平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖及自由度

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1、第一章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖及自由度,4.機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算,3.機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的畫法,2.機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動的條件,1.平面機(jī)構(gòu)的組成,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,空間機(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,1-1 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(yùn)動的構(gòu)件的組合 構(gòu)件：機(jī)構(gòu)中的（最小）運(yùn)動單元 一個或若干個零件剛性聯(lián)接而成,動畫演示,2、機(jī)架：固定不動的構(gòu)件 原動件：輸入運(yùn)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(yùn)動平面互相平行 空間機(jī)構(gòu)：,蝸桿傳動,曲柄滑塊機(jī)構(gòu),二、自由度 一個作平面運(yùn)

2、動的自由構(gòu)件有三個獨(dú)立運(yùn)動的可能性。構(gòu)件所具有的這種獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度。所以一個作平面運(yùn)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(yùn)動，自由度減少。這種對構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動所施加的限制稱為約束。,三、運(yùn)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(yùn)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(yùn)動副稱為低副。 根據(jù)兩構(gòu)件間的相對運(yùn)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

3、（轉(zhuǎn)動）,2.移動副 兩構(gòu)件只能沿某一方向線作相對移動的運(yùn)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 ）,3.高副 兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)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）,7-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖,1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：簡明表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間相對運(yùn)動關(guān)系的圖形 （按比例，用特定的符號和線條） 和運(yùn)動有關(guān)的：運(yùn)動副的類型、數(shù)目、相對位置、構(gòu)件數(shù)目 和運(yùn)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(yùn)動副的具體構(gòu)造,2、機(jī)構(gòu)示意圖：只需表明機(jī)構(gòu)運(yùn)動傳遞情況和構(gòu)造特征，不必按嚴(yán)格比例所

4、畫的圖形,2、常用機(jī)構(gòu)和運(yùn)動副的表示方法：,1、運(yùn)動副的符號,轉(zhuǎn)動副：,移動副：,齒輪副：,凸輪副：,2、構(gòu)件（桿）：,3、繪機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的步驟,1）分析機(jī)構(gòu)，觀察相對運(yùn)動，數(shù)清所有構(gòu)件的數(shù)目；,2）確定所有運(yùn)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(yùn)動簡圖,動畫演示,7-3 平面機(jī)構(gòu)的自由度,一、平面機(jī)構(gòu)的自由度的計(jì)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(dú)立 運(yùn)動的數(shù)目。（與構(gòu)件數(shù)目，運(yùn)動副的類型和數(shù)目有關(guān)） n個活動構(gòu)件：自由度為3n。 PL個低副： 限

5、制 2PL個自由度 PH個高副： 限制 PH 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)件的自由度數(shù)與引入運(yùn)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F表示， F=3n- 2PL-PH,F=3n- 2PL-PH =3*7-2*8-4 =1,F=3n- 2PL-PH =3*5-2*6-0 =3,F=3n- 2PL-PH =3*5-2*7-0 =1,1.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 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,二 注意事項(xiàng),F=3n- 2PL-PH =3*3-2*3-1 =2,F=3n- 2PL-PH =3*2-2*

6、2-1 =1,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(yùn)動，在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時，應(yīng)該除掉。,2、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(yùn)動的自由度,3、虛約束 重復(fù)而不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時，虛約束應(yīng)除去不計(jì)。,(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,(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(yùn)動不起獨(dú)立作用的對稱部分,F=3n- 2PL-PH =3*5-2*5-4 =1,F=3n- 2PL-PH =3*4-2*4-2 =2,4、軌跡重合：在

7、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(diǎn)處的運(yùn)動軌跡與機(jī)構(gòu)上的該點(diǎn)的運(yùn)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 =0,F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1,虛約束作用：對機(jī)構(gòu)的運(yùn)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,圖示為一簡易沖床的設(shè)計(jì)圖。試分析設(shè)計(jì)方案是否合理。如不合理，則繪出修改后的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。,三、平面機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動的條件,F0，構(gòu)件間無相對運(yùn)動，不成為機(jī)構(gòu)。,F0,,原動件數(shù)=F，運(yùn)動確定,原動件數(shù)