《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)課件第八章：平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖及自由度.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)課件第八章：平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖及自由度.ppt（33頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第八章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)簡圖的畫法 2.機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(dòng) 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(dòng) 機(jī)構(gòu)： 3.1 平面機(jī)構(gòu)的組成 一、機(jī)構(gòu)的組成與分類 1、 概念 ：由構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副組成的系統(tǒng)。 構(gòu)件 ：機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)獨(dú)立的（最小）運(yùn)動(dòng)單元 2、 機(jī)架 ：固定不動(dòng)的構(gòu)件 原動(dòng)件 ：對(duì)一構(gòu)件（或多個(gè)構(gòu)件）給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)于機(jī)架運(yùn)動(dòng) 從動(dòng)件 ：其余構(gòu)件也均隨之做確定的運(yùn)動(dòng) 3、 平面機(jī)構(gòu) ： 若組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的 平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。 空間機(jī)
2、構(gòu) ： 蝸桿傳動(dòng) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 二、自由度 一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的可能性。 構(gòu)件所具有的這種獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為構(gòu)件的 自由度 。所 以一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有三個(gè)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(shí)，各個(gè)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(duì)運(yùn)動(dòng)，自由 度減少。這種對(duì)構(gòu)件獨(dú) 立運(yùn)動(dòng)所施加的限制稱 為 約束 。 構(gòu)件受到約束后其自由度減 少，每加上一個(gè)約束，便失 去一個(gè)自由度，自由度的約 束數(shù)之總和應(yīng)等于 6，每個(gè)構(gòu) 件的約束數(shù)最多為 5，至少為 1. 三、運(yùn)動(dòng)副及其分類 概念 ： 在機(jī)構(gòu)中每一構(gòu)件都以一定方式與其他構(gòu)件相互聯(lián)
3、接， 這種使兩構(gòu)件直接接觸的可動(dòng)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(dòng)副稱為 低副 。 根據(jù)兩構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式，低副又可分為 轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。 1.轉(zhuǎn)動(dòng)副 （或鉸鏈） 具有一個(gè)獨(dú)立相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副 限制兩個(gè)自由度： （兩個(gè)移動(dòng)） 保留一個(gè)自由度 （轉(zhuǎn)動(dòng)） 2.移動(dòng)副 具有沿一個(gè)方向獨(dú)立相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。 限制兩個(gè)自由度： （一個(gè)移動(dòng)，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)） 保留一個(gè)自由度 （移動(dòng) ） (二） 高副 運(yùn)動(dòng)的相對(duì)自由度數(shù)為 2，約束條件數(shù)為 1。 限制一個(gè)自由度： （一個(gè)移動(dòng)） 保留兩個(gè)自由度 （一個(gè)移動(dòng)，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)） 3.2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖 1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖： 能準(zhǔn)確表達(dá)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的簡化
4、圖形 （按比例，用特定的符號(hào)和線條） 和運(yùn)動(dòng)有關(guān)的 ：運(yùn)動(dòng)副的類型、數(shù)目、相對(duì)位置、構(gòu)件數(shù)目 和運(yùn)動(dòng)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(dòng)副的具體構(gòu)造 2、機(jī)構(gòu)示意圖： 圖形不按精確的比例繪制，僅僅為了表達(dá)機(jī)械的 結(jié)構(gòu)特征。 2、常用機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副的表示方法： 凸輪副： 3、 繪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟 （ 1）分析機(jī)構(gòu)的組成，判斷機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件、從動(dòng)件及原動(dòng)件 運(yùn)動(dòng)方向。 （ 2）分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，判斷機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸及運(yùn)動(dòng)副的類型 （ 3）恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面，以能夠簡明地把機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)情況表 示清楚為原則 （ 4）確定比例尺 ；用簡單的線條和各種運(yùn)動(dòng)副 的代號(hào)將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖畫出
5、來。（從原動(dòng)件開始畫） 例 試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖 3.3 平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 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)具有確定運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)（與構(gòu)件數(shù)目，運(yùn)動(dòng)副的類型 和數(shù)目有關(guān)） n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件：自由度為 3n。 PL個(gè)低副： 限制 2PL個(gè)自由度 PH個(gè)高副： 限制 PH 個(gè)自由度 因此，該機(jī)構(gòu)相對(duì)于固定構(gòu)件的自由度數(shù)應(yīng)為活動(dòng)構(gòu)件的自由度數(shù)與引入運(yùn) 動(dòng)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 自由度等于 1的機(jī)構(gòu)在具有一個(gè)原動(dòng)件時(shí)運(yùn)動(dòng)是確定的。 自由度等于 2的機(jī)構(gòu)在具有兩個(gè)原動(dòng)件時(shí)才有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 構(gòu)件組合自由度為 0的
