平面机构的运动简图及自由度ppt课件

1、 第2章 平面机构的运动简图 及自在度2.1 机构的组成2.2 平面机构的运动简图2.3 平面机构自在度本章知识导读本章知识导读 1. 1.主要内容主要内容 机构的组成及运动特点，平面机构运动简机构的组成及运动特点，平面机构运动简图的绘制以及机构自在度的计算。图的绘制以及机构自在度的计算。 2.2.重点、难点提示重点、难点提示 平面机构运动简图的绘制以及机构自在度平面机构运动简图的绘制以及机构自在度的计算。的计算。2.1 2.1 机构的组成机构的组成构件与运动构件与运动副副凸轮机构凸轮机构连杆机构连杆机构齿轮机构齿轮机构2.1 2.1 机构的组成机构的组成构件与运动构件与运动副副 2.1.1

2、运动副 1.运动副的概念 两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的衔接称为运动副。 两构件只能在同一平面内做相对运动的运动副称为平面运动副。 (1)低副 两构件构成面与面接触的运动副称为低副，又分转动副和挪动副。 图图2-1 2-1 平面低副平面低副 2.平面运动副的分类 按两构件间接触性质不同，平面运动副通常可分为低副和高副。2.1.1 2.1.1 运动副运动副 (2) (2)高副高副 两构件以点或线的方式相接触而组成的运动两构件以点或线的方式相接触而组成的运动副称为高副。副称为高副。平面高副平面高副2.1.1 2.1.1 运动副运动副2.1.2 2.1.2 构件构件 机构中的构件有三类：1

3、、机架：固定不动的构件(或固定构件)2、原动件：按给定的运动规律独立运动的构3、从动件：机构中其他活动构件。 2.1.2 2.1.2 构件构件1.1.具有转动副元素的杆状构件具有转动副元素的杆状构件杆状构件具有转动副元素的杆状构件杆状构件具有转动副元素的杆状构件2.1.2 2.1.2 构件构件 设计时为了保证杆件受力时具有足够的强度和刚度，其截面外形可以设计成不同方式杆状构。 杆状构件截面外形杆状构件截面外形2.1.2 2.1.2 构件构件 2.具有挪动副元素和转动副元素的构件 单缸内燃机单缸内燃机n构件的构造及其表示 23412.1.3.构件和运动副的表示方法表构件和运动副的表示方法表2-1

4、n转动副的表示 11112222(a)(b)(c)(d)运动副的表示n挪动副的表示 n具有两个运动副元素的构件 (a)(b)(c)n具有三个转动副元素的构件 机架机架永久联接与转动副永久联接与转动副挪动副挪动副挪动副挪动副齿轮与轴的固定联接齿轮与轴的固定联接n高副的表示12内啮合内啮合 直齿圆柱轮机构外啮直齿圆柱轮机构外啮合合 内啮合内啮合2.2 2.2 平面机构的运动简图平面机构的运动简图 2.2.1 2.2.1 机构运动简图的概念机构运动简图的概念 阐明机构的组成和各构件间运动阐明机构的组成和各构件间运动关系的简单图形，称为机构运动简图。关系的简单图形，称为机构运动简图。 绘制机构运动简图

5、的步骤 (1) 分析机构的组成和运动。 (2) 确定运动副的类型和数量。 (3) 选择投影面。 (4) 丈量。 (5) 选择适当的比例。 l= 构件的实践长度 构件的图示长度构件的图示长度 m/mm2.2.1 2.2.1 机构运动简图的概念机构运动简图的概念 例2-1 绘制如下图的颚式破碎机主体机构的运动简图。 颚式破碎机主体机构颚式破碎机主体机构2.2.1 2.2.1 机构运动简图的概念机构运动简图的概念 例2-2 绘制如图2-5所示单缸内燃机的机构运动简图。知LAB =75mm，LBC=300mm。 单缸内燃机机构运动简图2.2.1 2.2.1 机构运动简图的概念机构运动简图的概念例 试绘

6、制内燃机的机构运动简图 图 缝纫机踏板机构 2BC1AD34不能产生运动 11给定构件1运动参数 = ( t ) 构件2、3的运动是确定的 2.3 2.3 平面机构的自在度平面机构的自在度 自在构件的自在度 1. 1.自在度自在度 运动构件相对于参考系所具有的独立运动的运动构件相对于参考系所具有的独立运动的数目，称为构件的自在度。数目，称为构件的自在度。 任一做平面运动的自在构件有三个独立的运动2.3.1 2.3.1 自在度和约束的概念自在度和约束的概念 2. 2.约束约束 当两构件组成运动副后，它们之间的某些相对运当两构件组成运动副后，它们之间的某些相对运动遭到限制，对于相对运动所加的限制称

