平面机构运动简图与自由度ppt课件

1、第第1 1章章 平面机构的自在度和速度分析平面机构的自在度和速度分析 1-1 运动副及其分类二、运动副 1、机构是由许多构件组成的，机构的每个构件都以一定方式与某些构件相互衔接，这种衔接不是固定衔接，而是能产生一定相对运动的衔接。使两构件直接接触并能产生一定方式的相对运动的衔接称为运动副平面运动副：低副面接触高副点、线接触转动副挪动副2.分类:按照运动副元素接触方式不同一、机构可以分为平面机构和空间机构两类，平面机构运用最广泛。低副 两构件以面接触而构成的运动副。按照构件之间的运动方式不同又分为 2-1 2-1 运动副及其分类运动副及其分类 (2) 挪动副：只允许两构件作相对挪动。(1) 转动

2、副：只允许两构件作相对转动。 有时候也称为铰链转动副12转动副12挪动副12高副高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。两构件以点或线接触而构成的运动副。齿轮副凸轮副2-1 2-1 运动副及其分类运动副及其分类 空间运动副:这些运动副两构件之间的相对运动是空间运动。螺旋副球面副2-1 2-1 运动副及其分类运动副及其分类 12 1-2 1-2平面机构运动简图平面机构运动简图 我们都知道机构是具有相对运动的构件的组合，在研讨机构运动时，为了使问题简化，可以不思索那些与运动无关的要素比如构件的外形、组成机构的零件的数目、运动副的详细构造等。 仅用简单的线条和符号表示构件和运动副，并按一定的比例定出

3、运动副的位置，这种表示机构各构件间相对位置关系的简化图形称为机构运动简图 一、机构运动简图二、运动副的表示方法二、运动副的表示方法 转动副：挪动副：平面高副： 在学习画机构运动简图之前我们先来看看运动副的表示方法(a)(b)(c)(d)(e)(f)21(g)图中a、b、c是两个构件组成转动副的表示方法,圆圈表示转动副，其圆心代表相对转动的轴线，假设组成转动副的两构件都是活动件那么用a表示，假设其中一个为机架，那么用b、c图表示，在代表机架的构件上打上阴影线。两构件组成挪动副的表示方法如图d、e、f表示，挪动副的导路必需与相对挪动的方向一致同理，图中画阴影线的表示机架两构件组成高副时在简图中该当

4、画出两构件接触处的曲线轮廓。ttnn三、构件的表示方法三、构件的表示方法(a)(b)(c)(d)d:表示假设三个转动副在一条直线上的构件a:表示参与组成两个转动副的构件，b：表示参与组成一个转动副一个挪动副的构件，C:表示参与组成三个转动副的构件，并且为了阐明三角形是一个刚性整体，经常在三角形内部打上剖面线或者在三个角打上焊接标志。凸凸轮轮传传动动(e)(f)用一对节圆表示相互啮合的齿轮齿轮传动齿轮传动图f表示凸轮其他常用零部件的表示方法可以参看国标GB446084假设假设干干1个或几个个或几个1个个机构的组成：机构的组成：机构机架原动件从动件机构机架原动件从动件四、机构中的构件分类机架机架

5、作为参考系的构件，用来支撑活动构件的构件。作为参考系的构件，用来支撑活动构件的构件。 如机床床身、车辆底盘、飞机机身。例内燃机中的气缸体如机床床身、车辆底盘、飞机机身。例内燃机中的气缸体原主动件原主动件 运动规律知的活动的构件。它的运动是运动规律知的活动的构件。它的运动是 由外界输入的又称输入构件。例如：内燃机中的活塞由外界输入的又称输入构件。例如：内燃机中的活塞 从动件从动件 机构中随着原动件运动而运动的其他活动构件。其中输出预期机构中随着原动件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，其他从动件那么起着传送运动的作用。运动的从动件称为输出构件，其他从动件那么起着传送

