机基C-02平面机构-xn

1、第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构1. 平面机构的运动简图和自由度平面机构的运动简图和自由度2. 平面连杆机构的类型及应用平面连杆机构的类型及应用3. 四杆机构的基本特性四杆机构的基本特性4. 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计第二章第二章 平面机构平面机构本章本章内容内容提要提要第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构1. 平面机构的运动简图和自由度平面机构的运动简图和自由度2. 平面连杆机构的类型及应用平面连杆机构的类型及应用3. 四杆机构的基本特性四杆机构的基本特性4. 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计本章本章内容内容提要提要第二章第二章

2、平面机构平面机构第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构1. 平面机构的运动简图和自由度平面机构的运动简图和自由度第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构平面机构：平面机构：所有构件在同一平面或所有构件在同一平面或 相互平行的平面内运动的机构。相互平行的平面内运动的机构。 空间机构：空间机构：非平面机构通称空间机构。非平面机构通称空间机构。什么是平面机构？什么是平面机构？第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构 1. 1. 原动件：运动规律已知的活动构件。原动件：运动规律已知的活动构件。 2. 2. 从动件：随原动件运动的其余活动构件。从动

3、件：随原动件运动的其余活动构件。 3. 3. 固定件固定件( (机架机架) )：支持运动构件的构件。：支持运动构件的构件。构件的分类：构件的分类：机器中每一个独立的运动单元都可分为：机器中每一个独立的运动单元都可分为：第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构回顾：机构是由许多构件组成的。机构是由许多构件组成的。 构成机构的各个构件中，相邻两个构件相互接触，构成机构的各个构件中，相邻两个构件相互接触，但是它们之间的连接不是固定连接，而是能产生一定相但是它们之间的连接不是固定连接，而是能产生一定相对运动的连接。对运动的连接。 机构正是由运动机构正是由运动副逐一连接各个构件副逐一连

4、接各个构件组成的。组成的。运动副：运动副：使两构件使两构件直接接触直接接触而又能产生而又能产生一定相对运动一定相对运动的连接。的连接。思考：各个构件之间是如何相互连接的呢？各个构件之间是如何相互连接的呢？第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构转动副转动副移动副移动副平面低副平面低副实例：实例：凸凸轮轮副副齿齿轮轮副副平面高副平面高副实例：实例：平面运动副平面运动副低副低副面接触（转动副、移动副）面接触（转动副、移动副）高副高副点接触或线接触（凸轮副、齿轮副点接触或线接触（凸轮副、齿轮副) )第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构1. 平面机构的运动简图和

5、自由度平面机构的运动简图和自由度第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构平面机构运动简图：平面机构运动简图： 用简单的线条和符号来表示用简单的线条和符号来表示构件构件和和运动副运动副，并并按比例按比例定出各定出各运动副的位置。这种表示机构中各构件间运动副的位置。这种表示机构中各构件间相对运动关系相对运动关系的简单图形的简单图形称为机构运动简图。称为机构运动简图。1. 转动副：用圆圈表示，其圆心代表相对运动轴线；转动副：用圆圈表示，其圆心代表相对运动轴线；1111122222122211第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构2.移动副：用滑块表示，其导路必须

6、与相对移动方向一致移动副：用滑块表示，其导路必须与相对移动方向一致;12112121122122112121122第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构3.高副高副 ：画出两构件接触处的曲线轮廓。：画出两构件接触处的曲线轮廓。惯用画法惯用画法:321用用完整的轮廓曲线完整的轮廓曲线表示表示凸轮凸轮。用用粗实线粗实线或或点划线点划线画出一对节圆来画出一对节圆来表示相互啮合的一对表示相互啮合的一对齿轮齿轮。第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构4 其他运动副表示方法其他运动副表示方法第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构1. 1. 分析机

7、构的组成，确定机构中机架、原动件、从动件，分析机构的组成，确定机构中机架、原动件、从动件，确定构件的数目确定构件的数目。2. 2. 循着运动传递的路线，逐一分析每两个构件间相对循着运动传递的路线，逐一分析每两个构件间相对运动的性质，运动的性质，确定运动副的类型和数目确定运动副的类型和数目; ;4. 4. 选择适当的选择适当的比例尺比例尺, , 定出各运动副之间的定出各运动副之间的相对位置相对位置，用规定的简单线条和各种运动副符号用规定的简单线条和各种运动副符号, , 将机构运动简图将机构运动简图画出来。画出来。3. 3. 恰当地选择恰当地选择投影面投影面：一般选择与机械多数构件的运：一般选择与

