东北石油大学机械设计基础第1章-平面机构的自由度及速度分析

机械科学与工程学院,第一章平面机构的自由度,平面机构：机构中各构件都在同一平面内或在相互平行的平面内运动。主要内容：1机构的组成原理机构由确定运动的条件；2机构运动简图测绘；,1-1运动副及其分类,运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接。机构是由构件通过运动副联接构成的。,1低副,一、运动副分类,运动副,低副：两构件通过面接触构成,高副：两构件通过点或线接触构成,2高副,回转幅,移动副,齿轮高副,点接触高副,线接触高副,空间运动副：,球面副、螺旋副,一、运动简图,定义：表明机构中各构件间相对运动关系的简化图形。是用构件和运动副的代表符号按一定的比例关系绘制。,1-2平面机构运动简图,二、运动简图的绘制,1、运动副的代表符号,1-2平面机构运动简图,2、构件的代表符号一般用运动副之间的连接线表示。,高副运动简图,3、简图绘制方法,构件分为三类：,1固定构件（机架）：支撑活动构件（运动构件）的构件；2原动件（主动件）：运动规律已知的活动构件；3从动件：机构中随原动件运动而运动的其它构件。,1确定比例尺；2选择合适的投影面；3分析传动原理，查出构件数目、运动副的种类及数目；4从原动件开始，按传动顺序画出运动简图；5将各构件从原动件起顺序编号，标出原动件转向。,颚式粉碎机机构简图绘制举例,机构简图绘制练习,1-3平面机构的自由度,一、平面机构自由度计算公式,运动副对构件的约束,构件的自由度：构件独立运动的数目平面运动的构件有3个独立运动，即有3个自由度。,1低副对构件产生两个方向的约束，保留一个自由度；2高副对构件产生一个约束，保留2个自由度。,机构的自由度：机构具有的独立运动数目,平面机构自由度的计算,n机构中活动构件数Pl机构中的低副数Ph机构中的低副数,机构具有确定运动的条件,五杆机构,机构具有确定运动的条件,有确定运动的机构,机构具有确定运动的条件：机构的自由度数目必须大于零且等于原动件的数目。,二、计算平面机构自由度的注意事项,1复合铰链,复合铰链：两个以上的构件同时在一处以回转副相联接。如果共有m个构件构成了复合铰链则实际的铰链副数量为：m-1,2局部自由度,局部自由度：对整个机构的运动传递不产生影响的自由度。计算机构自由度时应去掉局部自由度。,二、计算平面机构自由度的注意事项,3虚约束,虚约束：对机构的运动不起独立限制作用的约束。属于机构中引入的功能相同的约束。,例如钻井泵机构,虚约束主要有四种情况：,（1）两构件在多处构成移动副，且移动方向是一致的或相互平行的；（2）两构件在多处构成回转副，且转动轴线重合；（3）机构中对传递运动不起独立作用的对称部分引入的约束；,二、计算平面机构自由度的注意事项,3虚约束,（4）如果两构件在联接点处拆开，而联接件与被联接件在联接点处的轨迹重合，则该联接将引入一个虚约束。例如平行四边形机构,对称支撑,二、计算平面机构自由度的注意事项,含有虚约束的机构自由度计算：去掉产生虚约束的构件，然后再计算机构的自由度。,例题2：计算图示机构的自由度，并分析机构中的复合铰链、局部自由度及虚约束。其中构件AB,EF,CD相互平行且相等。,计算自由度练习,计算图示机构的自由度，指出所有的虚约束,O2A是否与AC为一体？当凸