机械设计第1章机构自由度ppt课件

1、第一章第一章 平面机构的自在平面机构的自在度和速度分析度和速度分析1、平面机构自在度的计算、平面机构自在度的计算2、计算平面机构自在度的本卷须知、计算平面机构自在度的本卷须知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本章要点11 运动副及其分类运动副及其分类 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。既坚持直接接触，又能产生一定的联接。既坚持直接接触，又能产生一定的相对运动相对运动P5P5 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在构件具独立运动数目。一个作平面运动的自在构件具有三个自在度。有三个自在度。P5P5一

2、、构件自在度：一、构件自在度：二、运动副：二、运动副：三、运动副分类：三、运动副分类：两构件经过点或线接触的运动副。两构件经过点或线接触的运动副。如齿轮副、凸轮副。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方式，运动副分为两类：根据运动副的接触方式，运动副分为两类：1低副：低副：2高副：高副：两构件经过面接触组成的运动副。两构件经过面接触组成的运动副。如转动副、挪动副。如转动副、挪动副。除平面副之外，机构中还存在空间运动副。除平面副之外，机构中还存在空间运动副。如球面副、螺旋副。如球面副、螺旋副。OxySASASA自自在在度度 一个作平面运动的自在构件一个作平面运动的自在构件具

3、有几个自在度具有几个自在度:三个三个运动副运动副 构件组成运动副后，构件组成运动副后，其独立运动遭到约束，自其独立运动遭到约束，自在度减少。在度减少。活塞与气缸的结合。活塞与气缸的结合。两个传动齿轮间的结合。两个传动齿轮间的结合。连杆与曲柄的结合连杆与曲柄的结合既坚持直接接触，又能既坚持直接接触，又能产生一定的相对运动产生一定的相对运动运动副的约束约束：两构件用运动副联接后，彼此的约束：两构件用运动副联接后，彼此的相对运动遭到某些限制。相对运动遭到某些限制。12转转 动动 副副 组成运动副的组成运动副的 两构件只能在一个平两构件只能在一个平面内相对转动。面内相对转动。低副引入两个约束！低副引入

4、两个约束！12移 动 副 组成运动副的组成运动副的 两构件只能沿某一轴两构件只能沿某一轴线相对挪动。线相对挪动。低低副副引引入入两两个个约约束！束！齿 轮 副高副引入一个约束！高副引入一个约束！ 沿接触处切线沿接触处切线 t t方向的相对运动方向的相对运动和在平面内的相对和在平面内的相对转动转动凸凸 轮轮 副副高副引入一个约束！高副引入一个约束！球面球面 副副螺旋副螺旋副12 平面机构运动简图平面机构运动简图 用简单线条和符号来表示构件和运动用简单线条和符号来表示构件和运动副，并按一定的比例定出各运动副的相对副，并按一定的比例定出各运动副的相对位置，这种阐明机构各构件间相对运动关位置，这种阐明

5、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。系的简化图形称为机构运动简图。 一、机构运动简图一、机构运动简图 (P7)二、运动副的表示方法代号二、运动副的表示方法代号 1、转动副：、转动副： 普通用小圆圈普通用小圆圈“ 表示，其圆心表示两构件表示，其圆心表示两构件相对转动的中心。相对转动的中心。12112211222、挪动副：、挪动副： 普通用普通用 “ 和和“ 表示，矩形框的长边表示，矩形框的长边和直线表示挪动导路或其中心线的位置。和直线表示挪动导路或其中心线的位置。12112121122122112121122121121211221221121211221211212112212

6、21121211221211212112212211212112212112121122122112121122121121211221221121211223、高副、高副 ： 画出两构件接触处的曲线轮廓齿轮除外：可用画出两构件接触处的曲线轮廓齿轮除外：可用两节圆表示。两节圆表示。齿轮机构三、构件的表示与分类三、构件的表示与分类 1、构件的表示、构件的表示 杆、轴类构件杆、轴类构件 固定构件固定构件 同一构件同一构件 两运动副构件两运动副构件 三运动副构件三运动副构件 2、构件的分类、构件的分类 机构中的构件可分三类：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

7、件。2原动件自动件或输入构件： 是运动规律知的活动构件。3从动件 ： 是机构中随着原动件的运动而运动的其他活动构件。其中输出预期运动的从动件称为输出构件，其他从动件那么起传送运动的作用。原动件自动件原动件自动件机架机架 任何一个机构任何一个机构中，必有一个构件中，必有一个构件被相对地看作固定被相对地看作固定构件构件从动件从动件A AB BC CD D输出构件输出构件输入构件输入构件从动件从动件四、机构运动简图的绘制步骤四、机构运动简图的绘制步骤 1、分析机构、分析机构1找出构件总数，定出原动件找出构件总数，定出原动件,判别各构件的运动性质判别各构件的运动性质 (挪动、转动挪动、转动)2定出运动

