平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度

第一章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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(jiǎn)圖的畫(huà)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),1-1 平面機(jī)構(gòu)的組成,一、機(jī)構(gòu)的組成與分類(lèi),1、概念：機(jī)構(gòu)是具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的組合 構(gòu)件：機(jī)構(gòu)中的（最?。┻\(yùn)動(dòng)單元 一個(gè)或若干個(gè)零件剛性聯(lián)接而成,動(dòng)畫(huà)演示,2、機(jī)架：固定不動(dòng)的構(gòu)件 原動(dòng)件：輸入運(yùn)動(dòng)規(guī)律的構(gòu)件 從動(dòng)件：其它的活動(dòng)構(gòu)件,3、平面機(jī)構(gòu)：各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)平面互相平行 空間機(jī)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(chēng)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(lái)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(chēng)為約束。,三、運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi),概念：使兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)聯(lián)接 類(lèi)型： （一） 低副 兩構(gòu)件通過(guò)面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)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） 兩構(gòu)件只能在一個(gè)平面內(nèi)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),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 兩構(gòu)件只能沿某一方向線(xiàn)作相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為移動(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) ）,3.高副 兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線(xiàn)接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為高副。,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)）,7-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：簡(jiǎn)明表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的圖形 （按比例，用特定的符號(hào)和線(xiàn)條） 和運(yùn)動(dòng)有關(guān)的：運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型、數(shù)目、相對(duì)位置、構(gòu)件數(shù)目 和運(yùn)動(dòng)無(wú)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：只需表明機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞情況和構(gòu)造特征，不必按嚴(yán)格比例所畫(huà)的圖形,2、常用機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副的表示方法：,1、運(yùn)動(dòng)副的符號(hào),轉(zhuǎn)動(dòng)副：,移動(dòng)副：,齒輪副：,凸輪副：,2、構(gòu)件（桿）：,3、繪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟,1）分析機(jī)構(gòu)，觀(guān)察相對(duì)運(yùn)動(dòng)，數(shù)清所有構(gòu)件的數(shù)目；,2）確定所有運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)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(hào)和線(xiàn)條繪制成簡(jiǎn)圖。（從原動(dòng)件開(kāi)始畫(huà))）,例 試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,動(dòng)畫(huà)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(dòng)構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所具有的獨(dú)立 運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。（與構(gòu)件數(shù)目，運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)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(chēng)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(gè)以上個(gè)構(gòu)件在同一條軸線(xiàn)上形成的轉(zhuǎn)動(dòng)副 由K個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈包含的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目應(yīng)為（K-1）個(gè),二 注意事項(xiàng),F=3n- 2PL-PH =3*3-2*3-1 =2,F=3n- 2PL-PH =3*2-2*2-1 =1,多余的自由度是滾子2繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)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,3、虛約束 重復(fù)而不起獨(dú)立限制作用的約束稱(chēng)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)。,(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,(2)、兩構(gòu)件組成多個(gè)軸線(xiàn)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(chēng)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(dòng)軌跡與機(jī)構(gòu)上的該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡重合時(shí)，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(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)無(wú)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(jiǎn)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(jiǎn)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(wú)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，運(yùn)動(dòng)不確定,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(shuō)明為什么要配置三個(gè)油缸。,縫紉機(jī)刺布機(jī)構(gòu),油泵,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(jiǎn)圖是否正確,