项目3平面机构的结构分析1ppt课件

1、 机 械 设 计 与 应 用机械工程学院工程3平面机构的构造分析目 录 运动副及其分类1 平面机构运动简图2 平面机构的自在度和机构具 有确定运动的条件3颚式破碎机 平面机构的构造分析颚式破碎机 平面机构的构造分析图3-1颚式破碎机1机架2偏心轴3动颚4肘板5带轮机构中各构件怎样联接在一同？机构具备什么条件才干具有确定的相对运动？本工程主要讨论运动简图的绘制方法；机构自在度的计算；对已有构件进展任务分析、判别机构能否具有确定相对运动，为机构的创新设计提供条件。平面机构中构件是靠运动副联接的，所以讨论平面机构首先要研讨运动副。 平面机构的构造分析3.1运动副及其分类一、构件的自在度图3-2平面运

2、动刚体的自在度 一个做平面运动的自在构件有三个独立运动的能够性。 如图3 - 2所示, 在xOy坐标系中, 构件可随其上任一点沿x轴、 y轴方向挪动， 也可在xOy平面(绕垂直于xOy平面的轴线z)转动, 这三个独立的运动称为该构件的自在度。 因此，一个作平面运动的自在构件有三个自在度。 平面机构的构造分析运动副 机构是由多个构件组成，机构的每个构件都是以一定的方式与其他构件相互联接。这种使构件直接接触并能产生一定相对运动的联接称为运动副。 如：轴与轴承的联接、活塞与气缸的联接、车轮与钢轨以及一对传动齿轮两个轮齿间的啮合等都构成运动副。当两个构件直接接触组成运动副之后, 它们的相对运动就遭到限

3、制, 自在度随之减少。 运动副是经过点、线或面的接触来实现的。按两构件间的接触特性，平面运动副通常分为低副和高副两类。 平面机构的构造分析二、低副 两构件经过面接触组成的运动副称为低副。 平面机构中的低副有转动副和挪动副两种。 (1)转动副 组成运动副的两构件只能在一个平面内相对转动，这种运动副称为转动副，如图3-3a所示。(2)挪动副 组成运动副的两个构件只能沿某一轴线相对挪动，这种运动副称为挪动副，如图3-3b所示。图3-3平面低副a)转动副b)挪动副图3-3平面低副a)转动副b)挪动副 平面机构的构造分析三、高副 两构件经过点或线接触组成的运动副称为高副。 如图34a中的轮齿1与轮齿2在

4、接触处A组成高副，图34b中的凸轮3与从动件4、图34c中车轮6与钢轨5等，分别组成高副。 组成平面高副两构件间的相对运动是沿接触处切线tt方向的相对挪动和在平面内的相对转动。图3-4平面高副a)齿轮副b)凸轮副c)高副1、2轮齿3凸轮4从动件5钢轨6车轮 平面机构的构造分析四、空间运动副 机械中常用的运动副还有球面副，如图3-5a所示；螺旋副，如图3-5b所示,这些运动副的两构件间的相对运动是空间运动，属于空间运动副。图3-5空间运动副 平面机构的构造分析3.2平面机构运动简图 一、运动副和构件的表示 为了便于研讨机构运动，可不思索构件和运动副的实践构造，只思索与运动有关的构件数目、运动副类

5、型及相对位置。 用简单线条和规定的符号表示构件和运动副，并按一定的比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸，这种可以表达机构的组成和各构件间相对真实运动关系的简单图形，称为机构运动简图。 平面机构的构造分析 一、运动副和构件的表示 实践中，有时不要求严厉按比例尺绘制简图，只定性地表示机构的组成和运动原理的简图，称为机构表示图。 机构运动简图中运动副及构件的表示方法如图3-6、图3-7、图3-8所示。图3-6转动副的表示方法 平面机构的构造分析 一、运动副和构件的表示图3-7挪动副的表示方法 平面机构的构造分析 一、运动副和构件的表示3-8平面高副的表示方法 平面机构的构造分析二、平面机构运动