7、为约束。动遭到限制，对于相对运动所加的限制称为约束。运动副的约束数目和约束特点取决于运动副是低副还运动副的约束数目和约束特点取决于运动副是低副还是高副。是高副。 2.3.1 2.3.1 自在度和约束的概念自在度和约束的概念低副PL : 2高副PH : 12.3.2 2.3.2 自在度的计算和机构具有自在度的计算和机构具有 确定运动的条件确定运动的条件 1.平面机构的自在度F的计算公式为 F=3n-2PL-PH 其中：机构中有PL个低副、PH个高副.计算实例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =33 - 2Pl - Ph =33 - 24 - 0=1

8、v计算实例 n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n 2Pl Ph = 35 27 0= 1解：2.平面机构具有确定运动的条件分析不能产生运动 11给定构件1运动参数 = ( t ) 构件2、3的运动是确定的 结论 自在度数 F0 机构原动件个数应等于机构的自在度数目。 原动件数自在度数，机构无确定运动 原动件数自在度数，机构在薄弱处损坏 平面机构具有确定运动的条件： 2.3.3 复合铰链、部分自在度和虚约束 普通地，k个构件构成复合铰链应具有k-1个转动副，计算自在度时应留意找出复合铰链。1.1.复合铰链复合铰链 两个以上两个以上的构件在同的构件在同一处以同轴一处以同轴线的转动

9、副线的转动副相连，称为相连，称为复合铰链。复合铰链。 2.3.3 复合铰链、部分自在度和虚约束该机构该机构n=7n=7， PL=10 PL=10， PH=0PH=0，其自在度为其自在度为 F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3 =37-27-210-0=1 10-0=1 如下图为直线机构，该机构在A、B、D、E四点均为由三个构件组成轴线重合的两个转动副，即复合铰链。 2.3.3 复合铰链、部分自在度和虚约束 2.部分自在度 部分运动并不影响其他构件的运动。这些构件所产生的这种部分运动的自在度称为部分自在度。 在计算机构自在在计算机构自在度时，部分自在度应度时，部分自在度应略去不计

10、。略去不计。 该机构的自在度为该机构的自在度为F=3n-2PL -PH F=3n-2PL -PH =3=32-22-22-1=12-1=1 2.3.3 复合铰链、部分自在度和虚约束 3. 3.虚约束虚约束 机构中与其他约束反复而对机构运动不起新的机构中与其他约束反复而对机构运动不起新的限制造用的约束，称为虚约束。计算机构自在度时，限制造用的约束，称为虚约束。计算机构自在度时，应除去不计。应除去不计。两构件组成多个运动副两构件组成多个运动副 2.3.3 复合铰链、部分自在度和虚约束 虚约束常出如今以下场所: (1)两构件间构成多个具有一样作用的运动副。 两构件在同两构件在同一轴线上组成多个一轴线

11、上组成多个转动副。计算机构转动副。计算机构自在度时应按一个自在度时应按一个转动副计算。转动副计算。 两构件组成多个运动副两构件组成多个运动副 2.3.3 复合铰链、部分自在度和虚约束 两构件组成多个导路平行或重合的挪动副。 计算自在度时应只算作一个挪动副。 两构件组成多处接触点公法线重合的高副两构件组成多处接触点公法线重合的高副同样应只思索一处高副，其他为虚约束。同样应只思索一处高副，其他为虚约束。 2.3.3 复合铰链、部分自在度和虚约束(2)两构件上衔接点的运动轨迹相互重合。在计算机车车轮联动机构的自在度在计算机车车轮联动机构的自在度时应除去不计，时应除去不计，即即 F=3n-2PL-PH=3 F=3n-2PL-PH=33-23-24-0=14-0=1机车车轮联动机构中的虚约束机车车轮联动机构中的虚约束 2.3.3 复合铰链、部分自在度和虚约束 (3) (3)机构中传送运动不起独立作用的对称部分。机构中传送运动不起独立作用的对称部分。 该机构的自在度为该机构的自在度为 F=3n-2PL-PH=3 F=3n-2PL-PH=34-24-24-2=24-2=2对称构造引入的虚约束