机构自由实用PPT课件PPT课件

1、1、平面机构自由度的计算、平面机构自由度的计算2、计算平面机构自由度的注意事项、计算平面机构自由度的注意事项3、平面机构具有确定运动的条件、平面机构具有确定运动的条件本章要点第1页/共55页11 运动副及其分类 机构中两构件直接接触的可动机构中两构件直接接触的可动联接。联接。（既保持直接接触，又能产生一定的（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动）相对运动） 相对于参考系构件所具有的相对于参考系构件所具有的独立运动数目。一个作平面运动的自由构件具独立运动数目。一个作平面运动的自由构件具有有三个三个自由度。自由度。一、构件自由度：二、运动副：三、运动副分类：第2页/共55页两构件通过点或线接触的

2、运动副。如齿轮副、凸轮副。运动副的分类运动副的分类根据运动副的接触形式，运动副分为两类：1）低副：2）高副：两构件通过面接触组成的运动副。如转动副、移动副。除平面副之外，机构中还存在空间运动副。如球面副、螺旋副。第3页/共55页OxySASASA自自由由度度 一个作平面运动的自由构件具有几个自由度:三个第4页/共55页运动副运动副 构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自由度减少。活塞与气缸的联结。两个传动齿轮间的联结。连杆与曲柄的联结（既保持直接接触，又能（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动）产生一定的相对运动）第5页/共55页运动副的约束运动副的约束约束：两构件用运动副联接后，彼此的相

3、对运动受到某些限制。第6页/共55页12转转 动动 副副 组成运动副的组成运动副的 两构件只能在一个两构件只能在一个平面内相对转动。平面内相对转动。低副引入两个约束！第7页/共55页12移移 动动 副副 组成运动副的组成运动副的 两构件只能沿某一两构件只能沿某一轴线相对移动。轴线相对移动。低副引入两个约束！第8页/共55页齿齿 轮轮 副副高副引入一个约束！ 沿接触处切线 t t方向的相对运动和在平面内的相对转动第9页/共55页凸凸 轮轮 副副高副引入一个约束！第10页/共55页球面球面 副副第11页/共55页螺旋副螺旋副第12页/共55页12 平面机构运动简图 用简单线条和符号来表示构件和运动

4、副，并按一定的比例定出各运动副的相对位置，这种说明机构各构件间相对运动关系的简化图形称为机构运动简图。 一、机构运动简图二、运动副的表示方法（代号） 第13页/共55页1、转动副： 一般用小圆圈“ ”表示，其圆心表示两构件相对转动的中心。1211221122第14页/共55页2、移动副： 一般用 “ ”和“ ”表示，矩形框的长边和直线表示移动导路或其中心线的位置。121121211221221121211221211212112212211212112212112121122122112121122121121211221221121211221211212112212211212112212

5、112121122122112121122第15页/共55页3、高副 ： 画出两构件接触处的曲线轮廓（齿轮除外：可用两节圆表示）。齿轮机构第16页/共55页三、构件的表示与分类 1、构件的表示 杆、轴类构件 固定构件 同一构件 第17页/共55页两运动副构件 三运动副构件 第18页/共55页2、构件的分类 机构中的构件可分三类： 1）固定构件（机架） ： 用来支承其他活动构件（运动构件）的构件。2）原动件（主动件）（或输入构件）： 是运动规律已知的活动构件。3）从动件 ： 是机构中随着原动件的运动而运动的其余活动构件。其中输出预期运动的从动件称为输出构件，其他从动件则起传递运动的作用。第19页

6、/共55页原动件（主动件）机架 任何一个机构中，必有一个构件被相对地看作固定构件从动件A AB BC CD D输出构件输入构件从动件第20页/共55页四、机构运动简图的绘制步骤 1、分析机构（1）找出构件总数，定出原动件,判断各构件的运动性质 (移动、转动)（2）定出运动副的个数，各运动副的类型（移动副、转动 副、高副）2、适当选择投影面 一般选择与多数构件的运动平面相平行的面作为投影面。第21页/共55页3、选择适当的比例尺，绘制机构运动简图 选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出各运动副之间的相对位置，用构件和运动副的规定符号绘制机构的运动简图。4、标出原动件，给各构件标上代号一般原动件