6、运动的作用。例如内燃机中的连杆和曲轴都是从动件。由于该机构的功用就是将直线运动变换为定轴转动，所以连杆是传送运动的从动件，曲轴是输出构件机构中必定有一个构件被相对看成是固定构件，例如气缸体虽然跟随骑车运动，但是在研讨发动机内部运动时，依然把气缸体视为固定构件，在活动构件中，必需有一个或机构原动件，其他的都是从动件。五、绘制机构运动简图五、绘制机构运动简图举例：绘制破碎机的机构运动简图。举例：绘制破碎机的机构运动简图。绘制步骤1、分析绘制机械的构造和动作原理，弄清楚构件数目(编号分清楚机架、原动件和从动件；2、从原动件开场，按照运动传送顺序，仔细分析各构件相对运动的性质，确定各运动副的类 型、数

7、目；3、合理选择视图平面；4、按合理的比例绘制运动简图。 例题1 绘制如下图的颚式破碎机主体机构的运动简图2-22-2平面机构运动简图平面机构运动简图 DCBA1432绘制图示鳄式破碎机的运动简图。绘制图示鳄式破碎机的运动简图。2341绘制图示偏心泵的运动简图绘制图示偏心泵的运动简图偏心泵偏心泵143211、察看该机构，分析发现泵体是机架，原动件为偏心轮2，偏心轮起着曲柄的作用，连杆3和转块4是从动件。偏心轮2相对机架1绕O点回转，并经过转动副联接带动连杆3运动，连杆3既有往复挪动又有相对转动，转块4相对机架做往复转动。经过分析可知该机构共有3个活动构件和4个低副3个转动副、1个挪动副；2、根

8、据该机构的运动情况，可选择其运动平面(垂直于偏心轮轴线的平面)作为投影面3、根据机构的运动尺寸,确定各运动副之间的相对位置；然后用简单的线条和规定的简图符号绘制出机构运动简图，4、从机构运动简图可知：活动构件数，低副数，高副数，故机构自在度 ，而该机构只需一个原动件，与机构的自在度数一样，所以该机构具有确定的运动。 1 13 3 平面机构的自在度平面机构的自在度一、机构具有确定运动的条件一、机构具有确定运动的条件S3123假设给定一个独立运动的参数，比如构件假设给定一个独立运动的参数，比如构件1 1的角的角运动规律运动规律11t t ，其他构件，其他构件2 2、3 3的运动就完的运动就完全确定

9、了。全确定了。 假设也只给定一个独立运动参数，比如构件假设也只给定一个独立运动参数，比如构件1 1的角运动规的角运动规律律11t t, ,此时构件此时构件2 2、3 3、4 4的运动并不能独一确定。例的运动并不能独一确定。例如如 但是，假设再给定另一个独立运动的参数，如构件但是，假设再给定另一个独立运动的参数，如构件4 4的角的角运动规律运动规律44t t ，该机构的各个构件的运动规律就完，该机构的各个构件的运动规律就完全确定了，也就是说：该机构需求两个独立运动的参数全确定了，也就是说：该机构需求两个独立运动的参数 。44123411定义：把机构具有确定运动时所必需给定的定义：把机构具有确定运

10、动时所必需给定的 独立运动参数的数目称为机构的自在度独立运动参数的数目称为机构的自在度 其数目常用其数目常用F F表示。表示。原动件机构中能独立运动的构件。原动件机构中能独立运动的构件。一个原动件只能提供一个独立运动的参一个原动件只能提供一个独立运动的参数数机构具有确定运动的条件为：机构具有确定运动的条件为：原动件数目机构的自在度原动件数目机构的自在度原动件数目原动件数目 F， 机构破坏机构破坏原动件数目原动件数目 F ，机构运动不确定，机构运动不确定二、二、 平面机构自在度的计算公式平面机构自在度的计算公式一个做平面运动的自在构件具一个做平面运动的自在构件具有三个自在度，因此，平面机有三个自

