平面机构自由度的计算PPT课件

1、,平面机构的运动简图,机构自由度的计算,平面机构的结构分析,机构的组成,自用盘编号JJ321002,3.1 机构的组成,平面机构：所有构件在同一平面或相互平行的平面 内运动的机构。,机构：是具有确定相对运动的构件的组合。,构件：机构中的（最小）运动单元 一个或若干个零件刚性联接而成,自用盘编号JJ321002,内燃机连杆,零件 独立的制造单元,3.1 机构的组成,自用盘编号JJ321002,机架固定不动的构件（作为参考系的构件），如机床床身、车辆底盘、飞机机身。,机构的组成： 机构机架原动件从动件,原（主）动件按给定运动规律运动的构件。 从动件其余可动构件。,机构中的构件分类：,3.1 机构的

2、组成,一、运动副,a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动,运动副元素直接接触的部分（点、线、面） 例如：滚子凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。,定义：运动副两个构件直接接触组成的仍能产 生某些相对运动的联接。,3.1 机构的组成,运动副元素：两构件直接接触而构成运动副的点、线、面部分。 例如：轴与轴承间构成运动副，轴的外圆柱面与轴承内孔为运动副元素。凸轮与滚子间构成运动副，凸轮与滚子接触部分为运动副元素。,运动副元素,运动副元素,3.1 机构的组成,1) 按相对运动范围分有： 平面运动副平面运动,平面机构所有构件都在相互平行的平面内运动的机构,例如：球铰链、螺旋、生物关节。,空间运动副空间

3、运动,空间机构至少含有一个空间运动副的机构。,运动副的分类（按约束、相对运动、接触情况）,3.1 机构的组成,（一）空间运动副,若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。,螺旋副,球面副,3.1 机构的组成,自用盘编号JJ321002,按两构件接触特性，常分为低副、高副两大类。,1、低副：两构件以面接触而形成的运动副。按运动特性可分为转动副和移动副,(1) 转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。,a)固定铰链,（二）、平面运动副,3.1 机构的组成,b)活动铰链转动副,3.1 机构的组成,固定铰链和活动铰链模型,3.1 机构的组成,(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。,3

4、.1 机构的组成,移动副模型,结论:,两构件用低副联接，压力小。,3.1 机构的组成,2.高副：两构件以点或线接触而构成的运动副。,凸轮副,3.1 机构的组成,齿轮副,3.1 机构的组成,高副模型,两构件用高副联接，压力大。,结论:,3.1 机构的组成,一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动，（x，y, ），这种相对于参考坐标系构件所具有的独立运动称为构件的自由度。,(x , y),单个自由构件的自由度为 3,2.自由度,对构件的独立运动所加的限制称为约束。构件上每加一个约束便失去一个自由度，依次类推，也就是说自由度的减少数目等于运动副所引入的约束数目。,3.1 机构的组成,3.2 平面机构

5、的运动简图,1、机构运动简图：用简单的线条和规定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，这种表明机构组成和各构件间真实运动关系的简单的图形。 和运动有关的：运动副的类型、数目、相对位置、构件数目； 和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体构造。,一、机构运动简图的概念,自用盘编号JJ321002,二、平面机构运动简图的绘制,（一）构件的表示方法 1.构件,构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。,2、机构示意图：只需表明机构运动传递情况和构造特征，不必按严格比例所画的图形,3.2 平面机构的运动简图,自用盘编号JJ3210

6、02,2.转动副,构件组成转动副时，如下图表示。 图垂直于回转轴线用图a表示； 图不垂直于回转轴线时用图b表示。 表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。 一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或在其内画上斜线。,3.2 平面机构的运动简图,3. 移动副,两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。,3.2 平面机构的运动简图,4. 平面高副,两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。,3.2 平面机构的运动简图,机架,机架和活动构件通过转动副联接,机架和活动构件通过移动副联接,3.2 平面

7、机构的运动简图,两个活动构件联接,3.2 平面机构的运动简图,（二）绘机构运动简图的步骤,1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；,2）确定所有运动副的类型和数目；,3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；,4）确定比例尺：,5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画),3.2 平面机构的运动简图,注意：要明确三类构件,固定件（机架）：机架中只有一个为机架。 原动件：机构中有驱动力或已知运动规律的构件。 从动件：除原动件以外的所有活动构件。,3.2 平面机构的运动简图,例3-1 试绘制内燃机的机构运动简图,3.2 平面机构的运动简图,解：1）分析运动，确定构件的类型和数量

8、,2）确定运动副的类型和数目,3）选择视图平面,4）选取比例尺，根据机构运动尺寸，定出各运动副间的相对位置,5）画出各运动副和机构符号，并表示出各构件,3.2 平面机构的运动简图,内燃机工作原理,3.2 平面机构的运动简图,3.2 平面机构的运动简图,A,1,2,3,4,B,C,D,例3-2 试绘制颚式破碎机的机构运动简图,解：颚式破碎机的机构运动简图绘制步骤,3.2 平面机构的运动简图,各个构件都在同一平面或相互平行的平面内运动。,平 面 机 构,构 件,机构中最小的运动单元。,运 动 副,运动副分为低副和高副。,平面上运动的自由构件具有3个自由度。,构件,运动,构件之间的可动连接。,3.3

9、 平面机构的自由度,运 动 副,低副引入 2个约束。,各个构件都在同一平面或相互平行的平面内运动。,平 面 机 构,构 件,机构中最小的运动单元。,运 动 副,运动副分为低副和高副。,平面上运动的自由构件具有3个自由度。,构件,运动,低副引入2个约束。,构件之间的可动连接。,运 动 副,凸轮副,齿轮副,低副引入 2个约束。,高副引入 1个约束。,各个构件都在同一平面或相互平行的平面内运动。,平 面 机 构,构 件,机构中最小的运动单元。,运 动 副,运动副分为低副和高副。,平面上运动的自由构件具有3个自由度。,构件,运动,低副引入2个约束。,高副引入1个约束。,构件之间的可动连接。,平面机构自

10、由度的计算方法：,平面上运动的自由构件具有3个自由度； 低副引入2个约束； 高副引入1个约束。,设机构有n个活动构件，用PL个低副、PH个高副连接。,平面机构自由度F计算公式：,构件的自由度之和减去运动副的约束 。,课堂练习：计算平开窗机构的自由度。,课堂练习2：计算牛头刨床机构的自由度。,1,2,3,4,5,6,7,8,A,B,C,D,E,F,1、计算图示圆盘锯机构的自由度。,解：活动构件数 n=,7,低副数 PL=,6,F=3n 2PL PH,=37 26 0,=9,计算结果肯定不对！,高副数 PH=,0,？,1. 复合铰链两个以上的构件在同一处以转动副联接,处理办法同一处有m个构件，实际转动副数目为（m-1）个,三、计算平面机构自由度时的注意问题,注意：复合铰链是指两个以上构件同时在一处用转动副相连，而不应仅仅根据若干构件汇交来判断。,6,E,例题：计算图示锯床进给机构的自由度。,锯床进给机构,解：此机构A、C、D 四处均由三个构件组成复合铰链。,典型例子：滚子的转动自由度并不影响整个机构的运动，属局部自由度。,计入局部自由度时 n = 3, Pl = 3, Ph = 1 F =33 - 23- 1 = 2 与实际不符,2.局部自由度个别构件所具有的，不影响整个机构运 动的自由度,