機構簡圖及自由度

第一章平面機構的自由度和速度(sùdù)分析§1－1運動(yùndòng)副及其分類§1－3平面機構的自由度§1－2平面機構運動簡圖精品資料§1－1運動(yùndòng)副及其分類一、構件(gòujiàn)的自由度及其約束一個作平面運動的自由構件有三個獨立運動的可能性即三個自由度。

自由度：構件做任意運動時所具有的獨立運動的個數(shù)。約束：對構件獨立運動的限制。精品資料a)兩個構件(gòujiàn)、b)直接接觸、c)有相對運動2.運動副元素——接觸的部分的形狀（點、線、面）例如：凸輪(tūlún)、齒輪齒廓活塞與缸套等。1.定義：運動副——兩個構件直接接觸組成的仍能產生某些相對運動的聯(lián)接。二、運動副及其分類三個條件，缺一不可精品資料3.按運動副元素分①低副——面接觸，應力低（轉動(zhuàndòng)副和移動副）②高副——點、線接觸(jiēchù)，應力高例如：滾動副、凸輪副、齒輪副等。轉動副（回轉副）、移動副。精品資料§1－2平面(píngmiàn)機構運動簡圖機構運動簡圖——用簡單(jiǎndān)的線條和規(guī)定的符號表示機構中各構件之間相對運動關系的圖形。作用：1.表示機構的結構和運動情況2.作為運動分析和動力分析的依據(jù)機構運動簡圖應滿足的條件：2.運動副的性質、數(shù)目與實際相符3.運動副之間的相對位置以及構件尺寸與實際機構成比例。1.構件數(shù)目與實際相同精品資料常見運動副符號(fúhào)的表示:國標GB4460－84精品資料常用(chánɡyònɡ)運動副的符號運動(yùndòng)副名稱運動副符號兩運動構件構成的運動副轉動副移動副12121212121212121212121212兩構件之一為固定時的運動副122121平面運動副精品資料平面(píngmiàn)高副螺旋(luóxuán)副21121221211212球面副球銷副121212空間運動副121212精品資料構件(gòujiàn)的表示方法:精品資料一般(yībān)構件的表示方法桿、軸構件(gòujiàn)固定構件同一構件精品資料三副(sānfù)構件兩副構件(gòujiàn)一般構件的表示方法精品資料注意事項:畫構件(gòujiàn)時應撇開構件(gòujiàn)的實際外形，而只考慮運動副的性質。精品資料步驟(bùzhòu)1.運轉機械，搞清楚運動(yùndòng)的傳遞情況2.搞清運動副的類型和數(shù)目3.選擇合理的投影面4.測出各運動副間的相對位置和尺寸5.按比例和規(guī)定的符號繪出機構運動簡圖思路：先定原動部分和工作部分（一般位于傳動線路末端），弄清運動傳遞路線，確定構件數(shù)目及運動副的類型，并用符號表示出來。順口溜：先兩頭，后中間，從頭至尾走一遍，數(shù)數(shù)構件是多少，再看它們怎相聯(lián)。精品資料例:繪制圖示曲柄(qūbǐng)滑塊機構運動簡圖123精品資料DCBA1432繪制(huìzhì)圖示鱷式破碎機的運動簡圖精品資料1234繪制(huìzhì)圖示偏心泵的運動簡圖偏心(piānxīn)泵精品資料§1－3平面(píngmiàn)機構自由度的計算一、平面(píngmiàn)機構的自由度定義：機構中各構件相對于機架所具有的獨立運動的數(shù)目

。作平面運動的剛體在空間的位置需要三個獨立的參數(shù)（x，y,

θ）才能唯一確定。精品資料自由構件的自由度數(shù)運動副自由度數(shù)約束(yuēshù)數(shù)回轉副1（θ）+2（x，y）=3yx12Syx12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2結論(jiélùn)：構件自由度＝3－約束數(shù)移動副1（x）+2（y，θ）=3高副2（x,θ）+1（y）=3θ經運動副相聯(lián)后，構件自由度會有變化：精品資料活動(huódòng)構件數(shù)n

計算公式：

F=3n－(2PL+PH)要求(yāoqiú)：記住上述公式，并能熟練應用。構件總自由度低副約束數(shù)

高副約束數(shù)

