機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課件 項(xiàng)目2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制和自由度計(jì)算

項(xiàng)目2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制及自由度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)目錄CONTENTS機(jī)構(gòu)概述1平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖2平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算31機(jī)構(gòu)概述Part一個(gè)在平面上運(yùn)動(dòng)的物體，不論它以任何方式運(yùn)動(dòng)，都可用沿x軸的移動(dòng)、沿y軸的移動(dòng)和垂直于該平面軸的轉(zhuǎn)動(dòng)共3個(gè)參數(shù)進(jìn)行表達(dá)，如圖所示。試分析在三維空間中運(yùn)動(dòng)的物體，可以用那幾個(gè)參數(shù)表達(dá)？任務(wù)引入任務(wù)目標(biāo)：1.掌握機(jī)構(gòu)的組成；2.掌握自由度和約束的含義；3.掌握運(yùn)動(dòng)副的類型。相關(guān)知識(shí)平面機(jī)構(gòu)：各構(gòu)件在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)?？臻g機(jī)構(gòu)：各構(gòu)件不完全在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。平面機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)一、機(jī)構(gòu)的組成與分類機(jī)構(gòu)：具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的組合；構(gòu)件：機(jī)構(gòu)中的（最?。┻\(yùn)動(dòng)單元，由一個(gè)或若干個(gè)零件剛性聯(lián)接而成。1.機(jī)構(gòu)一、機(jī)構(gòu)的組成與分類機(jī)架：固定不動(dòng)的構(gòu)件；原動(dòng)件：輸入運(yùn)動(dòng)規(guī)律的構(gòu)件；從動(dòng)件：其它的活動(dòng)構(gòu)件2.機(jī)架二、自由度自由度：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目；約束：對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所施加的限制三個(gè)自由度：x,y,

yxO三、運(yùn)動(dòng)副及其分類運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。特點(diǎn)：（1）運(yùn)動(dòng)副是一種連接；（2）由兩個(gè)構(gòu)件組成；（3）兩個(gè)構(gòu)件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)副元素：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件上的接觸點(diǎn)、接觸線或接觸面。運(yùn)動(dòng)副元素1.運(yùn)動(dòng)副三、運(yùn)動(dòng)副及其分類低副：兩構(gòu)件通過面與面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副；高副：兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副。2.類型運(yùn)動(dòng)副及其分類低副——轉(zhuǎn)動(dòng)副固定鉸鏈活動(dòng)鉸鏈運(yùn)動(dòng)副及其分類低副——移動(dòng)副

兩構(gòu)件只能沿某一方向線作相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為移動(dòng)副。

約束：一個(gè)方向移動(dòng)，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度：一個(gè)方向的移動(dòng)與機(jī)架組成移動(dòng)副兩活動(dòng)構(gòu)件組成的移動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副及其分類高副

兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。

約束：一個(gè)方向移動(dòng)自由度：一個(gè)方向移動(dòng)，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖Part嘗試?yán)L制右圖手動(dòng)壓水機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖。任務(wù)引入任務(wù)目標(biāo)：1.理解結(jié)構(gòu)示意圖的含義；2.掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制方法。一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖概念研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性時(shí)，為了使得問題簡化，通常只考慮與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目、類型及相對(duì)位置，不考慮構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的實(shí)際結(jié)構(gòu)和材料等與運(yùn)動(dòng)無關(guān)的因素。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖：用簡單的線條和符號(hào)來代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定比例表示各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，用以說明機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡單圖形。機(jī)構(gòu)示意圖：只表示機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成及運(yùn)動(dòng)原理，而不嚴(yán)格按照比例繪制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。二、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號(hào)（詳見GB/T4460）二、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制1.觀察機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況，分析機(jī)構(gòu)具體組成，確定機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件（類型和數(shù)目）；2.由原動(dòng)件開始，根據(jù)相連兩構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)副元素情況，確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目；3.根據(jù)實(shí)際機(jī)構(gòu)尺寸和圖紙大小確定適當(dāng)?shù)谋壤?.選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)脑瓌?dòng)件位置，用規(guī)定的符號(hào)和線條繪制成簡圖(從原動(dòng)件開始畫)。注：一般會(huì)先在圖紙中確定各運(yùn)動(dòng)副的位置，再連接各運(yùn)動(dòng)副完成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制。繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖步驟繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖步驟試?yán)L制顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖：

43D52CFEA6G1B注：為圖示整潔，演示中先繪制構(gòu)件，再繪制定位圓弧，實(shí)際繪制過程與此不同。別忘標(biāo)注原動(dòng)件3平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算Part計(jì)算右圖仿生機(jī)構(gòu)的自由度，并注明是否有局部自由度、虛約束或復(fù)合鉸鏈。任務(wù)引入任務(wù)目標(biāo)：1．掌握平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算過程；2.理解平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算三種特殊情況。一、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式平面機(jī)構(gòu)自由度=構(gòu)件總的自由度-構(gòu)件總的約束數(shù)ABCD3214F=3n-2PL-PH二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)的自由度是指機(jī)構(gòu)相對(duì)于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件是不能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的，只有原動(dòng)件才能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。而原動(dòng)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)都是外界給定的。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：機(jī)構(gòu)自由度必須大于零，且原動(dòng)件數(shù)目必須等于自由度數(shù)。三、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度注意事項(xiàng)F=3n-2pL-pH=3×7-2×6-0=9???318245671.復(fù)合鉸鏈：由兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成的重合轉(zhuǎn)動(dòng)副，稱為復(fù)合鉸鏈。由m個(gè)構(gòu)件(m≥3)構(gòu)成的復(fù)合鉸鏈，應(yīng)包含(m-1)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。312312312321三、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度注意事項(xiàng)2.局部自由度：機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所產(chǎn)生的不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的局部運(yùn)動(dòng)常見的局部自由度是滾子繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。處理方式：在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，局部自由度應(yīng)當(dāng)舍棄不計(jì)。設(shè)想將滾子與從動(dòng)件焊成一體三、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度注意事項(xiàng)3.虛約束：機(jī)構(gòu)中有些約束所起的限制作用可能是重復(fù)的，這種對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用的重復(fù)約束。處理方式：計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉引入虛約束的構(gòu)件（或運(yùn)動(dòng)鏈部分）和運(yùn)動(dòng)副。1）軌跡重合

對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)，但可以改善機(jī)構(gòu)的受力情況，增加機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性。虛約束2）

兩構(gòu)件形成多個(gè)具有相