7、标号为1，机架为最后标号。 注意以下简图的区别： 第22页/共55页例1-1绘制图1-8a 所示颚式破碎机的结构运动简图。第23页/共55页例1-2 绘制图19所示活塞泵机构的机构运动简图，第24页/共55页 习题1-1至1-4解 机构运动简图如下图所示。 图 1.11 题1-1解图 第25页/共55页 图1.12 题1-2解图 第26页/共55页 图1.13 题1-3解图 第27页/共55页 图1.14 题1-4解图 第28页/共55页13 13 平面机构的自由度一、平面机构自由度计算公式转动副1、运动副和约束运动副低副高副移动副约束两个移动自由度约束一个移动及转动自由度每个低副引入两个约束

8、，失去两个自由度。只约束沿接触处法线方向移动自由度每个高副引入1个约束，失去1个自由度。第29页/共55页2、自由度计算公式（设K个构件，PL个低副，PH个高副）活动构件数n为:机构自由度F为:未加运动副之前加运动副之后n=K1自由度总数为: 3nPHF=3n 2PL自由度计算举例自由度计算举例第30页/共55页F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H = =F =F =n =n =P PL L= =n =n =P Pl l = =343 33 3 2 24 4= = 1452 25 53 34 4= = 2 2第31页/共55页205243F 原动件数原动件数 机构自由度数，机构自

9、由度数，将杆将杆2 2拉断。拉断。 1234ABCD104233XFX第33页/共55页006243F 机构自由度等于机构自由度等于零时，各构件间不可零时，各构件间不可能产生相对运动。能产生相对运动。12345机构具有确定运动的条件是：机构具有确定运动的条件是：（1 1）机构自由度）机构自由度 F0F0，（2 2）机构自由度）机构自由度 F F等于原动件数。等于原动件数。第34页/共55页二、计算平面机构自由度的注意事项1、复合铰链 两个以上的构件同时在一处用转动副相联结就构成复合铰链。 由K个构件组成的复合铰链应含有( (K- -1)个转动副。例题1第35页/共55页例题1 计算原盘锯主体机

10、构的自由度12345678解 机构中活动构件有n 7低副有低副有PL110F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H = = 3 3 2 2= =7 710101 1动画第36页/共55页第37页/共55页2、局部自由度 在机构中常会出现一种与输出构件运动无关的自由度，称局部自由度（或多余自由度）。计算机构自由度时应予排除。例题2第38页/共55页例题2 计算滚子从动件凸轮机构的自由度ABC321F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H= = 3 3 2 2= =2 22 21 1n 2PL 2PH 1 1 1ABC4213第39页/共55页3、虚约束 在机构中与其他运动副作

11、用重复，而对构件间的相对运动不起独立限制作用的约束。AMBN1O3OAMB2314NO3O1第40页/共55页计算机构自由度时处理办法： 将具有虚约束运动副的构件连同它所带入的与机构运动无关的运动副一并不计。AMBN1O3O12345F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H = = 3 3 2 2= =3 34 41 1例题3 计算机构的自由度第41页/共55页（1 1）两构件构成多个移动副且导路互相平行平面机构的虚约束常出现于下列情况：第42页/共55页（2 2）两构件组成若干个轴线互相重合的转动副, 只有一个转动副起作用。如：两个轴承支持一根轴只能看作一个转动副。第43页/共55

12、页（3 3）机构中传递运动不起独立作用的对称部分存在虚约束。 增加一个齿轮，使机构增加一个虚约束。（增加三个自由度，组成一个转动副和两个高副）第44页/共55页例题4 计算机构的自由度1234F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H = = 3 3 2 2= =3 33 31 1 2 2例题第45页/共55页出现虚约束的场合： 4.两构件联接前后，联接点的轨迹重合，如平行四边形机构，火车轮椭圆仪等。(需要证明)第46页/共55页5. 机构运动时，如果两构件上两点间的距离始终保持不变，将此两点用构件和运动副连接则会带进虚约束。 第47页/共55页6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。如等宽凸轮W注意：法线不重合时，变成实际约束！AAn1n1n2n2n1n1n2n2AA第48页/共55页虚约束的作用：改善构件的受力情况，如多个行星轮。增加机构的刚度，如轴与轴承、机床导轨。使机构运动顺利，避免运动不确定，如车轮。注意：各种出现虚约束的场合都是有条件的 !第49页/共55页例题5 计算图示机构自由度。 12345678910F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H3 32 2= =9 912121 12 2= =第50页/共55页例题6 计算图示机构自由度。 134567829F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H3 32 2= =8 811111 1