6、简图的绘制 1.机构中构件的分类 (1) 固定件(机架) 机架是指机构中固定不动的、用来支承活动构件(运动构件)的构件。 (2) 原动件(自动件) 原动件是指机构中作用有驱动力或知运动规律的构件，它的运动是由外界输入的，普通与机架相连。 (3) 从动件 从动件是指机构中除原动件以外的一切活动构件。 平面机构的构造分析二、平面机构运动简图的绘制 2.运动简图的绘制步骤 1) 分析研讨机构的组成及运动原理，确定机架、原动件和从动件。 2) 由原动件开场，按照各构件之间运动传送道路，依次分析构件间的相对运动方式，确定运动副的类型和数目。 3) 选择适当的视图平面，以便清楚地表达各构件间的运动关系。

7、4) 选择适当的比例尺1=构件实践尺寸/构件图样尺寸(单位：m/mm或mm/mm)，按照各运动副间的间隔和相对位置，以规定的线条和符号绘出运动简图。 平面机构的构造分析二、平面机构运动简图的绘制1) 确定构件的数目。2) 确定运动副的种类和数目。3) 选择与构件运动平行的平面作为视图平面。4) 选择适当的比例尺，绘制机构运动简图。3-1绘制图3-9a所示的颚式破碎机主体机构的运动简图。 平面机构的构造分析二、平面机构运动简图的绘制1) 确定构件的数目。2) 确定运动副的种类和数目。3) 选择与构件运动平行的平面作为视图平面。4) 选择适当的比例尺，绘制机构运动简图。3-2绘制图3-10所示牛头

8、刨床主体运动机构的运动简图。 平面机构的构造分析3.3 平面机构的自在度和机构具有确定运动的条件 一、平面机构的自在度计算 1.平面机构的自在度计算 (1)约束 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，这种对相对运动所施加的限制称为约束。 (每加上一个约束，自在构件便失去一个自在度) 平面低副引入两个约束，保管一个自在度； 平面高副引入一个约束，保管两个自在度。 平面机构的构造分析3.3 平面机构的自在度和机构具有确定运动的条件 一、平面机构的自在度计算 (2)机构自在度的计算 机构所具有的独立运动数目，称为机构的自在度。 设有一个平面机构由N个构件组成， 1个构件为机架， 活动

9、构件数为：n=N-1 在未组成运动副前，活动构件的自在度总数为：3n 当引入约束后，自在度减少。假设共有PL个低副、PH个高副平面机构 的自在度F的计算公式为： F=3n- 2PL- PH 平面机构的构造分析 2.计算平面机构自在度时的特殊情况 (1)复合铰链 两个以上的构件在同一处以同轴线构成的转动副称为复合铰链。如图3-12所示是三个构件汇交成的复合铰链,图中构件1分别与构件2、构件3构成两个转动副。依此类推，m个构件在一处以转动副相连, 应具有m-1个转动副。 因此在统计转动副数目时应留认识别复合铰链, 防止脱漏。图3-12复合铰链 平面机构的构造分析计算如图3-13所示圆盘锯主体机构的

10、自在度。图3-13 圆盘锯机构 机构中，A、B、C、D四点均为由三个构件组成的复合铰链，每处有两个转动副。 因此，该机构n=7,PL=10,PH=0， 其自在度 F=37-210-0=1。 平面机构的构造分析(2) 部分自在度 机构中某些构件产生的与其他运动无关的独立运动，称为部分自在度。 在计算机构自在度时，部分自在度应除去不计。图3-14部分自在度1凸轮2从动件3滚子机构中n=2,PL=2,PH=1， 其自在度 F=32-22-1=1 平面机构的构造分析 (3) 虚约束 机构中与其他约束反复而对机构运动不起限制造用的约束，称为虚约束。 1) 两构件间构成多个具有一样作用的运动副，分别有以下

