機(jī)械原理:平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖_第1頁
機(jī)械原理:平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖_第2頁
機(jī)械原理:平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖_第3頁
機(jī)械原理:平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖_第4頁
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1、第二章第二章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖及自由度平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖及自由度學(xué)習(xí)要求:學(xué)習(xí)要求:1)了解機(jī)構(gòu)的組成,掌握各種平面運(yùn)動副的一般表示方法,能看懂平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。初步掌握將實(shí)際機(jī)構(gòu)繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的技能。2)能識別平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束,會運(yùn)用公式計算平面機(jī)構(gòu)的自由度并判斷其運(yùn)動是否確定。重點(diǎn):重點(diǎn):1)平面機(jī)構(gòu)自由度的計算。(2)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件。當(dāng)不滿足此條件時,會出現(xiàn)什么情況?2-1 2-1 運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類平面機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。一、運(yùn)動副及分類一、運(yùn)動副及分類運(yùn)動副使兩構(gòu)件直接接觸并產(chǎn)生一定相對運(yùn)動的連

2、接稱為運(yùn)動副。運(yùn)動副的類型:運(yùn)動副的類型:按接觸方式,運(yùn)動副分為:1.低副 兩構(gòu)件通過面接觸組成的運(yùn)動副。(1)轉(zhuǎn)動副(回轉(zhuǎn)副、鉸鏈):組成運(yùn)動副的兩構(gòu)件只能在一個平面內(nèi)作相對轉(zhuǎn)動。固定鉸鏈其中一個構(gòu)件是固定的?;顒鱼q鏈兩構(gòu)件都是活動的。(2)移動副:組成運(yùn)動副的兩構(gòu)件只能沿某一直線作相對移動。2.高副 兩構(gòu)件通過點(diǎn)、線接觸組成的運(yùn)動副。高副的承載能力差,但能傳遞較復(fù)雜的運(yùn)動。空間運(yùn)動副: 球面副 螺旋副二、構(gòu)件的分類二、構(gòu)件的分類按運(yùn)動性質(zhì),構(gòu)件分為:1.固定件(機(jī)架)用來支乘活動構(gòu)件的構(gòu)件,相對于參考系是靜止不動的2.原動件(主動件)動力所作用的構(gòu)件,其運(yùn)動規(guī)律已知的活動構(gòu)件。3.從動件(

3、輸出構(gòu)件)隨主動件運(yùn)動而運(yùn)動的其余構(gòu)件。一、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的概念一、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的概念不考慮那些與運(yùn)動無關(guān)的因素(構(gòu)件的形狀、具體構(gòu)造、組成構(gòu)件的零件數(shù)目等),只說明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的相對運(yùn)動關(guān)系的簡單圖形,稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。2-2 2-2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖二、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制二、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制1.構(gòu)件和運(yùn)動副的表示1)轉(zhuǎn)動副 小圓的圓心必須與回轉(zhuǎn)軸線重合2122112)移動副211222111221(導(dǎo)槽)(導(dǎo)桿)(滑塊) 滑塊、導(dǎo)槽、導(dǎo)桿的導(dǎo)路必須與相對移動方向一致3)高副 表示出接觸處的曲線形狀,其曲率中心須與實(shí)際輪廓相同22114)組合表示一個構(gòu)件,

4、兩個回轉(zhuǎn)副。 一個構(gòu)件,一個回轉(zhuǎn)副、一個移動副一個構(gòu)件,三個轉(zhuǎn)動副一個構(gòu)件,兩個移動副=2.運(yùn)動簡圖的繪制方法和步驟1)根據(jù)機(jī)械的功能分析機(jī)械的組成和運(yùn)動情況,認(rèn)清固定件、主動件和從動件。2)從主動件開始,按照運(yùn)動的傳遞順序,分析各構(gòu)件之間相對運(yùn)動的性質(zhì),從而確定構(gòu)件的數(shù)目及運(yùn)動副的種類和數(shù)目。3)選擇適當(dāng)?shù)谋壤?,定出各運(yùn)動副的相對位置,用構(gòu)件和運(yùn)動副的規(guī)定符號繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。.例:例:繪制沖床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。例:例:繪制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。例:例:繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。例:例:繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。以圖以圖2.10 所示,一偏心輪曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為例,說明機(jī)所示,一偏心輪曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為例,說明機(jī)構(gòu)

