《機械設(shè)計基礎(chǔ)》項目2平面機構(gòu)分析

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)項目二 平面機構(gòu)分析項目二 平面機構(gòu)分析任務(wù)：機構(gòu)的組成分析、運動簡圖繪制及自由 度的計算 重點：機構(gòu)運動簡圖繪制和自由度計算，改造 組成不合理的機構(gòu)組合體。難點：機構(gòu)運動簡圖繪制、自由度計算案例1：圖示為內(nèi)燃機機構(gòu)1氣缸體2活塞3連桿4曲軸5齒輪6齒輪7凸輪8頂桿學(xué)習(xí)知識要點1運動副這種使兩構(gòu)件直接接觸的可動聯(lián)接稱為運動副。按兩構(gòu)件的接觸情況分類：凡兩構(gòu)件以點或線接觸構(gòu)成的運動副稱為高副，如圖所示。 凡兩構(gòu)件以面接觸構(gòu)成的運動副稱為低副，如圖所示。按兩構(gòu)件的相對運動分類：可分為轉(zhuǎn)動副（鉸鏈）、移動副、螺旋副和球面副由于構(gòu)成運動副的兩構(gòu)件之間的相對運動僅與運動副元素的幾何形狀及接觸

2、情況有關(guān)，所以各種運動副常用規(guī)定的簡單符號來表示，這些符號國家已經(jīng)制訂有標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)件的表示方法常用機構(gòu)示意圖符號，機構(gòu)運動簡圖表示法可以參考GB4460-84要特別注意：雖說我們提倡創(chuàng)新精神和創(chuàng)造性，但是在繪制機構(gòu)運動簡圖時，符號一定要采用上面所示的符號，這些符號都是行業(yè)內(nèi)通用的、大家都認(rèn)識的符號，不能想當(dāng)然的來畫，不能隨意“創(chuàng)造”?！景咐?】如圖所示為以顎式碎礦機。當(dāng)曲軸2繞其軸心O連續(xù)轉(zhuǎn)動時，動顎板3作往復(fù)擺動，從而將處于動顎板3和固定顎板6之間的礦石7軋碎。試?yán)L制此碎礦機的機構(gòu)運動簡圖。（1）運動分析此碎礦機由原動件曲軸2（構(gòu)件1為固裝于曲軸2上的飛輪）、動顎板3、擺桿4、機架5等4個構(gòu)件

3、組成，固定顎板6是固定安裝在機架上的。曲軸2于機架5在O點構(gòu)成轉(zhuǎn)動副（即飛輪的回轉(zhuǎn)中心）；曲軸2與動顎板3也構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，其軸心在A點（即動顎板繞曲軸的回轉(zhuǎn)幾何中心）；擺桿4分別與動顎板3和機架5在B、C兩點構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。其運動傳遞為： 電機皮帶曲軸動顎板擺桿 所以，其機構(gòu)原動件為曲軸，從動件為擺桿、構(gòu)件3、機架5共同構(gòu)成曲柄搖桿機構(gòu)。（2）按圖量取尺寸，選取合適的比例尺，確定O、A、B、C四個轉(zhuǎn)動副的位置，即可繪制出機構(gòu)運動簡圖。最后標(biāo)出原動件的轉(zhuǎn)動方向。由圖可以看出，O、C在同一垂直線上。量取OA=3mm，AB=25mm，BC=14mm，OC=22mm. 活塞泵 工作任務(wù)：分析下列機構(gòu)并繪制其

