机械设计第1章平面机构的自由度及速度分析ppt课件

1、第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析第第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 1-1 运动副及其分类运动副及其分类一、几个术语一、几个术语自在度自在度 构件在空间中具有的独立运动的数目。构件在空间中具有的独立运动的数目。约约 束束 运动副对构件运动的限制造用运动副对构件运动的限制造用 。 运动副运动副 两构件相互衔接并能坚持一定方式的相两构件相互衔接并能坚持一定方式的相 对运动，把这种可动衔接称对运动，把这种可动衔接称为运动副。为运动副。 把构成运动副的点、线、面把构成运动副的点、线、面部分称为运部分称为运 动副元素。动副元素。

2、为了传送动力和运动，机构与机构之间必需具有为了传送动力和运动，机构与机构之间必需具有确定的相对运动。确定的相对运动。第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析二、运动副的种类二、运动副的种类 运动副分为两类：低副和高副。l低副：两构件经过面接触组成的运动副称为低副。低副：两构件经过面接触组成的运动副称为低副。l 平面机构中有两种：转动副铰链，挪动平面机构中有两种：转动副铰链，挪动副副第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析二、运动副的种类二、运动副的种类l高副：两构件经过点或线接触组成的运动副称为高副。高副：两构件经过点或线接触组成的运动副称为

3、高副。 第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析1-2 1-2 平面机构运动简图平面机构运动简图机构：由运动副和构件联接而成。机构：由运动副和构件联接而成。平面运动简图：工程中常用简单的线条和符号表示构件平面运动简图：工程中常用简单的线条和符号表示构件 和运动副。和运动副。一、平面机构中构件的分类一、平面机构中构件的分类分成三类：固定构件，原动件，从动件。分成三类：固定构件，原动件，从动件。 固定构件机架：用来支承活动构件的构件。固定构件机架：用来支承活动构件的构件。原动件自动件：运动规律知的活动构件。其运动由原动件自动件：运动规律知的活动构件。其运动由外界输入。外界

4、输入。从动件：随原动件的运动而运动的其他活动构件。从动件：随原动件的运动而运动的其他活动构件。第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析1-2 1-2 平面机构运动简图平面机构运动简图第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析二、运动副表示方法及常用机构运动简图二、运动副表示方法及常用机构运动简图低副低副 转动副转动副 挪挪动副动副高副 点 线1.1.运动副表示方法运动副表示方法第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析二、运动副表示方法及常用机构运动简图二、运动副表示方法及常用机构运动简图2.2.常用构件表示方法常用构件

5、表示方法第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析例题例题1绘制颚式破碎机的机构运动简图绘制颚式破碎机的机构运动简图第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析例题例题2回执活塞泵机构的机构运动简图回执活塞泵机构的机构运动简图第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析l)()(mmm图上长度实际长度三、绘制机构运动简图的步骤三、绘制机构运动简图的步骤1 1搞清机构各构件之间的相对运动关系，分清联搞清机构各构件之间的相对运动关系，分清联接各构件的运动副类型，分清自动件，从动件，机接各构件的运动副类型，分清自动件，从动件，机架等

6、；架等；2 2选择合理的视图方向和自动件位置；选择合理的视图方向和自动件位置；3 3选取适宜的比例尺，用规定的符号表示构件和选取适宜的比例尺，用规定的符号表示构件和运动副；运动副；4 4绘出基准线，标出运动副、杆件编号和重要的绘出基准线，标出运动副、杆件编号和重要的尺寸。尺寸。第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析hlPPnF23式中：式中：FF机构所具有的自在度机构所具有的自在度 n n活动构件数活动构件数 PL PL低副数限制两个自在度低副数限制两个自在度 Ph Ph高副数限制一个自在度高副数限制一个自在度1-3 1-3 平面机构的自在度平面机构的自在度一、平面

7、机构自在度计算一、平面机构自在度计算 运动链由运动链由n n个活动构件构成，具有个活动构件构成，具有PLPL个低副、个低副、PhPh个个高副，那么机构的自在度为：高副，那么机构的自在度为：第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析 n=5,PL=7,Ph=0 例题例题1计算颚式破碎机的自在度计算颚式破碎机的自在度第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析n=4,PL=5,Ph=1例题例题2 2计算活塞泵的自在度计算活塞泵的自在度第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析n=3,PL=4,Ph=0计算翻斗车的自在度计算翻斗车

