機械設(shè)計基礎(chǔ)平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析.ppt

第1章 平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析,1.1 平面機構(gòu)的組成,平面機構(gòu)：組成機構(gòu)的所有構(gòu)件都在一個平面或相互平行的幾個平面內(nèi) 運動的機構(gòu)。, 自由度：構(gòu)件相對于其它構(gòu)件的獨立運動的可能。例： 一個作平面運動的自由構(gòu)件 ，有三個獨立運動的可能：,沿x向 移動 沿y 向移動 繞z 軸轉(zhuǎn)動,約束：指對獨立運動所加的限制,一、構(gòu)件的自由度和約束,機構(gòu)由構(gòu)件和運動副組成,二、運動副的分類及其表示方法 1、運動副 兩個構(gòu)件直接接觸而又能作相對運動的可動聯(lián)接。 （ 關(guān)鍵點：兩個 可動的 聯(lián)接）,2、平面運動副構(gòu)成運動副的兩構(gòu)件間的相對運動為平面運動。,3、 運動副的分類：（按接觸情況分）,低副：面接觸 高副：點、線接觸,轉(zhuǎn)動副,1,移動副,5、運動副的表示方法,4、運動副的作用： 引入約束，限制構(gòu)件的自由度。,一、機構(gòu)運動簡圖 用簡單的線條和符號表示各構(gòu)件之間相對運動關(guān)系、并按一定的比例確定各運動副的相對位置的簡單圖形。 它能反映出：運動規(guī)律 運動副形式、數(shù)目 構(gòu)件的數(shù)目、尺寸 傳力情況,1.2 平面機構(gòu)的運動簡圖,1、構(gòu)件的分類（按運動性質(zhì)分）,二、構(gòu)件的分類及其表示方法,固定件（機架）相對固定不動，支承活動構(gòu)件的構(gòu)件。 原動件（主動件）運動規(guī)律已知的活動構(gòu)件（輸入構(gòu)件） 從動件隨原動件運動的其他活動構(gòu)件。,2、構(gòu)件的表示方法,部分常用機構(gòu)運動簡圖符號見 P8 表1-1（摘自GB/T 4460-1984),雙副構(gòu)件,三副構(gòu)件,兩個轉(zhuǎn)動副,一個轉(zhuǎn)動副一個移動副,e=0,一個轉(zhuǎn)動副一個高副,跨越符號,1,1,2, 機構(gòu)運動簡圖的繪制舉例,(1) 分析機構(gòu)的運動，判斷固定件、原動件、從動件、構(gòu)件的數(shù)目、運動副的類型和數(shù)目； （2）合理選擇投影面； （3）選擇適當?shù)谋壤撸▽嶉L/圖長）； （4）按順序繪圖。,4,A,C,B,2,3,一、 平面機構(gòu)自由度 設(shè)有：N 個構(gòu)件；n（ = N 1）個活動構(gòu)件；PL個低副；PH個高副； 則自由度為： F = 3 n - 2 PL - PH, 確定機構(gòu)中各構(gòu)件相對于機架（位置）運動時，所需 要的獨立運動的數(shù)目。,1.3 平面機構(gòu)具有確定運動的條件,二、 機構(gòu)具有確定運動的條件,F0 F=原動件數(shù),F = 3 n - 2 PL - PH = 3 2 2 3 = 0,F = 3 n - 2 PL - PH = 3 3 2 4 = 1,F = 3 n - 2 PL - PH = 3 4 2 5 = 2,F = 3 n - 2 PL - PH = 32 22 1 = 1,例題：,先計算其自由度： F = 3n - 2 PL - PH,三、計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項,1. 復(fù)合鉸鏈,處理方法：m個構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈時，其轉(zhuǎn)動副數(shù)應(yīng)為(m-1)個。,（顯然是錯誤的),原因？ 鉸鏈C,復(fù)合鉸鏈這種兩個以上的構(gòu)件在同一處用轉(zhuǎn)動副聯(lián)接在一起的組合。,正確計算應(yīng)為：F = 35 27 = 1,= 35 26 = 3,2. 局部自由度,正確計算應(yīng)為: F = 3n - 2 PL - PH = 32 221 = 1,計算其自由度： F = 3n - 2 PL - PH = 33 2 3 1 = 2 （顯然是錯誤的） 原因？小滾子的運動并不影響整個機構(gòu)的運動規(guī)律，但引入了一個自由度（F= 3 1 2 1 = 1），這種不影響其他構(gòu)件運動的自由度 局部自由度 其作用：改善受力情況, 減少磨損。 處理方法：假想 2、3 構(gòu)件焊接在一起，成為一個構(gòu)件。,3. 虛約束,先計算其自由度： F = 3n - 2 PL - PH = 33 25 = -1,（顯然是錯誤的),原因？ 構(gòu)件3和 4在D、E處同時組成移動副，且兩移動副導(dǎo)路重合，則兩移動副的作用相同，其中之一是重復(fù)的、虛的約束。象這種不產(chǎn)生實際約束作用的重復(fù)的約束虛約束,虛約束的作用：雖不影響機構(gòu)的運動，但有工程意義加強構(gòu)件的強度、剛度，改善構(gòu)件的受力情況。,虛約束的處理：在計算自由度時，應(yīng)將起重復(fù)約束（虛約束）作用的部分去掉，然后再進行計算。,正確計算應(yīng)為： F = 3n - 2 PL - PH = 33 24 = 1, 兩個構(gòu)件之間形成多個轉(zhuǎn)動副且其軸線重合,虛約束通常有下列幾種情況：,兩個構(gòu)件之間形成多個移動副且導(dǎo)路重合或互相平行, 不影響機構(gòu)運動的對稱部分,F = 31 21= 1,F= 32 221 = 1,F= 33 232 = 1,如果兩構(gòu)件相連接，而該兩構(gòu)件上連接點的運動軌跡在連接前后互相重合時，則此連接引入的約束必為虛約束。,例：計算機構(gòu)的自由度,F = 3 n - 2 PL - PH = 37 291 = 2,C 處為復(fù)合鉸鏈； E處為虛約束； F 處為局部自由度;,先看是否有特殊情況：,處理后見左下圖：,計算自由度：,練習(xí)：計算下列各機構(gòu)的自由度。（若有復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束，請指出。并說明需幾個原動件）,2),3),4),1）,練習(xí)：