8、副的个数，各运动副的类型挪动副、转动定出运动副的个数，各运动副的类型挪动副、转动 副、高副副、高副2、适中选择投影面、适中选择投影面 普通选择与多数构件的运动平面相平行的面普通选择与多数构件的运动平面相平行的面作为投影面。作为投影面。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，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。动简图。4、标出原动件，给各构件标上代号、标出原动件，给各构件标上代号普通原动件标

9、号为普通原动件标号为1，机架为最后标号。，机架为最后标号。 留意以下简图的区别：留意以下简图的区别： 例例1：圆盘：圆盘1套在滑块套在滑块2孔内，滑块孔内，滑块2在圆盘在圆盘3的槽的槽中滑动，圆盘中滑动，圆盘3相对于机架相对于机架4转动。转动。23141233ABAB4413 13 平面机构的自在度平面机构的自在度一、平面机构自在度计算公式转动副转动副1、运动副和约束、运动副和约束运运动动副副低副低副高副高副挪动副挪动副约束两个挪动约束两个挪动自在度自在度约束一个挪动及约束一个挪动及转动自在度转动自在度每个低副引入两每个低副引入两个约束，失去两个约束，失去两个自在度。个自在度。只约束沿接触处法

10、线方向挪动自在度只约束沿接触处法线方向挪动自在度每个高副引入每个高副引入1个约束，失去个约束，失去1个自在度。个自在度。2、自在度计算公式、自在度计算公式设平面机构共有设平面机构共有K个构件，个构件，PL个低副，个低副，PH个高副个高副活动构件数活动构件数n为为:机构自在度机构自在度F为为:未加运动副之前未加运动副之前加运动副之后加运动副之后n=K1自在度总数为自在度总数为: 3nPHF=3n2PL自在度计算举例自在度计算举例F = 3n2PLPHF = 3n2PLPH = =F =F =n =n =PLPL= =n =n =PL PL = =343 33 3224 4 = 1= 145225

11、 53 34 4= 2= 2205243F 原动件数原动件数 机构自在度数，机构自在度数，将杆将杆2 2拉断。拉断。 1234ABCD104233XFX006243F 机构自在度等于机构自在度等于零时，各构件间不能零时，各构件间不能够产生相对运动。够产生相对运动。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机构自在度机构自在度 F0F0，2 2机构自在度机构自在度 F F等于原动件数。等于原动件数。二、计算平面机构自在度的本卷须知1、复合铰链、复合铰链 两个以上的构件同时在一处用转动副相结合就构两个以上的构件同时在一处用转动副相结合就构成复合铰链。成复合铰链。 由由K个

12、构件组成的复合铰链应含有个构件组成的复合铰链应含有(K-1)个转动副。个转动副。例题例题1例题例题1 计算原盘锯主体机构的自在度计算原盘锯主体机构的自在度12345678解解 机构中活动构件有机构中活动构件有n 7低副有低副有PL110F = 3n2PLPHF = 3n2PLPH = = 3 3 2 2= =7 710101 1动画动画2、部分自在度、部分自在度 在机构中常会出现一种与输出构件运动无关的自在机构中常会出现一种与输出构件运动无关的自在度，称部分自在度或多余自在度。计算机构自在度，称部分自在度或多余自在度。计算机构自在度时应予排除。在度时应予排除。例题例题2例题例题2 计算滚子从动

13、件凸轮机构的自在度计算滚子从动件凸轮机构的自在度ABC321F = 3n2PLPH=F = 3n2PLPH=3 3 2 2= =2 22 21 1n 2PL2PH1 1 1ABC42133、虚约束、虚约束 在机构中与其他运动副作用反复，而对构件间的在机构中与其他运动副作用反复，而对构件间的相对运动不起独立限制造用的约束。相对运动不起独立限制造用的约束。AMBN1O3OAMB2314NO3O1计算机构自在度时处置方法：计算机构自在度时处置方法： 将具有虚约束运动副的构件连同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它所带入的与机构运动无关的运动副一并不计。一并不计。AMBN1O

14、3O12345F = 3n2PLPHF = 3n2PLPH = = 3 3 2 2= =3 34 41 1例题例题3 计算机构的自在度计算机构的自在度1 1两构件构成多个挪动副且导路相互平行两构件构成多个挪动副且导路相互平行平面机构的虚约束常出现于以下情况：平面机构的虚约束常出现于以下情况：2 2两构件组成假设干个轴线相互重合的转动副两构件组成假设干个轴线相互重合的转动副, , 只需一个转动副起作用。只需一个转动副起作用。如：两个轴承支持一根轴只能看作一个转动副。如：两个轴承支持一根轴只能看作一个转动副。3 3机构中传送运动不起独立作用的对称部分存机构中传送运动不起独立作用的对称部分存在虚约束。在虚约束。 添加一个齿轮，使机构添加一个虚约束。添加添加一个齿轮，使机构添加一个虚约束。添加三个自在度，组成一个转动副和两个高副三个自在度，组成一个转动副和两个高副例题例题4 计算机构的自在度计算机构的自在