5、運(yùn)動簡圖的繪制方法。構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制方法。圖圖2.10 偏心輪曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心輪曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 圖圖2.11 對應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖對應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 例題例題2.12:繪制圖示顎式破碎機(jī)的運(yùn)動簡圖:繪制圖示顎式破碎機(jī)的運(yùn)動簡圖分析:該機(jī)構(gòu)有分析:該機(jī)構(gòu)有6個構(gòu)件和個構(gòu)件和7個轉(zhuǎn)動副。個轉(zhuǎn)動副。圖圖2.12 顎式破碎機(jī)構(gòu)顎式破碎機(jī)構(gòu) 圖圖2.13 對應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖對應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 .例:例:繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。例:繪制沖床機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖。.一個作平面運(yùn)動的自由構(gòu)件具有三個自由度。2-3 2-3 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度一、機(jī)構(gòu)的自由度一、機(jī)構(gòu)的自由度1.自由度及約束 自由度機(jī)構(gòu)或構(gòu)件所具有

6、的獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)的數(shù)目。 約束對獨(dú)立運(yùn)動的限制。.2.平面機(jī)構(gòu)自由度計算構(gòu)件組成運(yùn)動副后,其獨(dú)立運(yùn)動受到約束,自由度將減少。移動副:引入兩個約束(一個移動、一個轉(zhuǎn)動)轉(zhuǎn)動副:引入兩個約束(兩個移動)高副:引入一個約束,有兩個自由度,轉(zhuǎn)動 + 移動。自由度計算公式: F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H式中:n活動構(gòu)件的數(shù)目。 PL 低副的數(shù)目。 PH 高副數(shù)。 例例:計算圖中機(jī)構(gòu)的自由度。 解:n=5, PL=7 ,PH=0F=3n-2PLPH=35-27-0=1二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件 F=0(或F0),是靜定(超靜定)桁架。 F0,當(dāng)F主動件數(shù)目時,運(yùn)動不確定。 當(dāng)F主動件數(shù)目

7、時,不能運(yùn)動。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件: F0且當(dāng)F=主動件數(shù)目。三、計算自由度時應(yīng)注意的問題1.復(fù)合鉸鏈兩個以上的構(gòu)件在同一處用轉(zhuǎn)動副連接。 123123k個構(gòu)件用復(fù)合鉸鏈連接, 則轉(zhuǎn)動副數(shù)目為:(k-1)例:例:計算圓盤鋸主體機(jī)構(gòu)的自由度。解:n=7,A、B、C、D處有復(fù)合鉸鏈,處有復(fù)合鉸鏈, PL=10F=3n-2 PL-PH=37-210-0=1.2.局部自由度與整個機(jī)構(gòu)運(yùn)動無關(guān)的自由度(即多余的)。 計算時,應(yīng)排除局部自由度。常見于凸輪機(jī)構(gòu)滾子從動件以及類似將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦的情況中。3.虛約束對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動不產(chǎn)生實(shí)際約束效果的重復(fù)約束。計算時,應(yīng)除取虛約束(包括有關(guān)的構(gòu)件及運(yùn)動副)

8、虛約束常見于以下情況:(1)兩構(gòu)件之間形成多個導(dǎo)路平行的移動副。11( 虛約束)( 虛約束)1H G(2)兩構(gòu)件間形成多個軸線重合的轉(zhuǎn)動副。(3)兩構(gòu)件間形成多個高副。( 虛約束)1帶虛約束的曲軸(4)軌跡重合(平行四邊形機(jī)構(gòu))( 虛約束).(5)機(jī)構(gòu)中對運(yùn)動不起獨(dú)立作用的對稱部分。帶虛約束的行星輪系例:例:計算自由度。解:ABCDE有兩處虛約束、C處存在局部自由度。 n=4,PL=4,PH=2 F=3n-2PLPH=34-24-2=27 7A AC C1 12B B3 3D DE EF FG GH HI I4 45 56 6局部自由度局部自由度虛約束虛約束118263231;8;6HHLPP

9、nFPPnL解:解:例:求圖示機(jī)構(gòu)的自由度。例:求圖示機(jī)構(gòu)的自由度。并判斷機(jī)構(gòu)有無確定的運(yùn)動。解:n=7,PL=9,PH=1 F=3n-2PLPH=37-29-1=2F=主動件數(shù)目,所以,有確定運(yùn)動。例:例:圖示為簡易沖床設(shè)計方案,畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖并分析其能否運(yùn)動,設(shè)法改正錯誤。解:繪制簡圖計算自由度 n=3,PL=4,PH=1。 F=3n2PLPH =33241 = 0該構(gòu)件組合不能運(yùn)動. a 修改,使F=1方案1:在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置增加一個活動構(gòu)件和一個低副,增加一個自由度(3-2=1)。b d 方案2:在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置用一個高副代替一個低副,減少一個約束。c 例:圖示牛頭刨床設(shè)計方案草圖。設(shè)計思路為:動力由曲柄1輸入,通過滑塊2使擺動導(dǎo)桿 3 作往復(fù)擺動,并帶動滑枕4作往復(fù)移動 ,已達(dá)

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