4、運動見圖。機構(gòu)具有確定運動的條件是：機構(gòu)的自由度數(shù)等于機構(gòu)的原動件數(shù)，既機構(gòu)有多少個自由度，就應(yīng)該給機構(gòu)多少個原動件。平面機構(gòu)的自由度計算公式為： F=3n2PlPh 該式也稱作平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)公式（又稱為契貝謝夫公式）?！揪毩?xí)1】 求顎式碎礦機機構(gòu)自由度。解：由機構(gòu)運動簡圖可以看出，該機構(gòu)共有3個運動構(gòu)件（即構(gòu)件2、3、4），4個低副（即轉(zhuǎn)動副O(jiān)、A、B、C），沒有高副。故根據(jù)機構(gòu)自由度計算公式可以求得機構(gòu)的自由度為：【練習(xí)2】 如圖28所示為一六桿機構(gòu)。要求計算其自由度。解：其中n=5， 利用式1-1得 ： 3x5-2x6-0=3 從計算結(jié)果可知，該機構(gòu)運動無法確定。但是，實際上，當(dāng)給構(gòu)件1

5、一個獨立運動時，由于構(gòu)件1、2、3、6組成四桿機構(gòu)，構(gòu)件2、3 具有確定的運動；同樣，構(gòu)件3、4、5、6也組成四桿機構(gòu)，當(dāng)構(gòu)件3運動時，構(gòu)件4、5也具有確定的運動。因此，該機構(gòu)的自由度實際為1。 計算機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的問題 復(fù)合鉸鏈 1復(fù)合鉸鏈 三個或三個以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成共軸線轉(zhuǎn)動副的鉸鏈，我們稱為復(fù)合鉸鏈 在上面例題中計算的自由度和實際自由度不一致，其問題在于由構(gòu)件2、3、4組成的轉(zhuǎn)動副C，實際上此處的轉(zhuǎn)動副C有兩個鉸鏈，即復(fù)合鉸鏈。所以該機構(gòu)的實際低副數(shù)Pl=7，故F=35270 = 1,正確2局部自由度 機構(gòu)中某些構(gòu)件具有局部的、不影響其它構(gòu)件運動的自由度，同時與輸出運動無關(guān)的自由

6、度我們稱為局部自由度。對于含有局部自由度的機構(gòu)在計算自由度時，不考慮局部自由度（設(shè)想把局部自由度固定進(jìn)行計算） 如圖所示為一凸輪機構(gòu)。其中n=3，Pl=3，Ph1，由公式得：F=3x3-2x3-1=2，顯然與實際不符。 這是由于構(gòu)件3（小滾子）繞A點的轉(zhuǎn)動不影響構(gòu)件2、4的運動，故這個自由度為局部自由度。 局部自由度不影響機構(gòu)的運動，因此，計算自由度應(yīng)將局部自由度除去不計。所以，n=2，Pl=2，Ph1，由公式得：F=3x2-2x2-1=1。正確。3虛約束 虛約束是指為增加機構(gòu)的剛度、改善受力情況、保持傳動的可靠性而增加的、對機構(gòu)不起實際約束作用的約束。 計算機構(gòu)自由度時應(yīng)將虛約束除去不計。虛

7、約束常出現(xiàn)的形式有以下幾種：a) 軌跡重合的虛約束；b) 轉(zhuǎn)動副軸線重合的虛約束；c) 移動副導(dǎo)路平行的虛約束；d) 機構(gòu)對稱部分的虛約束a) 軌跡重合的虛約束 如圖四桿機構(gòu)中，為增加機構(gòu)的剛度、改善受力情況引進(jìn)了EF桿，但EF=CD=AB，引入EF前后E點的運動軌跡不改變，對桿2并未起實際的約束作用，所以為虛約束。b) 轉(zhuǎn)動副軸線重合的虛約束如圖112所示齒輪機構(gòu)中，A和A，B和B之中分別有一個屬于虛約束。c) 移動副導(dǎo)路平行的虛約束如圖213所示，桿3的滑道，可以解除其中一個而不影響機構(gòu)的實際約束情況。d) 機構(gòu)對稱部分的虛約束 就是對運動不起作用的對稱結(jié)構(gòu)部分產(chǎn)生的約束。如圖114所示行星輪系三個行星輪中只有一個起實際約束作用