ch02+机械系统的运动简图设计.ppt

机械工程基础部,1,swf1-4b.swf,演示,机械工程基础部,2,机械系统要完成比较复杂的运动，一般都需要将若干个机构根据机械系统的运动协调配合的要求组合起来，因此机械系统的运动简图也是机构系统的运动简图。,机构（机械）的运动简图：,第二章平面机构的运动简图及自由度,用规定的符号，绘出能准确表达机构各构件之间的相对运动关系及运动特征的简单图形。,机械工程基础部,3,11运动副12机械系统的运动简图设计13机械系统具有确定运动的条件,机械工程基础部,4,1.构件从加工制造角度来看，任何机器（或机构）都是由许多独立制造单元体组合而成，这些独立制造单元体称为零件。从运动角度来看，任何机器（或机构）都是由许多独立运动单元体组合而成的，这些独立运动单元体称为构件。构件可以是一个零件；也可以是由一个以上的零件组成。,机械工程基础部,5,构件的自由度,把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度（平面自由度示意）,机械工程基础部,6,（空间自由度演示）,机械工程基础部,7,2.运动副,1）运动副定义机构中各个构件之间必须有确定的相对运动，因此，构件的连接既要使两个构件直接接触，又能产生一定的相对运动，这种直接接触的活动连接称为运动副。,机械工程基础部,8,2）运动副的分类（1）按两个构件运动关系分为平面运动副和空间运动副（2）平面运动副按其接触形式分：低副-面接触的运动副高副-点、线接触的运动副（3）按其相对运动形式分：转动副、移动副,机械工程基础部,9,低副（面接触）,（演示）,（演示）,机械工程基础部,10,2.高副两构件以点或线接触而构成的运动副。,高副（点、线接触）,（演示）,（演示）,机械工程基础部,11,自由度和运动副约束,平面机构有3个独立的自由度（平面自由度示意）,低副：引入2个约束，失去2个自由度，保留(3-2=1)个自由度。高副：引入1个约束，失去1个自由度，保留(3-1=2)个自由度。,机械工程基础部,12,3.机构具有确定相对运动的构件组合体机构（机构=构件+运动副+相对运动）。机架：机构中的固定构件；一般机架相对地面固定不动；原动件：按给定已知运动规律独立运动的构件；从动件：机构中其余活动构件。其运动规律决定于原动件的运动规律和机构的结构和构件的尺寸。机构常分为平面机构和空间机构两类，其中平面机构应用最为广泛,机械工程基础部,13,swf1-4b.swf,机械工程基础部,14,第2章机械系统的运动简图设计,21运动副22机械系统的运动简图设计23机械系统具有确定运动的条件,机械工程基础部,15,2-2机械系统的运动简图设计,2.2.1构件及运动副的表示方法（四杆机构）,机械工程基础部,16,2.转动副,构件组成转动副时，如下图表示。图面垂直于回转轴线时用图a表示；图面不垂直于回转轴线时用图b表示。表示转动副的圆圈，其圆心必须与回转轴线重合。一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或在其内画上斜线。,1-2机械系统的运动简图设计,机械工程基础部,17,3.移动副,两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。,2-2机械系统的运动简图设计,机械工程基础部,18,4.平面高副,两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。,2-2机械系统的运动简图设计,机械工程基础部,19,两副构件(一个构件和两个外副),注：点划线表示与其联接的其他构件,2-2机械系统的运动简图设计,机械工程基础部,20,两副构件(一个构件和两个外副),2-2机械系统的运动简图设计,机械工程基础部,21,三副构件(一个构件和三个外副),2-2机械系统的运动简图设计,机械工程基础部,22,三副构件(一个构件和三个外副),2-2机械系统的运动简图设计,机械工程基础部,23,2-2机械系统的运动简图设计,机械工程基础部,24,2-2机械系统的运动简图设计,机械工程基础部,25,原动机,2-2机械系统的运动简图设计,机械工程基础部,26,2.2.2机械系统运动简图设计的内容,任何一个机构都是有若干构件组成，这些构件可以分为三类：原动件、机架（即固定件）、从动件。将机构中作用有驱动力或力矩的构件称为原动件，有时也可以把运动规律已知的构架称为原动件；机构中固结于参考系的构件称为机架，机构中除了原动件和机架以外的构件通称为从动件。,2-2机械系统的运动简图设计,机械工程基础部,27,解：1）分析运动，确定构件的类型和数量,2）确定运动副的类型和数目,3）选择视图平面,4）选取比例尺，根据机构运动尺寸，定出各运动副间的相对位置,5）画出各运动副和机构符号，并表示出各构件,2-2机械系统的运动简图设计,机械工程基础部,28,swf1-4b.swf,机械工程基础部,29,缝纫机引线机构运动简图绘制,1、从动件随原动件的位置而改变，机构运动简图只是机构运动过程中某一瞬时状态,2、机构运动简图中对运动没有影响的尺寸可以忽略如构件的形状、截面尺寸等,注意：,机械工程基础部,30,第2章机械系统的运动简图设计,21运动副22机械系统的运动简图设计23机械系统具有确定运动的条件,机械工程基础部,31,23机械系统具有确定运动的条件,1.实例分析,不能产生运动,2.3.1机构具有确定运动的条件,(示意),机械工程基础部,32,给定构件1运动参数，构件2、3、4的运动是不确定的,再给定构件4运动参数，构件2、3的运动是确定的,23机械系统具有确定运动的条件,五杆机构,（示意）,（示意）,机械工程基础部,33,2.