面高副：1个约束，接触点公法线n-n方向的移动。,29,Wednesday,May20,2020,结论,平面低副引入的约束：2个平面高副引入的约束：1个含有一个低副的单个构件的自由度：1含有一个高副的单个构件的自由度：2,30,Wednesday,May20,2020,二、平面机构的自由度及其计算公式,n-活动构件数，nN1,N-机构的构件数,PL-低副数,Ph-高副数,31,Wednesday,May20,2020,F33241,32,Wednesday,May20,2020,F322211,33,Wednesday,May20,2020,PL=4,Ph=1,F=0,n=3,34,Wednesday,May20,2020,3.3平面机构的自由度,机构具有确定运动的条件是什么呢？,35,Wednesday,May20,2020,三、机构具有确定运动的条件,分析：,三杆；,n=2,PL=3,F=0,四杆；,n=3,PL=4,F=1,五杆。,n=4,PL=5,F=2,结论：,F0,原动件数=F，运动确定,原动件数0;2.原动件数等于机构自由度数。,三、机构具有确定运动的条件,37,Wednesday,May20,2020,例子：试计算机构的自由度,38,Wednesday,May20,2020,计算自由度时应注意的事项,（1）复合铰链：定义：两个以上的构件同时在一处以铰链相联接，此种铰链称为复合铰链。如下图：,39,Wednesday,May20,2020,复合铰链,若有m个构件在同一回转轴上构成复合铰链，共构成的转动副数应等于(m-1)个。计算图中结构自由度。机构中E点可沿直线aa直线运动,40,Wednesday,May20,2020,局部自由度,定义：在有些机构中，某些构件所产生的局部运动，并不影响其他构件的相对运动。由局部运动所对应的自由度称为局部自由度。,41,Wednesday,May20,2020,（2）局部自由度,局部自由度：机构中个别构件所具有的不影响其它构件的运动，即与整个机构运动无关的自由度。,?,42,Wednesday,May20,2020,局部自由度,对局部自由度的处理方法：方法：使滚子与从动件焊为一体。计算凸轮机构的自由度,43,Wednesday,May20,2020,虚约束,定义：在机构中加入一些构件和运动副而产生的约束对机构的实际运动并没有产生任何影响，通常称这类约束为虚约束。方法：先找出虚约束，然后再将虚约束去除不计。常见的虚约束：（1）重复的轨迹,44,Wednesday,May20,2020,（3）虚约束,虚约束机构中有时需要增加一些构件，使得运动副的数目增加。但加入这些构件而产生的约束对构件间的相对运动不起独立限制作用的重复约束，这类约束称为虚约束。,？,45,Wednesday,May20,2020,？,如图所示B、C、E、F处是复合铰链,例题1,例题2,46,Wednesday,May20,2020,虚约束,(2)重复表示的运动副。,47,Wednesday,May20,2020,虚约束,48,Wednesday,May20,2020,虚约束,(3)对传递运动不起独立作用的对称部分。,49,Wednesday,May20,2020,常见的虚约束：,5.机构中自由度的对称部分。,50,虚约束,(4)运动轨迹符合数学几何原理的约束。如果在机构运动过程中，若两个构件上的某两个点之间的距离始终保持不变。则将此两点间以一个构件和两个转动副相连，由此而形成的也是虚约束。,51,Wednesday,May20,2020,练习,52,Wednesday,May20,2020,53,Wednesday,May20,2020,54,Wednesday,May20,2020,55,Wednesday,May20,2020,56,Wednesday,May20,2020,57,Wednesday,May20,2020,58,Wednesday,May20,2020,作业题：,3-43-53-