機械設計基礎1平面機構的自由度和運動分析.ppt

《機械設計基礎1平面機構的自由度和運動分析.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《機械設計基礎1平面機構的自由度和運動分析.ppt（30頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

本章主要內容,運動副及其分類(平面)如何表示機構→繪運動簡圖機構具有確定運動的條件機構速度瞬心及分析,第一章平面機構的自由度和運動分析,,,,1-1運動副及其分類(平面),機構←構件通過聯(lián)接,運動副－構件之間直接接觸并能產生一定形式相對運動的聯(lián)接。,→運動副,,,,,1.低副,兩構件通過面接觸組成的運動副,①轉動副(鉸鏈):,②移動副：,固定鉸鏈：兩構件中有一個是固定的?；顒鱼q鏈：兩構件都不固定。,兩構件在接觸處只允許相對移動。,,,,,2.高副：兩構件通過點或線接觸組成的運動副。凸輪副齒輪副,3.其它：球面副；螺旋副(空間運動副),運動副表示方法：圖1－6(書P.8),轉動副,移動副,高副,,,,,二.機構運動簡圖：,1－2平面機構的運動簡圖p.8,(平面)機構←(具有確定運動)構件組成,2.構件的表示方法：,固定件(機架):原動件(輸入構件):從動件:,(線條)圖1－7p.8→一個構件可有若干個運動副元素,描述運動的參考系,:運動規(guī)律已知的構件,其余活動構件,要研究機構首先要表達機構,一.構件的分類及表示法：,,1.分類：P.8倒3,,,,,表達各構件相對運動關系的簡單圖形(表達機構運動的語言),與運動有關的因素：1.構件數目2.運動副數目及類型3.運動副之間的相對位置,表達方式：1.線條代表構件2.符號代表運動副3.按比例作圖（區(qū)別“機構示意圖”）,作圖步驟：1.分析結構和相對運動動作原理、構件數(固定、活動)、運動副數及類型)2.選擇視圖平面和比例尺3.選擇原動件的一個位置4.按表達方式作圖(機構演示),,,,,,二.機構運動簡圖：,機架,移動副,凸輪副,齒輪副,,,,,,運動副用符號代表,,,,,,,,機架→原動件→從動件,,,,,,,,,,,例2:,作圖步驟：1.分析結構和相對運動2.選擇視圖平面和比例尺3.選擇原動件的一個位置4.按表達方式作圖,,,,,例1:,圖1-9活塞泵p.10,,,,,,,,圖(1－8)顎式破碎機p.9,,,,,,,,,,,,,,,1.找固定件(1個）原動件(≥1個）從動件2.找運動副,,,,,作業(yè)：p.171-1，1-3,,,,,,主要內容：1.運動副及其分類2.平面機構運動簡圖的繪制,1－3平面機構的自由度P10,一.自由構件的自由度,自由構件作平面運動,二.運動副引入的約束,→三個自由度(三個獨立運動的可能性),自由構件作空間運動,→六個自由度,→引入兩個約束,→引入一個約束,┌低副(轉動副、移動副）└高副,,,,,三.平面機構的自由度（Ｆ）(F＞0),當Ｆ＝原動件的數目→機構有確定運動(F=0不動；多于不確定;少于破壞）,(1)計算式：,Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ（1－1）ｎ－活動構件數（原動件＋從動件）ＰＬ－低副數目ＰＨ－高副數目,(2)機構具有確定運動的條件:(3)計算平面機構自由度的注意事項:,,,,,K=4;n=3;pL=4;pH=0,F=33－24－0=1,有一個機架、自由度F?0、原動件數目＝機構自由度數目,例7:,有確定運動,K=7,n=7－1=6,PL=8,PH=1(3與5同一構件),F=3n－2PL－PH=36－28－1=1Ｆ＝原動件→機構有確定運動,3,例6:,(2)機構具有確定運動的條件:p.11,(F=0不動；多于不確定;少于破壞）,,,,,1.例圖(1－10)p.11,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,K=5,n=K－1=4,PL=5,原動件數=1→F=3n－2PL－PH=34－25=2,→F＞原動件數→機構運動不確定,2.例圖(1－11),→F＜原動件數→桿2被拉斷,3.例圖(1－12),→F=0→機構不動,K=5,n=K－1=4,PL=6→F=3n－2PL－PH=34－26=0,2,,,,,,K=4,n=K－1=3,原動件數=2，PL=4→F=3n－2PL－PH=33－24=1,(3)計算平面機構自由度的注意事項：Ｐ11,F=35－27=1,F=35－26=3？,圖(1－14),F=37－26－0=9？,F=37－210－0=1,－兩個以上（m個）的構件在同一軸線上用轉動副聯(lián)接→實際轉動副＞１個,(ＰL＝m－1)→引入約束＝２(m－１),1.復合鉸鏈,,,,,,F=35－27=1,例12:,,,,,2.