第9章-平面機(jī)構(gòu)概述

1、1平面機(jī)構(gòu)：平面機(jī)構(gòu)： 各構(gòu)件在同一平面或相互平行各構(gòu)件在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動。的平面內(nèi)運(yùn)動?？臻g機(jī)構(gòu)：空間機(jī)構(gòu)： 各構(gòu)件不在同一平面或相互平各構(gòu)件不在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動。行的平面內(nèi)運(yùn)動。2一、平面機(jī)構(gòu)的組成一、平面機(jī)構(gòu)的組成 概念：機(jī)構(gòu)是具有確定相對運(yùn)動的構(gòu)件的組合概念：機(jī)構(gòu)是具有確定相對運(yùn)動的構(gòu)件的組合3n1、構(gòu)件：機(jī)構(gòu)中的（最?。┻\(yùn)動單元、構(gòu)件：機(jī)構(gòu)中的（最?。┻\(yùn)動單元 一個或若干個零件剛性聯(lián)接而成。一個或若干個零件剛性聯(lián)接而成。 42 2、構(gòu)件分類：、構(gòu)件分類： 機(jī)架：固定不動的構(gòu)件。例如：機(jī)床床身機(jī)架：固定不動的構(gòu)件。例如：機(jī)床床身 原動件：輸入構(gòu)件或驅(qū)動件。例

2、如：活塞原動件：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、曲軸從動件：其它的執(zhí)行構(gòu)件。例如：連桿、曲軸：53、平面機(jī)構(gòu)：各構(gòu)件都在同一平面或相、平面機(jī)構(gòu)：各構(gòu)件都在同一平面或相互平行平面內(nèi)運(yùn)動。互平行平面內(nèi)運(yùn)動。蝸桿傳動蝸桿傳動 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)6二、構(gòu)件自由度二、構(gòu)件自由度 一個作平面運(yùn)動的一個作平面運(yùn)動的自由構(gòu)件自由構(gòu)件有三個獨立運(yùn)動的可能性。有三個獨立運(yùn)動的可能性。構(gòu)件所具有的這種獨立運(yùn)動的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度。所構(gòu)件所具有的這種獨立運(yùn)動的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度。所以一個作平面運(yùn)動的自由構(gòu)件有三個自由度。以一個作平面運(yùn)動的自由構(gòu)件有三個自由度。 但當(dāng)這些構(gòu)件

3、之間以但當(dāng)這些構(gòu)件之間以一定的方式聯(lián)接起來成為一定的方式聯(lián)接起來成為構(gòu)件系統(tǒng)時，各個構(gòu)件不構(gòu)件系統(tǒng)時，各個構(gòu)件不再是自由構(gòu)件。兩相互接再是自由構(gòu)件。兩相互接觸的構(gòu)件間只能作一定的觸的構(gòu)件間只能作一定的相對運(yùn)動，自由度減少。相對運(yùn)動，自由度減少。這種對構(gòu)件獨立運(yùn)動所施這種對構(gòu)件獨立運(yùn)動所施加的限制稱為加的限制稱為約束約束。 7三、運(yùn)動副及其分類三、運(yùn)動副及其分類概念：使兩構(gòu)件概念：使兩構(gòu)件直接接觸直接接觸并能產(chǎn)生一定并能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動相對運(yùn)動的連接。的連接。 類型：低副、高副。類型：低副、高副。（一）（一） 低副低副 兩構(gòu)件通過兩構(gòu)件通過面面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動副稱為接觸而構(gòu)成的運(yùn)動副稱為低副低副

4、。根據(jù)兩構(gòu)件間的相對運(yùn)動形式，低副又可分為根據(jù)兩構(gòu)件間的相對運(yùn)動形式，低副又可分為轉(zhuǎn)動副和移動副轉(zhuǎn)動副和移動副。1.1.轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副 （或鉸鏈）（或鉸鏈） 兩構(gòu)件只能在一個平面內(nèi)作兩構(gòu)件只能在一個平面內(nèi)作相對轉(zhuǎn)動相對轉(zhuǎn)動限制兩個自由度：限制兩個自由度：（兩個移動）（兩個移動）保留一個自由度保留一個自由度（轉(zhuǎn)動）（轉(zhuǎn)動）8 2. 2.移動副移動副 兩構(gòu)件只能沿某一方向線作兩構(gòu)件只能沿某一方向線作相對移動相對移動的運(yùn)動副的運(yùn)動副稱為移動副。稱為移動副。 限制兩個自由度：限制兩個自由度：（一個移動，一個轉(zhuǎn)動）（一個移動，一個轉(zhuǎn)動）保留一個自由度保留一個自由度（移動（移動 ）9 3. 3.高副高副 兩

