01平面機構(gòu)運動簡圖

1、4.平面機構(gòu)具有確定相對運動的條件3.平面機構(gòu)運動簡圖及繪制畫法2.平面機構(gòu)自由度及其計算1.平面機構(gòu)的組成一、機構(gòu)的組成與分類一、機構(gòu)的組成與分類1、概念： ：是具有確定相對運動的構(gòu)件的組合 ：機構(gòu)中的（最?。┻\動單元 由一個或若干個零件剛性聯(lián)接而成動畫演示 2、組成：固定不動的構(gòu)件 ：輸入運動規(guī)律的構(gòu)件 ：其它的活動構(gòu)件3、：各構(gòu)件在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動蝸桿傳動 曲柄滑塊機構(gòu)：各構(gòu)件不完全在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動當(dāng)這些構(gòu)件之間以一定的方式聯(lián)接起來成為機構(gòu)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約

2、束。 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)件的自由度自由度。所以一個作平面運動的自由構(gòu)件有3個自由度,二、自由度二、自由度6個作空間運動的自由構(gòu)件有自由度。三、運動副及其分類三、運動副及其分類（一）（一） 低副低副 兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運動副稱為低副低副。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。限制兩個自由度：（兩個移動）保留一個自由度（轉(zhuǎn)動）概念：兩構(gòu)件直接接觸又存在一定相對運動的可動聯(lián)接。類型：低副和高副1.1.轉(zhuǎn)動副轉(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2.2.移動副移動副 兩構(gòu)件只能沿某一方向線作相對移動

3、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（二）高副 兩構(gòu)件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副高副。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） 機構(gòu)示意圖：機構(gòu)示意圖：只需表明機構(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1、機構(gòu)運動簡圖：、機構(gòu)運動簡圖：簡明表示機構(gòu)中各構(gòu)件之間相對運動關(guān)系的圖形運動副的類型、數(shù)目、相對位置、構(gòu)件數(shù)目構(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)造和運動有關(guān)的：和運動無關(guān)的： 用簡單線條表示構(gòu)件用簡單線條表示構(gòu)件 規(guī)定符號代表運動副規(guī)定符號代表運動副 按比例定出運動副的相對

4、位置按比例定出運動副的相對位置 與原機械具有完全相同的運動特性與原機械具有完全相同的運動特性2 2、常用機構(gòu)、常用機構(gòu)和運動副的和運動副的表示方法：表示方法：122121122121212121212（1 1）運動副的符號）運動副的符號轉(zhuǎn)動副：移動副：2112凸輪副：齒輪副：（2 2）構(gòu)件（桿）：）構(gòu)件（桿）：3 3、繪制機構(gòu)運動簡圖的步驟、繪制機構(gòu)運動簡圖的步驟 l作圖實際尺寸 mm尺寸(mm)1）分析機構(gòu)，觀察相對運動，數(shù)清所有構(gòu)件的數(shù)目；2）確定所有運動副的類型和數(shù)目，測量各運動副之間位置；3）選擇合理的位置（即能充分反映機構(gòu)的特性），確定視圖方向；4）確定比例；5）用規(guī)定的符號和線條繪

5、制成簡圖。（從原動件開始畫)）分清原動件、機架和從動件例： 試?yán)L制內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖1 12 23 34 4abc141223a14b12c2343 32 24 41 14abcefdg一、平面機構(gòu)的自由度的計算一、平面機構(gòu)的自由度的計算機構(gòu)的自由度機構(gòu)的自由度：機構(gòu)中活動構(gòu)件相對于機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)）活動構(gòu)件數(shù)： 低副數(shù)： l連接前總自由度： 3n連接后引入的總約束數(shù)：2pl+phf=3n - ( 2pl + ph ) =3n - 2pl - ph牛頭刨床 f=3n- 2pl-ph=36-28-1=1解：n=6,pl=8,ph=11234f =