8、的自在度例题例题3 3第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析2341二、机构具有确定运动的条件二、机构具有确定运动的条件1 1取一个构件为机架。取一个构件为机架。2 2各构件的相对自在度各构件的相对自在度F F不小于不小于1 1。3 3原动件数等于自在度原动件数等于自在度F F。第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析三、计算平面机构自在度时的本卷须知三、计算平面机构自在度时的本卷须知1 1复合铰链复合铰链定义：两个以上的构件在同定义：两个以上的构件在同一轴线上用转动副联接起来一轴线上用转动副联接起来构成复合铰链。构成复合铰链。当当个构件组

9、成复合铰链个构件组成复合铰链时，其转动副数为时，其转动副数为1 1第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析三、计算平面机构自在度时的本卷须知三、计算平面机构自在度时的本卷须知2 2部分自在度部分自在度定义：与机构整体运动无关的自在度为部分自在度。定义：与机构整体运动无关的自在度为部分自在度。第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析3 3虚约束虚约束定义：约束对机构运动的限制是反复的。定义：约束对机构运动的限制是反复的。 1 1轨迹重合轨迹重合 2 2轴线重合或导路平行轴线重合或导路平行第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及

10、速度分析4.4.对称部分对称部分定义：对传送运动不起独立作用的对称部分也定义：对传送运动不起独立作用的对称部分也 引起虚约束。引起虚约束。第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析n=7,PL=9,Ph=1例题例题1 1 计算大筛机构的自在度计算大筛机构的自在度第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析n=4,PL=5,Ph=1例题例题2 2 计算以下机构的自在度计算以下机构的自在度第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析12927323hl PPnF22424323hl PPnF例题例题3 3 计算以下机构的自在度计算

11、以下机构的自在度综合运用综合运用第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析1-4 1-4 速度瞬心及其在机构速度分析上的运用速度瞬心及其在机构速度分析上的运用一、速度瞬心及性质一、速度瞬心及性质1. 瞬心：两刚体上瞬时相对速度为零的重合点为瞬心。瞬心：两刚体上瞬时相对速度为零的重合点为瞬心。2.性质：两刚体瞬心处绝对速度相等。性质：两刚体瞬心处绝对速度相等。3.假设机构有假设机构有K个构件，那么此机构有瞬心数为个构件，那么此机构有瞬心数为: 2) 1(2kkCNk瞬心数瞬心数N N第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析二、瞬心的求法二、瞬心的

12、求法1.1.当两刚体组成转动副时，转动副中心是它们的当两刚体组成转动副时，转动副中心是它们的 瞬心。瞬心。2.2.当两刚体组成挪动副时，瞬心位于导路垂线的当两刚体组成挪动副时，瞬心位于导路垂线的 无穷远。无穷远。3.3.当两刚体组成纯滚动高副时，接触点是它们的当两刚体组成纯滚动高副时，接触点是它们的 瞬心。瞬心。4.4.当两刚体组成滑动兼滚动高副时，瞬心在它们当两刚体组成滑动兼滚动高副时，瞬心在它们 接触点的公法线上。接触点的公法线上。5.5.对于不接触的两构件的瞬心，可用三心定理求对于不接触的两构件的瞬心，可用三心定理求 得。得。第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度

13、分析l 三心定理三心定理 P24P131432ADBC做相对平面运动的三个构件共有三个瞬心，做相对平面运动的三个构件共有三个瞬心，这三个瞬心位于同不断线上。这三个瞬心位于同不断线上。第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析1234P12P14P43P13P2411223344P12P12P14P23P23P43P43P13P24P14P23l 三心定理三心定理 做相对平面运动的三个构件共有三个瞬心，做相对平面运动的三个构件共有三个瞬心，这三个瞬心位于同不断线上。这三个瞬心位于同不断线上。第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析例题例题 求铰链

14、四杆机构的瞬心求铰链四杆机构的瞬心A第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析例题例题 求铰链四杆机构的瞬心求铰链四杆机构的瞬心第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析例题续例题续 求铰链四杆机构的瞬心求铰链四杆机构的瞬心解：瞬心数：解：瞬心数：6 6个个 1 1，4 4瞬心为瞬心为A A，1 1，2 2瞬心为瞬心为B B 2 2，3 3顺心为顺心为C C，3 3，4 4瞬心在垂直导路无穷远处。瞬心在垂直导路无穷远处。 1 1，2 2，3 3：P12 P12 ，P23 P23 ，P13P13 3 3，4 4，1 1：P34 P34 ，P41 P41 ，P13P13 2 2，3 3，4 4：P23 P23 ，P34 P34 ，P24P24 4 4，1 1，2 2：P41 P41 ，P12