5、構(gòu)件通過兩構(gòu)件通過點或線點或線接觸組成的運(yùn)動副稱為高副。接觸組成的運(yùn)動副稱為高副。限制一個自由度：（一個移動）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）保留兩個自由度（一個移動，一個轉(zhuǎn)動）10四、四、 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 1 1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：簡明簡明表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間 相對運(yùn)動關(guān)系相對運(yùn)動關(guān)系的圖形。的圖形。 （按比例，用特定的符號和線條按比例，用特定的符號和線條） 和運(yùn)動有關(guān)的：運(yùn)動副的類型、數(shù)目、相對位置、和運(yùn)動有關(guān)的：運(yùn)動副的類型、數(shù)目、相對位置、 構(gòu)件數(shù)目。構(gòu)件數(shù)目。 和運(yùn)動無關(guān)的：構(gòu)件外形、截面尺寸、組成構(gòu)件和運(yùn)

6、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(yùn)動副的具體構(gòu)造。的零件數(shù)目、運(yùn)動副的具體構(gòu)造。2 2、機(jī)構(gòu)簡圖：只需表明、機(jī)構(gòu)簡圖：只需表明機(jī)構(gòu)運(yùn)動傳遞情況和構(gòu)造特征機(jī)構(gòu)運(yùn)動傳遞情況和構(gòu)造特征， 不必按嚴(yán)格比例所畫的圖形。不必按嚴(yán)格比例所畫的圖形。111221211221212121212121 1、運(yùn)動副的符號、運(yùn)動副的符號轉(zhuǎn)動副：轉(zhuǎn)動副：移動副：移動副：齒輪副齒輪副：122112凸輪副：凸輪副：2 2、構(gòu)件（桿）：、構(gòu)件（桿）：132 2、常用機(jī)構(gòu)和運(yùn)動副的表示方法：、常用機(jī)構(gòu)和運(yùn)動副的表示方法：141516173 3、繪機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的步驟繪機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的步驟 圖上尺寸(mm)m實際

7、尺寸l1 1）分析機(jī)構(gòu)，觀察相對運(yùn)動，）分析機(jī)構(gòu)，觀察相對運(yùn)動，數(shù)清所有構(gòu)件的數(shù)目數(shù)清所有構(gòu)件的數(shù)目；2 2）確定所有運(yùn)動副的）確定所有運(yùn)動副的類型和數(shù)目類型和數(shù)目；3 3）選擇）選擇合理的位置合理的位置（即能充分反映機(jī)構(gòu)的特性）；（即能充分反映機(jī)構(gòu)的特性）；4）確定）確定比例尺比例尺；5 5）用規(guī)定的符號和線條繪制成簡圖。）用規(guī)定的符號和線條繪制成簡圖。（從原動件開始畫（從原動件開始畫) )18例：例： 試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖19動畫演示動畫演示 20五、五、 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度 1 1、平面機(jī)構(gòu)的自由度的計算平面機(jī)構(gòu)的自由度的計算 機(jī)構(gòu)的自由度：

8、機(jī)構(gòu)中機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)中活動構(gòu)件活動構(gòu)件相對于機(jī)架所具有的獨立相對于機(jī)架所具有的獨立 運(yùn)動的數(shù)目。（與構(gòu)件數(shù)目，運(yùn)動副的類型和數(shù)目有關(guān)）運(yùn)動的數(shù)目。（與構(gòu)件數(shù)目，運(yùn)動副的類型和數(shù)目有關(guān)） n n個活動構(gòu)件：自由度為個活動構(gòu)件：自由度為3n3n。 P PL個低副：個低副： 限制限制 2P2PL L個自由度個自由度 P PH H個高副：個高副： 限制限制 P PH H 個自由度個自由度 因此，該機(jī)構(gòu)相對于固定構(gòu)件的自由度數(shù)應(yīng)為活動構(gòu)件的因此，該機(jī)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(yùn)動副減少的自由度數(shù)之自由度數(shù)與引入運(yùn)動副減少的自由度數(shù)之差差，該差值稱為機(jī)，該差值稱為機(jī)構(gòu)的自由

9、度，并以構(gòu)的自由度，并以F F表示，表示， F=3n- 2P F=3n- 2PL L-P-PH H21F=3n- 2PF=3n- 2PL L-P-PH H =3 =3* *7-27-2* *8-48-4 =1 =12223P=3n-2PP=3n-2PL L-P-PH H =3=3* *6-26-2* *8-1=18-1=124F=3n- 2PF=3n- 2PL L-P-PH H =3 =3* *5-25-2* *6-06-0 =3 =3F=3n- 2PF=3n- 2PL L-P-PH H =3 =3* *5-25-2* *7-07-0 =1 =11 1）. .復(fù)合鉸鏈：兩個以上的構(gòu)件同時在同一

10、處形成的復(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。轉(zhuǎn)動副。由由K 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（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-1K-1）個）個 3121232 2、 注意事項注意事項 25F=3n- 2PF=3n- 2PL L-P-PH H =3 =3* *3-23-2* *3-13-1 =2 =2F=3n- 2PF=3n- 2PL L-P-PH H =3 =3* *2-22-2* *2-12-1 =1 =1多余的自由度多余的自由度是滾子是滾子2 2繞其繞其中心轉(zhuǎn)動帶來中心轉(zhuǎn)動帶來的局部自由度，的局部自由度，它并不影響整它并不影響整個機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，個機(jī)構(gòu)的運(yùn)