6、3n2plph = 3 2 340= 112345f =3n2plph = 3 2 450= 2f =3n2plph = 3 2 221= 1bcaf =3n2plph = 3 2 340 = 1f =3n2plph = 3 2 451 = 1二、平面機構(gòu)具有確定相對運動的條件二、平面機構(gòu)具有確定相對運動的條件 機構(gòu)要能運動，它的自由度必須大于零。機構(gòu)的自由度表明機構(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)燃機的活塞具有一個獨立的移動）因此，當(dāng)機構(gòu)的自由度為1時，只需有一個原動件；當(dāng)機構(gòu)的自由度為2時，則需有兩個原動件。f =3n2plph = 3 42 50=

7、2 f =3n2plph = 3 32 50= -1 f =3n2plph = 3 22 30=0 bcabcadeaebcdf0，構(gòu)件間無相對運動，不成為機構(gòu)。f0,原動件數(shù)=f，運動確定原動件數(shù)f，機構(gòu)破壞12345aebcc dd 1423411故機構(gòu)具有確定運動的條件是：原動件數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)的自由度數(shù)目原動件數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)的自由度數(shù)目。試計算圖示挖土機的自由度，并說明為什么要配置三個油缸。試計算圖示挖土機的自由度，并說明為什么要配置三個油缸。 縫紉機刺布機構(gòu) 油泵f=3n- 2pl-phf=3n- 2pl-ph =3 =3* *5-25-2* *6-06-0 =3 =3f=3n- 2p

8、l-phf=3n- 2pl-ph =3 =3* *5-25-2* *7-07-0 =1 =11.1.復(fù)合鉸鏈復(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（k-1）個。312123三、三、 注意事項注意事項 f=3n- 2pl-ph =3*3-2*3-1 =2f=3n- 2pl-ph =3*2-2*2-1 =12 2、局部自由度、局部自由度 在機構(gòu)中，某些構(gòu)件具有不影響其它構(gòu)件運動的自由度局部自由度經(jīng)常發(fā)生的場局部自由度經(jīng)常發(fā)生的場合：合：滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦?xí)r滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦?xí)r添加的滾子、軸承中的滾添加的滾子、軸承中的滾珠珠解決的方法：解

9、決的方法：計算機構(gòu)自由度時，設(shè)想計算機構(gòu)自由度時，設(shè)想將滾子與安裝滾子的構(gòu)件將滾子與安裝滾子的構(gòu)件固結(jié)在一起，視作一個構(gòu)固結(jié)在一起，視作一個構(gòu)件件排除排除3 3、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。 計算機構(gòu)的自由度時，虛約束應(yīng)除去不計。排除排除a、 兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個運動副時兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個運動副時n兩構(gòu)件組合成多個兩構(gòu)件組合成多個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副，且其且其軸線重合軸線重合n兩構(gòu)件組合成多個兩構(gòu)件組合成多個移動副移動副，其其導(dǎo)路平行或重合導(dǎo)路平行或重合n兩構(gòu)件組合成若干個兩構(gòu)件組合成若干個高副高副，但接觸點之間的但接觸點之間的距離為常數(shù)距離為常數(shù)123123為了改善構(gòu)

10、件的受力情況為了改善構(gòu)件的受力情況f f3n3n2p2pl lp ph h 3 3 2 2 22 11討論： 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 =-1f=3n- 2pl-ph =3*3-2*4-0 =1例子分析：b、 兩構(gòu)件某兩點之間的距離在運動中保持不變時兩構(gòu)件某兩點之間的距離在運動中保持不變時n在這兩個例子中，加與不加紅色構(gòu)件在這兩個例子中，加與不加紅色構(gòu)件mnmn效果完全一樣，為效果完全一樣，為虛約束虛約束n解決方法：解決方法：計算時應(yīng)將構(gòu)件計算時應(yīng)將構(gòu)件mnmn及其引入的約束去掉及其引入的約束去掉f f3n3n2p2pl lp ph h 3