11、三种情况： 两构件构成多个轴线重合的转动副，如图3-15a所示，轮轴1与机架2在A、B两处组成了两个转动副，从运动关系看，只需一个转动副起约束作用，其他各处的引入约束均为虚约束，计算机构自在度时应按一个转动副计算。 两构件组成多个挪动方向一致的挪动副，如图3-15b所示，构件1与机架组成了A、B、C三个导路平行的挪动副，计算机构自在度时应按一个挪动副计算。 平面机构的构造分析两构件组成多处接触点公法线重合的高副，如图3-15c所示，同样应只思索一处高副，其他为虚约束。图3-15两构件组成多个运动副a)轴线重合引入的虚约束b)挪动方向一致引入的虚约束c)接触点公法线重合引入的虚约束 平面机构的构

12、造分析2) 两构件构上联接点的运动轨迹相互重合。图a自在度 F=3n-2PL-PH=33-24-0=1 图b，假设用一附加构件5在E和F两点铰接，EF平行AB及CD，那么构件5上的E点的轨迹与杆3上的E点的轨迹重合。构件5对机构的运动并不产生影响，为虚约束。计算其自在度可按图a计算。 图c不满足上述几何条件，EF杆的约束为有效约束，此时计算其自在度F=0，机构不能运动。 平面机构的构造分析3) 机构中存在不起作用的对称部分。 如下图，为使受力均匀，安装三个一样的行星轮对称布置，从运动关系看，只需一个行星轮2就能满足要求，如图a所示。其他行星引入的约束均为虚约束，应除去不计。 该机构的自在度为：

13、F=3n-2PL-PH=33-23-2=1 平面机构的构造分析 机构中滚子有一个部分自在度；顶杆DF与机架组成两个导路平行的挪动副，故其中一个为虚约束；C处为复合铰链。去除部分自在度和虚约束，按图b所示机构计算自在度。F=3n-2PL-PH=37-29-1=2此机构中的自在度等于2，有两个原动件。3-4计算图3-18a所示筛料机构的自在度。 平面机构的构造分析 机构中刨头6与机架7组成两个导路平行的挪动副，故其中一个为虚约束；去除虚约束，机构自在度为：F=3n-2PL-PH=36-28-1=1此机构中的自在度等于1，有1个原动件。3-5计算图3-11所示牛头刨床主机构的自在度。 平面机构的构造

14、分析二、平面机构具有确定运动的条件在机构分析中，都要求机构有确定运动，显然，不能产生相对运动或作无规那么运动的一些构件难以用来传送运动。为了使组合起来的构件能产生相对运动并具有运动确定性，有必要讨论机构具有确定运动的条件。 平面机构的构造分析图3-19原动件数大于自在度数 图3-19所示，图中原动件数等于2，机构自在度 F=3n-2PL-PH=33-24-0=1， 原动件数大于机构的自在度。假设机构同时要满足原动件1和原动件3的给定运动，那么势必将杆2拉断。 平面机构的构造分析图3-20 原动件数小于自在度数的构件组合 图3-20所示，图中原动件数等于1，机构自在度 F=3n-2PL-PH=3

15、4-25-0=2， 原动件数小于机构的自在度。当只给定原动件1的位置1时，从动件2、3、4的位置可以处于实现位置，也可以处于图中双点画线位置或其他位置，阐明从动件的运动是不确定的。因此，只需给出两个原动件，使构件1、4处于给定位置，才干使从动件获得确定运动。 平面机构的构造分析图3-21自在度数等于零的构件组合 图3-21所示，机构自在度F=3n-2PL-PH=34-26-0=0， 即机构自在度为零的构件组合，各构件之间不能产生相对运动。 由此得到机构具有确定运动的条件为： 自在度F0，且机构的自在度数F等于机构的原动件数目。 平面机构的构造分析实际中常见问题解析 1)要使机构可以运动，应使机构自在度F0；假设F0，阐明机构不能运动。 2)计算机构自在度时，应先判别能否有复合铰链、部分自在度和虚约束三种特殊情况，假设有，那么应处置后再计算机构自在度。 3)运用机