11、在度，因此，平面机构的每个活动构件，在未用运构的每个活动构件，在未用运动副联接之前，都有三个自在动副联接之前，都有三个自在度，即沿着度，即沿着X轴和轴和Y轴挪动，以轴挪动，以及在及在XOY平面内转动平面内转动当构件组成运动副之后，它们当构件组成运动副之后，它们的相对运动就会遭到约束，自的相对运动就会遭到约束，自在度就会随之减少不同种类的在度就会随之减少不同种类的运动副引入的约束不同，所保运动副引入的约束不同，所保管的自在度也不同管的自在度也不同 1、低副、低副2转动副转动副1挪动副挪动副约束了沿一个轴方向的挪动约束了沿一个轴方向的挪动和在平面内转动两个自在度，和在平面内转动两个自在度，只保管沿

12、另一个轴方向挪动只保管沿另一个轴方向挪动的自在度。的自在度。约束了沿两个轴挪动约束了沿两个轴挪动的自在度，只保管一的自在度，只保管一个转动的自在度。个转动的自在度。2、 高副高副只约束了沿接触处公法线只约束了沿接触处公法线n-n方向挪动的自在度，方向挪动的自在度，保管绕接触处的转动和沿接触处公切线保管绕接触处的转动和沿接触处公切线t-t方向挪方向挪动的两个自在度。动的两个自在度。结论：在平面机构中，结论：在平面机构中，每个低副引入两个约每个低副引入两个约束，使机构失去两个自束，使机构失去两个自在度；每个高副引入在度；每个高副引入一个约束，使机构失去一个约束，使机构失去一个自在度。一个自在度。二

13、机构的自在度数，用二机构的自在度数，用F表示：表示： 机构自在度机构自在度F F取决于活动构件的数目以及取决于活动构件的数目以及运动副的性质高副或低副和数目运动副的性质高副或低副和数目 。F=3n-2PL-PH 例例1：计算图示凸轮机构的自在度。：计算图示凸轮机构的自在度。解：活动构件数解：活动构件数n= 2低副数低副数PL=2F=3n 2PL PH =32 221 =1高副数高副数PH= 1123例例2：计算活塞泵的自在度。：计算活塞泵的自在度。解：活动构件数解：活动构件数n=4低副数低副数PL=5F=3n 2PL PH =34 251 =1高副数高副数PH=1机构的自在度与原动件数相等。

14、三、计算平面机构自在度的本卷须知1复合铰链- 两个以上构件同时在一处用转动副相联接，就构成复合铰链 结论：当由结论：当由K K个构件组成复合铰链个构件组成复合铰链时，那么该当组成时，那么该当组成K-1K-1个共轴个共轴线转动副。线转动副。 计算图示圆盘锯机构的自在度。计算图示圆盘锯机构的自在度。解：活动构件数解：活动构件数n=7低副数低副数PL=10F=3n 2PL PH =37 2100 =1可以证明：可以证明：F点的轨迹为不断线。点的轨迹为不断线。12345678ABCDEF圆盘锯机构圆盘锯机构2部分自在度部分自在度- 机构中常出现一种与输出构件运动无关的自在度结论：在计结论：在计算机构自在算机构自在度时，部分度时，部分自在度应预自在度应预先排除。先排除。 3虚约束虚约束 -在运动副引入的约束中，有些约束对机构自在度的影响是反复的，对机构运动不起任何限制造用的。这些对机构运动不起限制造用的反复约束称为虚约束或者消极约束。1两个构件之间组成多个导路平 行或重合的挪动副时，只需一个挪动副起作用，其他都是虚约束。 内燃机内燃机65438712910内燃机中的顶杆8与缸体之间就组成两个导路平行的挪动副，那么其中一个就是虚约束。3机构中对传送运动不起独立作用的对称部分，也为虚约束。 结论：在计算平面机构自在度时，必需思索能否存在结论：在计算平面机构自在度时，必