11、3 2 2 34 0f f3n3n2p2pl lp ph h 3 3 2 2 46 0 0nm錯錯對對 1f f3n3n2p2pl lp ph h 3 3 2 2 34 01c、 兩構(gòu)件上聯(lián)接點的軌跡重合兩構(gòu)件上聯(lián)接點的軌跡重合n在該機構(gòu)中，構(gòu)件在該機構(gòu)中，構(gòu)件2 2上的上的c c點點c c2 2與構(gòu)與構(gòu)件件3 3上的上的c c點點c c3 3軌跡重合，為軌跡重合，為虛約束虛約束n解決方法：解決方法：計算時應(yīng)將構(gòu)件計算時應(yīng)將構(gòu)件3 3及其引及其引入的約束去掉來計算入的約束去掉來計算n同理，也可將構(gòu)件同理，也可將構(gòu)件4 4當(dāng)作虛約束，將當(dāng)作虛約束，將構(gòu)件構(gòu)件4 4及其引入的約束去掉來計算，及其引

12、入的約束去掉來計算，效果完全一樣效果完全一樣bac(c2,c3)d1234f f3n3n2p2pl lp ph h 3 3 2 2 34 01d、 機構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分機構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分n在該機構(gòu)中，齒輪在該機構(gòu)中，齒輪3 3是齒輪是齒輪2 2的對稱部分，為的對稱部分，為虛約束虛約束n解決方法：解決方法：計算時應(yīng)將齒輪計算時應(yīng)將齒輪3 3及其引入的約束去掉及其引入的約束去掉n同理，將齒輪同理，將齒輪2 2當(dāng)作虛約束去掉，完全一樣當(dāng)作虛約束去掉，完全一樣n目的：目的：為了改善構(gòu)件的受力情況為了改善構(gòu)件的受力情況f f3n3n2p2pl lp ph h 3 3 2 2 33

13、2112345行星輪系虛約束虛約束結(jié)論結(jié)論n機構(gòu)中的虛約束都是在一定的幾何條件下出機構(gòu)中的虛約束都是在一定的幾何條件下出現(xiàn)的，如果這些幾何條件不滿足，則虛約束現(xiàn)的，如果這些幾何條件不滿足，則虛約束將變成有效約束，而使機構(gòu)不能運動將變成有效約束，而使機構(gòu)不能運動n采用虛約束是為了采用虛約束是為了: :改善構(gòu)件的受力情況；傳遞較大功率；改善構(gòu)件的受力情況；傳遞較大功率；或滿足某種特殊需要或滿足某種特殊需要n在設(shè)計機械時，若為了某種需要而必須使用虛約束時，則在設(shè)計機械時，若為了某種需要而必須使用虛約束時，則必須嚴(yán)格保證設(shè)計、加工、裝配的精度，以滿足虛約束所必須嚴(yán)格保證設(shè)計、加工、裝配的精度，以滿足虛

14、約束所需要的幾何條件需要的幾何條件123c處為復(fù)合鉸鏈處為復(fù)合鉸鏈,計算時為計算時為（3-1)=2個鉸鏈；個鉸鏈；e、e為虛約束為虛約束應(yīng)去掉應(yīng)去掉一個；一個；f處為局部自由度處為局部自由度應(yīng)去掉應(yīng)去掉。例子分析：例子分析：=3 7-2 9-1=2f=3n-2pl-phc處為復(fù)合鉸鏈處為復(fù)合鉸鏈,計算時為計算時為（3-1)=2個鉸鏈；個鉸鏈；d處為虛約束處為虛約束應(yīng)去掉應(yīng)去掉；b處為局部自由度處為局部自由度應(yīng)去掉應(yīng)去掉。2和和3為一個構(gòu)件。為一個構(gòu)件。f=3n-2pl-phcbd=3 9-2 12-2=1f =3n2plph = 3 52 70=1 f =3n2plph = 3 32 40=1 n=2,pl=3f=0n=3,pl=4, f=1減少一個約束減少一個約束增加一個自由度增加一個自由度n=2 , pl=2, ph=1 f=1例：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。