自由度的定义,机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称机构的自由度。,23机械系统具有确定运动的条件,(示意),机械工程基础部,34,平面机构具有确定运动的条件：机构原动件个数应等于机构的自由度数目。（原动件数=自由度）,原动件数自由度，机构无确定运动(示意),原动件数自由度，机构在薄弱处损坏(示意),机构自由度的确定？,机械工程基础部,35,2.3.2平面机构自由度的计算,1.构件自由度,一个构件未用运动副与其它构件连接之前，有三个自由度。（2D自由度示意）,当用运动副连接后，构件间的相对运动受到约束，失去一些自由度。运动副不同，失去的自由度数目和保留的自由度数目也不同。,23机械系统具有确定运动的条件,低副：引入2个约束，失去2个自由度，保留(3-2=1)个自由度。高副：引入1个约束，失去1个自由度，保留(3-1=2)个自由度。,机械工程基础部,36,2.计算公式,n：机构中活动构件数；Pl：机构中低副数；,Ph：机构中高副数；F：机构的自由度数；,F=3n-2Pl-Ph,例2-2颚式破碎机的自由度,n=3,Pl=4,Ph=0,F=3n-2Pl-Ph,=33-2Pl-Ph,=33-24-0,设,则,=1,23机械系统具有确定运动的条件,机械工程基础部,37,例2-3牛头刨床机构(示意),n=5,Pl=7,Ph=0,F=3n2PlPh,=35270,=1,解：,23机械系统具有确定运动的条件,机械工程基础部,38,自由度计算时应注意的几种情况,1.复合铰链,2.局部自由度,3.虚约束,两个以上构件在同一轴线处用转动副连接，就形成了复合铰链。m个构件构成的转动副实际有(m-1)个转动副,个别构件所具有的，不影响整个机构运动的自由度称为局部自由度。,与其他约束相重复，对机构运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。,（轨迹重合、导路平行、轴向重合、距离恒定、对称结构）,机械工程基础部,39,三个构件在同一轴线处，两个转动副。推理：m个构件时，有（m1）个转动副。（示意）,23机械系统具有确定运动的条件,机械工程基础部,40,惯性筛机构,C处为复合铰链,计算中注意观察是否有复合铰链，以免漏算转动副数目，出现计算错误。,n=5,Pl=7,Ph=0,=35-270=1,F=3n-2PlPh,23机械系统具有确定运动的条件,(演示),机械工程基础部,41,自由度计算时应注意的几种情况,1.复合铰链,2.局部自由度,3.虚约束,两个以上构件在同一轴线处用转动副连接，就形成了复合铰链。m个构件构成的转动副实际有(m-1)个转动副,个别构件所具有的，不影响整个机构运动的自由度称为局部自由度。,与其他约束相重复，对机构运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。,（轨迹重合、导路平行、轴向重合、距离恒定、对称结构）,机械工程基础部,42,滚子的转动自由度并不影响整个机构的运动，属局部自由度。,计入局部自由度时n=3,Pl=3,Ph=1F=33-23-1=2与实际不符,23机械系统具有确定运动的条件,应除去局部自由度，即把滚子和从动件看作一个构件。,处理方法,n=2,Pl=2,Ph=1,F=32-221=1,与实际相符,（滚子示意图）,（处理后滚子示意图）,机械工程基础部,43,自由度计算时应注意的几种情况,1.复合铰链,2.局部自由度,3.虚约束,两个以上构件在同一轴线处用转动副连接，就形成了复合铰链。m个构件构成的转动副实际有(m-1)个转动副,个别构件所具有的，不影响整个机构运动的自由度称为局部自由度。,与其他约束相重复，对机构运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。,（轨迹重合、导路平行、轴向重合、距离恒定、对称结构）,机械工程基础部,44,n=4,Pl=6,Ph=0,构件5给机构引入三个自由度，四个约束。多出的一个约束对机构的运动不起独立的限制作用，是虚约束。,与实际不符,F=34-260=0,23机械系统具有确定运动的条件,（虚约束例题）,n=3,Pl=4,Ph=0F=33-240=1,处理方法,与实际相符,应除去虚约束，即将产生虚约束的构件5及运动副除去不计。,机械工程基础部,45,1.两构件未组成运动副前，连接点处的轨迹已重合为一，组成的运动副存在虚约束。,计算中应将产生虚约束的构件及运动副一起除去不计。,虚约束常见情况及处理(1.轨迹重合E点),23机械系统具有确定运动的条件,机械工程基础部,46,虚约束常见情况及处理（2.导路平行）,计算中只计入一个移动副。,2.两构件组成多个移动副，且导路相互平行或重合时，只有一个移动副起约束作用，其余为虚约束。,23机械系统具有确定运动的条件,(演示),机械工程基础部,47,3.两构件组成多个转动副，且轴线重合，只有一个转动副起约束作用，其余为约束。（3.轴线重合）,计算中只计入一个转动副。,23机械系统具有确定运动的条件,（示意),机械工程基础部,48,虚约束常见情况及处理（4.距离恒定）,计算中应将产生虚约束的构件及运动副一起除去不计。,4.两构件两点间未组成运动副前距离保持不变，两点间用另一构件连接时，将产生虚约束。,23机械系统具有确定运动的条件,（示意图）,机械工程基础部,49,虚约束常见情况及处理（5.对称结构）,计算中应将对称部分除去不计。,5.机构中对运动不起独立作用的对称部分，将产生虚约束。,23机械系统具有确