11、動，在計算機(jī)構(gòu)的在計算機(jī)構(gòu)的自由度時，應(yīng)自由度時，應(yīng)該除掉該除掉。 2 2）、局部自由度）、局部自由度 在機(jī)構(gòu)中，某些構(gòu)件具有在機(jī)構(gòu)中，某些構(gòu)件具有不影響不影響其它構(gòu)件運(yùn)動的自由度其它構(gòu)件運(yùn)動的自由度263 3）、虛約束）、虛約束 重復(fù)而不起獨立限制作用的約束稱為重復(fù)而不起獨立限制作用的約束稱為虛約束虛約束。 計算機(jī)構(gòu)的自由度時，虛約束應(yīng)除去不計。計算機(jī)構(gòu)的自由度時，虛約束應(yīng)除去不計。(1)(1)、兩構(gòu)件構(gòu)成多個導(dǎo)路平行的移動副，、兩構(gòu)件構(gòu)成多個導(dǎo)路平行的移動副， F=3n- 2PF=3n- 2PL L-P-PH H =3 =3* *3-23-2* *5-05-0 =-1 =-1(2)(2)、

12、兩構(gòu)件組成多個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副、兩構(gòu)件組成多個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副(3)(3)、機(jī)構(gòu)中存在對傳遞運(yùn)動不起獨立作用的、機(jī)構(gòu)中存在對傳遞運(yùn)動不起獨立作用的對稱部分對稱部分27兩構(gòu)件構(gòu)成多個導(dǎo)路兩構(gòu)件構(gòu)成多個導(dǎo)路平行的移動副平行的移動副 28兩構(gòu)件組成多個軸線兩構(gòu)件組成多個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副互相重合的轉(zhuǎn)動副294 4）、軌跡重合：在機(jī)構(gòu)中，若被聯(lián)接到機(jī)構(gòu)上的構(gòu)件，）、軌跡重合：在機(jī)構(gòu)中，若被聯(lián)接到機(jī)構(gòu)上的構(gòu)件，在聯(lián)接點處的運(yùn)動軌跡與機(jī)構(gòu)上的該點的運(yùn)動軌跡重合在聯(lián)接點處的運(yùn)動軌跡與機(jī)構(gòu)上的該點的運(yùn)動軌跡重合時，該聯(lián)接引入的約束是虛約束。時，該聯(lián)接引入的約束是虛約束。 F=3n- 2PF=3n-

13、2PL L-P-PH H =3 =3* *4-24-2* *6-06-0 =0 =0F=3n- 2PF=3n- 2PL L-P-PH H =3 =3* *3-23-2* *4-04-0 =1 =1虛約束作用虛約束作用：對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動無關(guān)，但可以改善機(jī)構(gòu)的受力：對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動無關(guān)，但可以改善機(jī)構(gòu)的受力情況，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性（剛度）。情況，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性（剛度）。 303 3、平面機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動的條件平面機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動的條件 F0F0，構(gòu)件間無相對運(yùn)動，不成為機(jī)構(gòu)。，構(gòu)件間無相對運(yùn)動，不成為機(jī)構(gòu)。F0F0原動件數(shù)原動件數(shù)=F=F，運(yùn)動確定，運(yùn)動確定原動件數(shù)原動件數(shù)FFF，機(jī)構(gòu)破壞

14、，機(jī)構(gòu)破壞 機(jī)構(gòu)要能運(yùn)動，它的自由度必須大于零。機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)要能運(yùn)動，它的自由度必須大于零。機(jī)構(gòu)的自由度表明機(jī)構(gòu)具有的獨立運(yùn)動數(shù)。由于每一個原動件只可從外界表明機(jī)構(gòu)具有的獨立運(yùn)動數(shù)。由于每一個原動件只可從外界接受一個獨立運(yùn)動規(guī)律（如內(nèi)燃機(jī)的活塞具有一個獨立的移接受一個獨立運(yùn)動規(guī)律（如內(nèi)燃機(jī)的活塞具有一個獨立的移動）因此，當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度為動）因此，當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度為1 1時，只需有一個原動件；當(dāng)機(jī)時，只需有一個原動件；當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度為構(gòu)的自由度為2 2時，則需有兩個原動件。故機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動時，則需有兩個原動件。故機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是：的條件是：原動件數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目。原動件數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目。 12345AEBCC DD 1423411313233 圖示為一簡易沖床的設(shè)計圖。試分析設(shè)計方案是否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(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。合理。如不合理，則繪出修改后的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。 34試計算圖示挖土機(jī)的自由度，并說明為什么試計算圖示挖土機(jī)的自由度，并說明為什么要配置三個油缸。要配置三個油缸。 35精品課件精品課件！36精品課件精