8、机械多数构件的运动平面相平行的平面作为投影面。动平面相平行的平面作为投影面。机构运动简图应与原机械具有完全相同的运动特性。机构运动简图应与原机械具有完全相同的运动特性。）图示构件长度（）实际构件长度（比例尺mmml说明：说明：5. 5. 构件编数字，运动副编字母构件编数字，运动副编字母, , 原动件标箭头。原动件标箭头。第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构缝纫机下针机构缝纫机下针机构第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构牛头刨床牛头刨床牛头刨床主运动机构牛头刨床主运动机构第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构

9、牛头刨床结构示意图牛头刨床结构示意图牛头刨床运动图牛头刨床运动图其他其他例题例题6第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构机构机构构件构件运动副运动副+原动原动件件从动从动件件机机 架架低副低副高副高副转动副转动副移动副移动副凸轮副凸轮副齿轮副齿轮副一、一、第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构机构运动简图机构运动简图二、二、1. 1. 分析运动、数清构件分析运动、数清构件2. 2. 判定运动副性质并表达之判定运动副性质并表达之3. 3. 表达构件表达构件第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构1. 平面机构的运动简图和自由度平面机构的运

10、动简图和自由度第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构1. 1. 自由度与约束自由度与约束构件独立运动的数目称为构件独立运动的数目称为自由度自由度对构件运动的限制作用称为对构件运动的限制作用称为约束约束1个做平面运动的自由构件可以有个做平面运动的自由构件可以有3个独立运动（自由度）。个独立运动（自由度）。构件组成运动副后，其独立运动构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自由度随之减少。受到约束，自由度随之减少。第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构平面低副：平面低副：1 1个低副限制个低副限制2 2个自由个自由度（引入度（引入2 2个约束）。个约束）。1

11、1个低副具有个低副具有1 1个自由度。个自由度。平面高副：平面高副：1 1个高副限制个高副限制1 1个自由个自由度（引入度（引入1 1个约束）。个约束）。1 1个高副具有个高副具有2 2个自由度。个自由度。第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构2. 2. 什么是平面机构的自由度？什么是平面机构的自由度？ 加入运动副（加入运动副（4 4个转动副）个转动副）: :总构件：总构件：活动构件：活动构件：不用运动副联接，活动构件应有自由度：不用运动副联接，活动构件应有自由度：图中机构中：图中机构中：平面机构自由度计算公式：平面机构自由度计算公式：F=3n2PLPH 所谓所谓机构的自由

12、度机构的自由度，实质上就是机，实质上就是机构具有确定运动时所必须给定的构具有确定运动时所必须给定的独立运动独立运动的数目的数目。曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构活动构件自由度：活动构件自由度：4333=924833241第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构1). 1). 机构的自由度计算公式：机构的自由度计算公式： 设机构有设机构有N个构件，个构件，N-1=n个活动构件，用个活动构件，用PL个低副，个低副，PH个高副联接后个高副联接后，机构有机构有3n个自由度，受到（个自由度，受到（2PL+PH）个约束，则：）个约束，则： 机构自由度：机构自由度：1)(2 23 HLPPnF2)

13、. 2). 机构具有确定运动的条件：机构具有确定运动的条件： 机构的自由度机构的自由度机构所具有的独立运机构所具有的独立运动的数目。通常，每个原动件只具有一个动的数目。通常，每个原动件只具有一个独立运动，因此，独立运动，因此，机构自由度必定与原动机构自由度必定与原动件的数目相等。件的数目相等。牛头刨床的原动件为电动机牛头刨床的原动件为电动机单击单击第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构n ，L，H 三杆机构三杆机构A AB BC Cn ，L，H 铰链五杆机构铰链五杆机构（若机构自由度若机构自由度，则机构不能动，则机构不能动）构件为原动件，处于构件为原动件，处于AB位置时，位