局部自由度P.12,圖2－10,某些構件的（不影響其他構件運動的）獨立的運動,→多余自由度→計算時排出(活動構件不計→除去不計,F=33－23－1=2?,F=32－22－1=1,,,,,對機構運動不起限制作用的重復約束→,3.虛約束P.12,①兩構件組成多個重復的運動副→(平行的)移動副、(軸線重合)轉動副,②機構中對傳遞運動不起獨立作用的對稱部分,F=32－23－1=－1？,F=32－22－1=1,F=33－23－2=1,F=34－24－4=0？,虛,虛,圖1－16,,,,,虛,解:1.如不考慮上述因素，解得：,K=9,n=K－1=8,→原動件數＜F→機構運動不確定→結論錯誤！,2.重解：n=7，,→原動件數=F→機構有確定運動,PL=10，PH=1，原動件數=2→F=3n－2PL－PH=38－210－1=3,PL=9，PH=1F=37－29－1=2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,例1-7:圖1-17P14,,,,,例1-12補充,,局,虛,復,,,,,分析：局部自由度1個虛約束1個,復合鉸鏈1個。ｎ＝8,ＰL＝11,ＰＨ＝1解得:∴Ｆ＝3ｎ－2ＰＬ－ＰＨ＝38－211－1＝1∵原動件數＝1∴機構有確定運動,作業(yè)：P181-6,1-7，1-10,1-12,主要內容：1.平面自由度的計算2.機構具有確定運動的條件,－利用瞬心法求簡單機構的速度(速度分析),,,1,2,(一)速度瞬心及其求法,瞬心,┌絕對瞬心(其中一剛體靜止)└相對瞬心(兩剛體均運動),→相對運動兩剛體上瞬時相對速度為零的重合點→具同一瞬時絕對速度的重合點,2.速度瞬心的求法:,作相對運動的兩剛體,任何時間總有一點的絕對速度相等→相對速度=0,1.速度瞬心的意義:,→兩剛體相對運動→繞瞬心的轉動,(二)瞬心在速度分析上的應用,1-4速度瞬心及其在機構速度分析上的應用,,,,,,,2.速度瞬心的求法,④組成純滾動高副→接觸點是瞬心,瞬心的數目:,N=K(K-1)/2(1-2),瞬心的求法:,①已知兩個重合點的相對速度→兩向量垂線的交點,②組成轉動副→轉動副是瞬心,③組成移動副→瞬心位于導軌垂線的無窮遠處,→所有重合點的相對速度∥移動方向,→接觸點的相對速度=0,⑤組成滑動兼滾動副→瞬心位于過接觸點的公法線方向,→接觸點的相對速度沿切線方向,⑥不直接接觸兩構件的瞬心,,,,,⑥不直接接觸兩構件的瞬心,→三心定理→,證明:,分析:,重合點C（C2、C3）的絕對速度VC2=VC3,假設:,第三個瞬心(P23)不在P12及P13的連線上,而在C點。,圖1-20(P.14)K=3，N=3(3－1)/2=3,作平面運動的三個構件共有三個瞬心,它們位于同一直線上。,可得：P12(構件1、2)、P13(構件1、3)是(絕對)瞬心,VC2≠VC3→它們方向不可能一致→∴C點不可能是第三個瞬心P23(瞬時絕對速度的重合點),→第三個瞬心應在P12P13的連線上。,,,,,,,,,例1-8：圖1-21P.15,K=4,N=43/2=6,構件2、1、4→在P12P14連線上,構件2、3、4→在P23P34連線上,找P24:,找P13:,構件1、2、3→在P12P23連線上,構件1、4、3→在P14P34連線上,,,,,,例1-9：圖1-22P.16,K=4,N=4(4－1)/2=6,找P13：,構件1、2、3→在P12P23連線上,構件1、4、3→在P14P34連線上→過P14作導軌垂線,找P24：,構件2、1、4→在P12P14連線上,構件2、3、4→在P23P34連線上→過P23作導軌垂線,,∞P34,,,∞P34,,,,,,,(二)瞬心在速度分析上的應用P.16,瞬心→相對速度=0,絕對速度相等→速度分析,2.滑動兼滾動接觸的高副3.直動從動件凸輪機構,(知ω2→ω4),P24是構件2、4的瞬心→兩者的同速點,∴該點構件2絕對速度：VE=ω2LEA構件4絕對速度：VE=ω4LED,1.鉸鏈四桿機構(圖1-21),結論：兩構件的角速度與其絕對瞬心至相對瞬心的距離成反比。,,,,,2.滑動兼滾動接觸的高副,,n,n,P12→過接觸點的公法線上→三心定理求解,圖1-23,(D),→角速度與連心線被輪廓接觸點公法線所分割的兩線段長度成反比,→用在齒輪機構,(齒輪或擺動從動件凸輪機構),,,,,3.直動從動件凸輪機構(同上)圖1-24,,P12→過接觸點的公法線上→三心定理求解,P13(回轉副是瞬心),P23→構件2、3的瞬心位于導軌垂線→(三心定理)過P13⊥導軌的無窮遠處,K=3,N=3(3－1)/2=3,,,,,作業(yè)：P171-13,1-14,主要內容：1.速度瞬心及其求法2.瞬心在速度分析上的應用,小結:一.基本概念:機器、機構、構件、零件、運動副(定義,判斷)、瞬心二.基本內容:1.自由度計算2.計算自由度應注意事項3.繪制運動簡圖4.機構具有確定運動的條件5.瞬心的求法,,,,,