第11章 平面机构运动简图及自由度计算

第十一章常用机构,11.1平面机构的运动简图及自由度11.2平面连杆机构11.3凸轮机构11.4间歇运动机构11.5螺旋机构,1.1平面机构的运动简图及自由度,基本概念运动副及其分类机构运动简图机构运动简图课堂练习机构自由度计算计算平面机构自由度时应注意的事项平面机构自由度计算课堂练习学习提要,11.1平面机构的运动简图及自由度,学习提要1、概念：机器、机构、构件、零件、平面机构,内燃机,鄂式破碎机,机器具有三个特征：1）它们都是人为的各个实物的组合；2）各个实物之间具有确定的相对运动；3）它们都能代替或减轻人类的劳动，去完成机械功或转换机械能。机构具有机器的前两个特征，但不具有第三个特征。构件是指机构的运动单元。零件是机构的制造单元。通用零件、专用零件机械是机器和机构的总称。平面机构:若组成机构的所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动，则称为该机构为平面机构。（实例1、实例2）,轴系结构（动画）,滚动轴承的组成（动画）,轴的结构,通用零件,平键,轴承,专用零件,曲轴,2、机器的组成,动画,一、运动副及其分类,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联接称为运动副。例如轴与轴承的联接、活塞与汽缸的联接等。2.运动副的分类平面运动副：被联接的两个构件只能在同一平面或相互平行的平面内作相对运动的运动副称为平面运动副。根据两构件的接触形式不同，平面运动副可分为低副和高副。,动画,低副：两构件通过面接触组成的运动副。按两构件间的相对运动不同可分为：转动副、移动副1）转动副：两构件只能做相对转动的运动副。2）移动副：两个构件只能做相对移动的运动副。,高副：两构件通过点或线接触组成的运动副。,螺旋副动画,齿轮副,高副,3.平面运动副的表示法,1）构件,2）转动副,3）移动副,4）高副,4.构件的分类（补充）1）机架：机构中固定不动的构件，它支承着其他活动构件。2）原动件：机构中接受外部给定运动规律的活动构件。3）从动件：机构中随原动件运动的活动构件。,二、机构运动简图,1.机构运动简图撇开实际机构中与运动无关的因素，用简单的线条和符号表示构件和运动副，并按一定比例定出各运动副的位置，表示机构各构件间相对运动关系的图。2.机构示意图只是定性地表示机构的组成及运动原理，而不用严格按比例绘制的简图，通常称为机构示意图。,动画,机构运动简图,动画,动画2,3.绘制机构运动简图的方法和步骤1）找出各构件和选定视图平面一般选定的视图平面应与各构件平行，由原动件从动件及机架2）找出联接构件的各运动副由从原动构件出发沿运动的传递路线，分析各构件间的相对运动性质；确定活动构件数目、运动副的类型和数目根据运动副类别画上相应的符号，并逐个注上表示运动副的代号A、B、C、D.,和构件的数目1、2、3、.3)画出机构的示意图4）测量各运动副间相对位置5）绘制机构运动简图a)选取长度比例尺,动画,b)按几何关系作图（即作出机构运动简图）c)标出各运动副和构件的代号，并在机构原动件上画出表示运动方向的箭头。注意事项：1.比例尺：是在图上用一定的长度代表实际长度。2.比例,L=实际构件长度（m）/图示构件长度（mm）,L=实际长度/图示长度,M=图示长度/实际长度,4.机构运动简图绘制实例,动画,5.课堂练习绘制出下列机构的机构运动简图,动画,动画,三、平面机构的自由度,1.平面机构自由度的计算1）自由度：构件作独立运动的数目。2）约束：对构件的独立运动的限制称为约束。思考？3）机构的自由度：是指机构作独立运动的数目。4）机构自由度计算式式中：F-机构的自由度n-机构中活动构件数目PL-机构中低副的数目PH-机构中高副的数目,F=3n-2PL-PH,低副和高副的约束各是多少？,5）例题：计算内燃机的自由度,内燃机运动简图,平面机构只有机构自由度大于零，才可能运动。平面机构具有确定相对运动的条件是：,2.平面机构具有确定相对运动的条件,平面机构的自由度等于原动件数，即F=W0,实例,实例：计算下列图示机构的自由度,图一,图二,图三,3.计算平面机构自由度应注意的事项,1）复合铰链a)概念：两个以上的构件在同一处以转动副相联组成的运动副，称为复合铰链。b)处理方法：当组成复合铰链的构件个数为m时，所包含的转动副数目应为（m-1）个。c)实例：计算图示柱塞式油泵的自由度。,复合铰链,实例一,判断下列那些运动副是复合铰链,(a),(b),(c),(d),(e),2）局部自由度,a)概念不影响整个机构运动的局部的独立运动，称为局部自由度。b）常见类型：凸轮机构中的滚子从动件及类似滑动摩擦改为滚动摩擦处。c)处理方法：自由度计算时应将局部自由度除去，可设想把滚子与从动件固成一体。d)自由度计算实例,动画2,动画1,d)实例：计算下列图示机构自由度。,a)概念：机构中与其他运动副所起的限制作用重复，对机构运动不起新的限制作用的约束，称为虚约束。b)处理方法：保留一个构件，而撤去其余的对称构件及其有关的运动副。c)常见约束类型：（1）两构件之间组成多个导路平行的移动副。（图例1）（2）两构件之间组成多个轴线重合的转动副。（图例2）（1）（2）种情况的处理方法，两构件之间只按一个运动副计算。,3）虚约束,实例,导路平行的多个移动副,处理方法：两构件之间只按一个运动副计算。,轴线重合的多个转动副,处理方法：两构件之间只按一个运动副计算。,（3）两构件联接点的运动轨迹互相重合。,图例3,处理方法：将构件图（b）中构件5及两个转动副所引入的约束视为虚约束而除去不计。,（4）机构中起相同作用的对称部分。,图例4,简化后的机构,处理方法：只需保留对称部分中的一个，将作用完全相同部分引如的构件和运动副去掉。,课堂练习,计算下列图示机构自由度，并判断机构是否有确定的相对运动？,(1),(2),计算下列图示机构自由度，并判断机构是否有确定的相对运动？,(1)n=8,PL=10,PH=0F=3n-2PL-PH=38-210-0=1W=F0,机构具有确定的相对运动。,(2)n=5,PL=7,PH=0F=3n-2PL-PH=35-27-0=1W=F0,机构具有确定的相对运动。,计算下列图示机构自由度，并判断机构是否有确定的相对运动？,解：n=4,PL=5,PH=1F=3n-2PL-PH=34-25-1=1W=F0,机构具有确定的相对运动。,计算下列图示机构自由度，并判断机构是否有确定的相对运动？,计算下列图示机构自由度，并判断机构是否有确定的相对运动？,计算绘制出下列的冲压机构示意图，计算机构的自由度并判断机构是否有确定的相对运动？1,动画,答案,(2)n=7,PL=9,PH=2F=3n-2PL-PH=37-29-2=1W=F0,机构具有确定的相对运动。,计算绘制出下列的冲压机构示意图，计算机构的自由度并判断机构是否有确定的相对运