3×n2×PL1

×PH例①計算曲柄滑塊機構的自由度解：活動構件數(shù)n=3低副數(shù)PL=4F=3n－2PL－PH=3×3－2×4=1高副數(shù)PH=0S3123推廣到一般：精品資料例②計算五桿鉸鏈(jiǎoliàn)機構的自由度解：活動(huódòng)構件數(shù)n=4低副數(shù)PL=5F=3n－2PL－PH

=3×4－2×5=2

高副數(shù)PH=01234θ1精品資料二、機構(jīgòu)具有確定運動的條件給定S3＝S3(t)一個獨立參數(shù)(cānshù),θ1＝θ1（t）唯一確定，該機構僅需要一個獨立參數(shù)(cānshù)。若僅給定θ1＝θ1（t）,則θ2θ3θ4均不能唯一確定。若同時給定θ1和θ4，則θ3θ2能唯一確定，該機構需要兩個獨立參數(shù)。θ4S3123S’3θ11234θ1精品資料原動件——能獨立(dúlì)運動的構件?！鄼C構具有確定運動(yùndòng)的條件為：自由度F>0且F＝原動件數(shù)∵一個原動件只能提供一個獨立參數(shù)精品資料三、計算(jìsuàn)平面機構自由度的注意事項12345678ABCDEF例③計算(jìsuàn)圖示圓盤鋸機構的自由度。解：活動構件數(shù)n=7低副數(shù)PL=6F=3n－2PL－PH高副數(shù)PH=0=3×7－2×6－0=9計算結果肯定不對！精品資料1.復合鉸鏈(jiǎoliàn)——兩個以上的構件在同一處以轉動副相聯(lián)。計算(jìsuàn)：m個構件,有m－1轉動副。兩個低副精品資料上例：在B、C、D、E四處(sìchù)應各有2個運動副。例④計算圖示圓盤(yuánpán)鋸機構的自由度。解：活動構件數(shù)n=7低副數(shù)PL=10F=3n－2PL－PH

=3×7－2×10－0=112345678ABCDEF精品資料例⑤計算(jìsuàn)圖示兩種凸輪機構的自由度。解：n=3，PL=3，F(xiàn)=3n－2PL－PH

=3×3－2×3－1=2PH=1對于(duìyú)右邊的機構，有：F=3×2－2×2－1=1事實上，兩個機構的運動相同，且F=1123123精品資料2.局部(júbù)自由度

F=3×2－2×2－1=1定義：構件(gòujiàn)局部運動所產生的自由度。出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計算時去掉滾子和鉸鏈。滾子的作用：滑動摩擦滾動摩擦。123123精品資料解：n=4，PL=6，F(xiàn)=3n－2PL－PH

=3×4－2×6=0PH=03.虛約束－－對機構的運動(yùndòng)實際不起作用的約束。計算自由度時應去掉虛約束?！進N＝AB＝CD，故增加構件4前后M點的軌跡(guǐjì)都是圓弧。增加的約束不起作用，應去掉構件4。⑥已知：AB＝CD＝MN，計算圖示平行四邊形機構的自由度。1234ABCDMN精品資料重新(chóngxīn)計算：n=3,PL=4,PH=0F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1特別注意(zhùyì)：此例存在虛約束的幾何條件是：1234ABCDEF4F⑥已知：AB＝CD＝EF，計算圖示平行四邊形機構的自由度。AB＝CD＝EF精品資料出現(xiàn)(chūxiàn)虛約束的場合：1.兩構件構成多個移動(yídòng)副，且導路平行。2.兩構件構成多個轉動副，且同軸。3.運動時，兩構件上的兩點距離始終不變。精品資料4.對傳遞運動不起作用的對稱部分(bùfen)。如多個行星輪。如平行四邊形機構(jīgòu)橢圓儀等火車輪精品資料5.兩構件構成(gòuchéng)高副，兩處接觸，且法線重合。如等寬凸輪(tūlún)W注意：法線不重合時，變成實際約束！AA’n1n1n2n2n1n1n2n2A’A精品資料虛約束的作用：①改善構件的受力情況，如多個(duōɡè)行星輪。②增加機構的剛度，如軸與軸承(zhóuchéng)、機床導軌。③使機構運動順利，避免運動不確定，如車輪。注意：各種出現(xiàn)虛約束的場合都是有條件的!精品資料CDABGFoEE’⑧計算(jìsuàn)圖示大篩機構的自由度。位置(wèizhi)C，2個低