平面機構(gòu)概述

1、第9章 平面機構(gòu)概述,1.平面機構(gòu)的組成,平面機構(gòu)： 各構(gòu)件在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動,空間機構(gòu)： 各構(gòu)件不在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動,一、平面機構(gòu)的組成,概念：機構(gòu)是具有確定相對運動的構(gòu)件的組合,1、構(gòu)件：機構(gòu)中的（最?。┻\動單元 一個或若干個零件剛性聯(lián)接而成,2、構(gòu)件分類： 機架：固定不動的構(gòu)件。例如：機床床身 原動件：輸入構(gòu)件或驅(qū)動件。例如：活塞 從動件：其它的執(zhí)行構(gòu)件。例如：連桿、曲軸,3、平面機構(gòu)：各構(gòu)件都在同一平面或相互平行平面內(nèi)運動,蝸桿傳動,曲柄滑塊機構(gòu),二、構(gòu)件自由度 一個作平面運動的自由構(gòu)件有三個獨立運動的可能性。構(gòu)件所具有的這種獨立運動的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度。

2、所以一個作平面運動的自由構(gòu)件有三個自由度,但當(dāng)這些構(gòu)件之間以一定的方式聯(lián)接起來成為構(gòu)件系統(tǒng)時，各個構(gòu)件不再是自由構(gòu)件。兩相互接觸的構(gòu)件間只能作一定的相對運動，自由度減少。這種對構(gòu)件獨立運動所施加的限制稱為約束,三、運動副及其分類,概念：使兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的連接。 類型：低副、高副。 （一） 低副 兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運動副稱為低副。 根據(jù)兩構(gòu)件間的相對運動形式，低副又可分為 轉(zhuǎn)動副和移動副。 1.轉(zhuǎn)動副 （或鉸鏈） 兩構(gòu)件只能在一個平面內(nèi)作相對轉(zhuǎn)動,限制兩個自由度： （兩個移動） 保留一個自由度 （轉(zhuǎn)動,2.移動副 兩構(gòu)件只能沿某一方向線作相對移動的運動副稱為移動副,限制

3、兩個自由度： （一個移動，一個轉(zhuǎn)動） 保留一個自由度 （移動,3.高副 兩構(gòu)件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副,限制一個自由度：（一個移動） 保留兩個自由度（一個移動，一個轉(zhuǎn)動,四、 平面機構(gòu)運動簡圖,1、機構(gòu)運動簡圖：簡明表示機構(gòu)各構(gòu)件之間 相對運動關(guān)系的圖形。 （按比例，用特定的符號和線條） 和運動有關(guān)的：運動副的類型、數(shù)目、相對位置、 構(gòu)件數(shù)目。 和運動無關(guān)的：構(gòu)件外形、截面尺寸、組成構(gòu)件 的零件數(shù)目、運動副的具體構(gòu)造,2、機構(gòu)簡圖：只需表明機構(gòu)運動傳遞情況和構(gòu)造特征， 不必按嚴(yán)格比例所畫的圖形,1、運動副的符號,轉(zhuǎn)動副,移動副,齒輪副,凸輪副,2、構(gòu)件（桿,2、常用機構(gòu)和運動副的表示

4、方法,3、繪機構(gòu)運動簡圖的步驟,1）分析機構(gòu)，觀察相對運動，數(shù)清所有構(gòu)件的數(shù)目,2）確定所有運動副的類型和數(shù)目,3）選擇合理的位置（即能充分反映機構(gòu)的特性,4）確定比例尺,5）用規(guī)定的符號和線條繪制成簡圖。 （從原動件開始畫,例： 試?yán)L制內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖,動畫演示,五、 平面機構(gòu)的自由度,1、平面機構(gòu)的自由度的計算 機構(gòu)的自由度：機構(gòu)中活動構(gòu)件相對于機架所具有的獨立 運動的數(shù)目。（與構(gòu)件數(shù)目，運動副的類型和數(shù)目有關(guān)） n個活動構(gòu)件：自由度為3n。 PL個低副： 限制 2PL個自由度 PH個高副： 限制 PH 個自由度 因此，該機構(gòu)相對于固定構(gòu)件的自由度數(shù)應(yīng)為活動構(gòu)件的自由度數(shù)與引入運動副減

5、少的自由度數(shù)之差，該差值稱為機構(gòu)的自由度，并以F表示， F=3n- 2PL-PH,F=3n- 2PL-PH =3*7-2*8-4 =1,P=3n-2PL-PH =3*6-2*8-1=1,F=3n- 2PL-PH =3*5-2*6-0 =3,F=3n- 2PL-PH =3*5-2*7-0 =1,1）.復(fù)合鉸鏈：兩個以上的構(gòu)件同時在同一處形成的轉(zhuǎn)動副。 由K個構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈包含的轉(zhuǎn)動副數(shù)目應(yīng)為（K-1）個,2、 注意事項,F=3n- 2PL-PH =3*3-2*3-1 =2,F=3n- 2PL-PH =3*2-2*2-1 =1,多余的自由度是滾子2繞其中心轉(zhuǎn)動帶來的局部自由度，它并不影響整個機

6、構(gòu)的運動，在計算機構(gòu)的自由度時，應(yīng)該除掉,2）、局部自由度 在機構(gòu)中，某些構(gòu)件具有不影響其它構(gòu)件運動的自由度,3）、虛約束 重復(fù)而不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。 計算機構(gòu)的自由度時，虛約束應(yīng)除去不計,1)、兩構(gòu)件構(gòu)成多個導(dǎo)路平行的移動副,F=3n- 2PL-PH =3*3-2*5-0 =-1,2)、兩構(gòu)件組成多個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副,3)、機構(gòu)中存在對傳遞運動不起獨立作用的對稱部分,兩構(gòu)件構(gòu)成多個導(dǎo)路平行的移動副,兩構(gòu)件組成多個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副,4）、軌跡重合：在機構(gòu)中，若被聯(lián)接到機構(gòu)上的構(gòu)件，在聯(lián)接點處的運動軌跡與機構(gòu)上的該點的運動軌跡重合時，該聯(lián)接引入的約束是虛約束,F=3n- 2

7、PL-PH =3*4-2*6-0 =0,F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1,虛約束作用：對機構(gòu)的運動無關(guān)，但可以改善機構(gòu)的受力情況，增強機構(gòu)工作的穩(wěn)定性（剛度,3、平面機構(gòu)具有確定相對運動的條件,F0，構(gòu)件間無相對運動，不成為機構(gòu),F0,原動件數(shù)=F，運動確定,原動件數(shù)F，運動不確定,原動件數(shù)F，機構(gòu)破壞,機構(gòu)要能運動，它的自由度必須大于零。機構(gòu)的自由度表明機構(gòu)具有的獨立運動數(shù)。由于每一個原動件只可從外界接受一個獨立運動規(guī)律（如內(nèi)燃機的活塞具有一個獨立的移動）因此，當(dāng)機構(gòu)的自由度為1時，只需有一個原動件；當(dāng)機構(gòu)的自由度為2時，則需有兩個原動件。故機構(gòu)具有確定運動的條件是：原動件數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)的自由度數(shù)目,圖示為一簡易沖床的設(shè)計圖。試分析設(shè)計方案是否合理。如不合理，則繪出修改后的機構(gòu)運動簡圖,試計算圖示挖土機的自由度，并說明為什么 要配置三個油缸,4、計算平