平面機(jī)構(gòu)運動簡圖自由度課件

1、平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖及自由度1.平面機(jī)構(gòu)的組成2.機(jī)構(gòu)運動簡圖的畫法3.機(jī)構(gòu)自由度的計算4.機(jī)構(gòu)具有確定相對運動的條件1 平面機(jī)構(gòu)的組成 一、機(jī)構(gòu)的組成與分類1、概念：機(jī)構(gòu)是具有確定相對運動的構(gòu)件的組合 構(gòu)件：機(jī)構(gòu)中的（最?。┻\動單元 一個或若干個零件剛性聯(lián)接而成 2、機(jī)架：固定不動的構(gòu)件 原動件：輸入運動規(guī)律的構(gòu)件 從動件：其它的活動構(gòu)件3、平面機(jī)構(gòu)：各構(gòu)件的相對運動平面互相平行(在同一平面） 蝸桿傳動 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)二、自由度二、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。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

2、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)生一定相對運動的可動聯(lián)接類型：（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）固定鉸鏈自由鉸鏈2.移動副 兩構(gòu)件只能沿某一方向作相對移動的運動副稱為移動副。限制兩個自由度：（一個移動，一個轉(zhuǎn)動）保留一個自由度（移動 ）(二） 高副 兩構(gòu)

3、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）1 1、機(jī)構(gòu)運動簡圖：、機(jī)構(gòu)運動簡圖：簡明表示機(jī)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 2、機(jī)構(gòu)示意圖：、機(jī)構(gòu)示意圖：只需表明機(jī)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2 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖 2 2、常用機(jī)構(gòu)和運動副的表示方法：、常用機(jī)構(gòu)和運動副的表示方法：3、繪機(jī)構(gòu)運動簡圖的步驟 1）分析機(jī)構(gòu)，觀察相對運動，數(shù)清所有構(gòu)件的數(shù)目；2

4、）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(jī)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(jī)的機(jī)構(gòu)運動簡圖3 平面機(jī)構(gòu)的自由度 一一、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：機(jī)構(gòu)中活動構(gòu)件相對于機(jī)架所具有的獨立機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)中活動構(gòu)件相對于機(jī)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)）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 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：

5、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)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)與引入運動副減少的自由度數(shù)之差，該差值件的自由度數(shù)與引入運動副減少的自由度數(shù)之差，該差值稱為機(jī)構(gòu)的自由度，并以稱為機(jī)構(gòu)的自由度，并以F F表示，表示， F=3n- 2PF=3n- 2PL L-P-PH HF=3n- 2PL-PH =3*7-2*8-4 =1例 求下面機(jī)構(gòu)自由度F=3n- 2PL-PH =3*5-2*7-0 =1例 求下面牛頭刨床機(jī)構(gòu)自由度F=3n- 2PL-PHF=3n- 2PL-PH =3 =3* *5-25-2* *6-

6、06-0 =3 =3（錯）（錯）F=3n- 2PL-PHF=3n- 2PL-PH =3 =3* *5-25-2* *7-07-0 =1 =11.1.復(fù)合鉸鏈：兩個以上個構(gòu)件在同一條軸線上形成的轉(zhuǎn)動副復(fù)合鉸鏈：兩個以上個構(gòu)件在同一條軸線上形成的轉(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 二二 注意事項注意事項 2 2、虛約束、虛約束 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。(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（錯）F

7、=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1（正確）機(jī)車車輪的聯(lián)動機(jī)構(gòu)機(jī)車車輪的聯(lián)動機(jī)構(gòu)(2)、兩構(gòu)件組成多個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副(3)、機(jī)構(gòu)中存在對傳遞運動不起獨立作用的對稱部分 為虛約束F=3n- 2PL-PH =3*3-2*3-2 =1（行星輪系、固定3）F=3n- 2PL-PH =3*4-2*4-2 =2（差動輪系）(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，在聯(lián)接點處的運動軌跡與機(jī)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- 2PL-PH =3*4-2*6-0 =0F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1虛約束作用虛約束作用：對機(jī)構(gòu)的運

8、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 F=3n- 2PL-PH =3*3-2*3-1 =2(錯）F=3n- 2PL-PH =3*2-2*2-1 =1（正確）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(jī)構(gòu)的運動，在計算機(jī)構(gòu)的自由度時，應(yīng)該除掉 3 3、局部自由度、局部自由度 在機(jī)構(gòu)中，某些構(gòu)件具有不影響其它構(gòu)件運動的自由度F=3n- 2PL-PH =3*7-2*9-1 =2（注意凸輪）課堂練習(xí)F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1（其中一個滑塊為虛約束）（注意不是復(fù)合鉸鏈）三三、平面機(jī)構(gòu)具有確定相對運動的條件平面機(jī)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(jī)構(gòu)。F0,原動件數(shù)=F，運動確定原動件數(shù)F，機(jī)構(gòu)破壞機(jī)構(gòu)要能運動，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(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1時，只需有一個原動件；當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度為2時，則需有兩個原動件。故機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件是：原動件數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由