6、為 剛性桁架 。 F=3n- 2PL-PH =3*7-2*8-4 =1 F=3n- 2PL-PH =3*5-2*7-0=1 F=3n- 2PL-PH =3*6-2*8-1=1 二、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意問題。 為了改善機(jī)構(gòu)的使用機(jī)能，機(jī)構(gòu)有時(shí)采用一些特殊結(jié)構(gòu)。 在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，這些特殊結(jié)構(gòu)，必須加以 適當(dāng)?shù)奶幚怼?復(fù)合鉸鏈 ：兩個(gè)以上個(gè)構(gòu)件在同一處轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接，就構(gòu)成 了所謂的復(fù)合鉸鏈。當(dāng)有 M個(gè)構(gòu)件（包括固定構(gòu)件）以復(fù)合 鉸鏈相聯(lián)接時(shí)，其轉(zhuǎn)動(dòng)副的數(shù)目應(yīng)為（ M-1）個(gè)。 F=3n- 2PL- PH =3*5-2*6-0 =3（錯(cuò)） F=3n- 2PL-PH =3*5-2*7-0
7、=1 3、虛約束 對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不起限制作用的約束稱為 虛約束 。計(jì)算機(jī)構(gòu)的 自由度時(shí)，虛約束應(yīng)除去不計(jì)。 軌跡重合 ： 如果機(jī)構(gòu)上有兩構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接，而兩構(gòu)件上的聯(lián)接點(diǎn) 的軌跡在未聯(lián)接前是互相重合的，而兩構(gòu)件上聯(lián)接點(diǎn)的軌跡 相重合，則該聯(lián)接將帶入一個(gè)虛約束。 轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合 ： 當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副且其軸線相互重合時(shí)，只 有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起約束作用，其余轉(zhuǎn)動(dòng)副都是虛約束。 移動(dòng)副軌道平行： 兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副且其倒路互相平行，這時(shí)只 有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余移動(dòng)副都是虛約束。 機(jī)構(gòu)存在對(duì)運(yùn)動(dòng)起重復(fù)約束作用的對(duì)稱部分： 在機(jī)構(gòu)中，某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束亦是虛 約束。
8、 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(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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 （ 1）、兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副， F=3n- 2PL-PH =3*3-2*5-0 =-1（錯(cuò)） F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1（正確） 機(jī)車車輪的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu) (2)、兩構(gòu)件組成多個(gè)軸線互相重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副 (3)、機(jī)構(gòu)中存在對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分 為虛約束 F=3n- 2PL-PH =3*3-2*3-2 =1（行星輪系、固定 3） F=3n- 2PL-PH =3*4-2
9、*4-2 =2（差動(dòng)輪系） F=3n- 2PL-PH =3*3-2*3-1 =2(錯(cuò)） F=3n- 2PL-PH =3*2-2*2-1 =1（正確） 多余的自由度 是滾子 2繞其 中心轉(zhuǎn)動(dòng)帶來 的局部自由度， 它并不影響整 個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)， 在計(jì)算機(jī)構(gòu)的 自由度時(shí)，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(dòng)的自由度 F=3n- 2PL-PH =3*7-2*9-1 =2 （注意凸輪） F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1 （其中一個(gè)滑塊為虛約束） （注意不是復(fù)合鉸鏈） 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(dòng)簡
10、圖。 三 、 平面機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件 F0 ，構(gòu)件間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不成為機(jī)構(gòu)。 F0, 原動(dòng)件數(shù) =F，運(yùn)動(dòng)確定 原動(dòng)件數(shù) F，機(jī)構(gòu)破壞 機(jī)構(gòu)要能運(yùn)動(dòng)，它的自由度必須大于零。機(jī)構(gòu)的自由度表明機(jī)構(gòu)具有的獨(dú) 立運(yùn)動(dòng)數(shù)。由于每一個(gè)原動(dòng)件只可從外界接受一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)規(guī)律（如內(nèi)燃 機(jī)的活塞具有一個(gè)獨(dú)立的移動(dòng)）因此，當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度為 1時(shí)，只需有一 個(gè)原動(dòng)件；當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度為 2時(shí)，則需有兩個(gè)原動(dòng)件。故機(jī)構(gòu)具有確定 運(yùn)動(dòng)的條件是：原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目。 試計(jì)算圖示挖土機(jī)的自由度，并說明為什么要配置三個(gè)油缸。 F=3n- 2PL-PH =3*3-2*3-0 =3 油泵 F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1 四 、 計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的實(shí)用意義 1 判定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案是否合理 2 修改設(shè)計(jì)方案 （ 1） F=0:增加一構(gòu)件帶進(jìn)一平面低副 （ 2） F原動(dòng)件數(shù)目：增加一構(gòu)件帶進(jìn)兩平面低副 增加原動(dòng)件數(shù)目 3 判定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖是否正確
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)課件第八章：平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖及自由度.ppt