14、置时，构件构件2、3、4可处于可处于BCDE 或或 BCDE，位置不确定。（位置不确定。（若若00，而原动件数，而原动件数 ，而原动件数，而原动件数 F F，构件间不能运动或产生破坏，构件间不能运动或产生破坏）（若若 ，而原动件数，而原动件数F F，则机构具，则机构具有确定的运动有确定的运动）第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构HLPPnF23HLPPnF23（错误？）（错误？）（错误？）（错误？）9627306243第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构1. 1. 复合铰链复合铰链两个以上的构件两个以上的构件重合在一起所形成的转重合在一起所形成的转

15、动副。个构件，构成（动副。个构件，构成（-）个转动副。）个转动副。锯床进给机构锯床进给机构复合铰链复合铰链第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构例题例题: 计算图示锯床进给机构的自由度。计算图示锯床进给机构的自由度。101027323 HLPPnF锯床进给机构锯床进给机构解：此机构解：此机构A A、C C、D D 四处均由三个构件组成复合铰链，四处均由三个构件组成复合铰链，则：则：n n，L L=10=10，P PH H=0=0。因此机构的自由度为：。因此机构的自由度为：第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构. . 局部自由度局部自由度不影响整个机构运动

16、的局部独立运动不影响整个机构运动的局部独立运动说明：在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。说明：在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。21323323HLPPnF左图：左图：（错误）（错误）11222323 HLPPnF右图：右图：（正确）（正确）凸轮机构凸轮机构第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构. . 虚约束虚约束在机构中，有些约束所起的限制作用可能是重复在机构中，有些约束所起的限制作用可能是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。说明：应先将产生虚约束的构件和运动副去掉后再进行计算。说明：应先将产生虚约束的

17、构件和运动副去掉后再进行计算。第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构常见的虚约束有以下几种情况常见的虚约束有以下几种情况: :101213 F图中曲轴的两转动副图中曲轴的两转动副A A 、B B之一为虚约束，去掉一个后：之一为虚约束，去掉一个后：AB带虚约束的曲轴带虚约束的曲轴a）转动副轴线重合的虚约束）转动副轴线重合的虚约束 两构件构成多个转动副，且其轴线相互重合时，只有一个转动副起约束作用。两构件构成多个转动副，且其轴线相互重合时，只有一个转动副起约束作用。第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构b）移动副导路平行的虚约束）移动副导路平行的虚约束104

18、233 23 HLPPnF 移动副其导路相互平行时，只有一个移动副其导路相互平行时，只有一个移动副起约束作用，其余都是虚约束。如移动副起约束作用，其余都是虚约束。如图所示，移动副图所示，移动副D、D之一为虚约束。之一为虚约束。于是：于是：带虚约束的移动副导路带虚约束的移动副导路第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构c）机构对称部分的虚约束）机构对称部分的虚约束1213233 F行星轮系中的行星轮行星轮系中的行星轮22、2 2为虚约束，去掉后：为虚约束，去掉后： 机构中对传递运动不起独立作用的机构中对传递运动不起独立作用的对称部分，会形成虚约束。对称部分，会形成虚约束。行星轮

19、系行星轮系第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构10423323HLPPnFd）轨迹重合的虚约束）轨迹重合的虚约束被联结件上的轨迹和机构上联结点的轨迹完全重合，形成虚约束被联结件上的轨迹和机构上联结点的轨迹完全重合，形成虚约束。杆机构中，转动副杆机构中，转动副B B、C C和转动副和转动副E E、F F之一为虚约束，于是：之一为虚约束，于是：第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构10423323HLPPnF平行四边形机构平行四边形机构第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构 例题：例题：计算大筛机构的自由度计算大筛机构的自由度 ,并判断机构运动是否确定并判断机构运动是否确定。 解：解：由左图可知滚子在由左图可知滚子在F处具有局部自由度，处具有局部自由度，处为复合铰链，处为复合铰链， 、G之一为虚约束，。按右图分析。之一为虚约束，。按右图分析。 则：则：F=37- 29 - 1=2 因因原动件数，所以该机构运动是确定的。原动件数，所以该机构运动是确定的。第二章 机构的结构分析第二章第二章 平平 面面 机机 构构虚约束的本质虚约束的本质是什么是什么?从运