第2章 机构运动简图幻灯片.ppt

平面机构：所有构件都在同一平面内或平行平面内运动，否则为空间机构,第二章平面机构的运动简图和自由度,1,第一节平面机构的运动简图,机构运动简图：构件的外形不影响机构的运动，用简单的线条和符号来代表构件和构件间的连接，绘制的简单图形。,作用：设计阶段检查机器的运动情况、受力情况,2,第一节平面机构的运动简图,一运动副,：两构件直接接触形成的可动连接。,：运动副中两构件的相对运动为平面运动。,平面运动副,空间运动副,动颚与轴,球面副、螺母与螺杆,低副,高副,平面运动副,：两构件通过面接触,转动副,移动副,：用小圆表示,：用矩形表示,平面机构中均为平面运动副,3,低副,高副,平面运动副,：两构件通过点、线接触，如齿轮、凸轮,用图形符号表示高副时，一般需把两构件在接触点处的曲线轮廓画出(图a)，但对于齿轮机构，习惯上只画出两齿轮的节圆(见表1-1)。,：两构件通过面接触,4,按给定已知运动规律独立运动的构件；,二、构件的分类及其表示符号,机架,原动件主动件,从动件,机构中的固定构件；,机构中其余活动构件,常在其上给出表示其运动形式的箭头。,1.构件的分类,支撑活动件，只有一个,一般机构有一个,5,JX1A,2、构件的表示符号,表示构件的常用图形符号,撇开外形，仅把与运动有关的尺寸用简单的线条表示出来,机架,两副构件,三副构件,注：涂黑是焊缝标记，表示的是一个构件,注：涂剖面线表示的是一个构件,注：绕过转动副的圆弧相连直线表示的是一个构件,先画运动副，再连线,板状,杆状,注：阴影线表示固定,偏心轮机构,6,JX1A,三、机构的运动简图,用构件和运动副的特定图形符号按比例绘制的表示各构件间的相对运动关系的简单图形,7,JX1A,三、机构的运动简图,绘制步骤（以液压泵为例）,1、分析构件数目和运动副的类型及数目（4个构件、3个转动副和1个移动副）,2、选择构件运动的平面作绘图平面,3、确定比例尺,4、按比例确定各运动副的位置，用规定符号表示各构件和运动副,5、给各构件和运动副编号，并在原动件上用箭头表示其运动形式和方向,工作原理,8,9,10,第二节平面机构的自由度,要使机构具有确定的运动，需满足一定的条件，此条件就是有关自由度的问题,一个作平面运动的自由构件具有,3个自由度,一、平面机构的自由度F,低副限制2个自由度,两个构件形成运动副之前有3个相对运动,高副限制1个自由度（公法线方向的相对移动）,自由度：构件具有独立运动的数目,11,第二节平面机构的自由度,要使机构具有确定的运动，需满足一定的条件，此条件就是有关自由度的问题,一个平面机构由N个构件组成,活动构件数n=N-1,则平面机构的自由度计算公式为：,F3n2pLpH,n为机构的活动构件数目；,pL为机构的低副数目；,pH为机构的高副数目。,一、平面机构的自由度,F3n2pLpH,n3,pL=4,pH=0,=3*3-2*4-0,=1,12,1、自由度计算举例,2）铰链四杆机构,33,24,0,1,3）铰链五杆机构,F3n2pLpH,34,250,2,二、机构具有确定运动的条件,F3n2pLpH,1）三角架,32,23,0,0,F3n2pLpH,n2,pL=3,pH=0,n3,pL=4,pH=0,n4,pL=5,pH=0,超静定桁架,刚性桁架,13,如果原动件数F,则机构的运动不确定；,则会导致机构最薄弱环节的损坏。,F=1,F=2,如果原动件数=F,则机构的运动确定；,14,机构具有确定运动的条件,2、机构原动件数目应等于机构的自由度的数目。,1、机构的自由度F0。,15,三、计算平面机构自由度时应注意的问题,由K个构件组成的复合铰链，共有(K-1)个转动副。,1.复合铰链,A点，由两个以上构件在同一轴线上组成的转动副,：是指机构中不影响其他构件运动的独立运动。,2.局部自由度,33,23,1,2,F3n2pLpH,图中，滚子绕其轴线的转动为一个局部自由度。,在计算机构自由度时，认为将滚子和从动件焊成一体，如右图,F3n2pLpH,故机构的自由度为：,=32,22,1,1,1个原动件小于自由度2，无确定运动,高副中为减少磨损，借助滚子将滑动摩擦变滚动摩擦，滚子中心与其它构件组成的转动副,16,3.虚约束,虚约束常出现在下列场合：,3）两构件之间构成多个导路平行的移动副；,2）两构件之间构成多个转动轴线重合的转动副；,计算自由度时，应将引入虚约束的构件和运动副去掉。,：对构件的运动不产生实际约束效果的重复约束,例平行四边形机构,F3n2pLpH,34,F3n2pLpH,332401,三、计算平面机构自由度时应注意的问题,26,0,0,虚约束！,1）平行四边形结构,17,在输入件和输出件间用多组完全相同的结构传递运动时，只有一组起独立传递运动的作用，其余为虚约束。,虚约束常出现在下列场合：,3）两构件之间构成多个导路平行的移动副；,2）两构件之间构成多个转动轴线重合的转动副；,4）机构中对传递运动不起独立作用的对称部分,1）平行四边形结构,5）两构件多点接触形成平面高副，,若接触点的公法线彼此重合，按一个高副计算,18,虚约束的作用改善构件的受力情况，分担载荷或平衡惯性力，如:多个行星轮。增加结构刚度，如:轴与轴承、机床导轨。提高运动可靠性和工作的稳定性，如:机车车轮联动机构。,注意：机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变成实际有效的约束，从而使机构不能运动，因此要保证加工精度。,19,【例】求图示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度、虚约束等特殊情况时，请一一指出，并判断此机构是否具有确定的运动。,复合铰链,局部自由度,虚约束,C:,M和N、E和F:,G:,20,1、运动副的定义和分类,运动副：由两构件直接接触形成的可动联接,分类：高副(点或线接触的运动副)和低副(面接触的运动副),2、能绘制机构运动简图,3、重点掌握平面机构的自由度计算及注意事项，明确复合铰链、局部自由度、虚约束等,1）平面机构自由度的计算公式：,2）复合铰链：在一处形成两个以上的转动副，这点则构