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1、運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi) (平面 ) 如何表示機(jī)構(gòu) 繪運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 機(jī)構(gòu)速度瞬心及分析 第一章平面機(jī)構(gòu)的自由度和運(yùn)動(dòng)分析 1-1 運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi) (平面 ) 機(jī)構(gòu) 構(gòu)件通過(guò)聯(lián)接 運(yùn)動(dòng)副 構(gòu)件之間 直接接觸 并能產(chǎn)生一定 形式 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 的聯(lián)接。 運(yùn)動(dòng)副 兩構(gòu)件接觸形式 點(diǎn)、線(xiàn)接觸 高副 面接觸 低副 1.低 副 兩構(gòu)件通過(guò) 面接觸 組成的運(yùn)動(dòng)副 轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 (鉸鏈 ): 移 動(dòng) 副： 固 定 鉸 鏈 ： 兩 構(gòu) 件 中 有 一 個(gè) 是 固 定 的 。
2、 活 動(dòng) 鉸 鏈 ： 兩 構(gòu) 件 都 不 固 定 。 兩 構(gòu) 件 在 接 觸 處 只 允 許 相 對(duì) 移 動(dòng) 。 2.高副 ： 兩構(gòu)件通過(guò) 點(diǎn)或線(xiàn)接觸 組成的運(yùn)動(dòng)副。 凸輪副 齒輪副 3.其它 ：球面副；螺旋副 (空間運(yùn)動(dòng)副 ) 1 1 1 運(yùn)動(dòng)副表示方法： 圖 1 6(書(shū) P.8) 轉(zhuǎn)動(dòng)副 移動(dòng)副 高副 二 .機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 ： 1 2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 p.8 (平面 )機(jī)構(gòu) (具有確定運(yùn)動(dòng) )構(gòu)件組成 2.構(gòu)件的表示方法 ： 固定件 (機(jī)架 ): 原動(dòng)件 (輸入構(gòu)件 ): 從動(dòng)件 : (線(xiàn)
3、條 ) 圖 1 7p.8 一個(gè)構(gòu)件可有若干個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素 描述運(yùn)動(dòng)的參考系 :運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)件 其余活動(dòng)構(gòu)件 要研究機(jī)構(gòu)首先要表達(dá)機(jī)構(gòu) 一 . 構(gòu)件的分類(lèi)及表示法 ： 1.分類(lèi) ： P.8倒 3 表達(dá)各構(gòu)件相對(duì) 運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形 (表達(dá)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的語(yǔ)言 ) 與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的因素： 1.構(gòu)件數(shù)目 2.運(yùn)動(dòng)副數(shù)目及類(lèi)型 3.運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置 表達(dá)方式： 1.線(xiàn)條代表構(gòu)件 2.符號(hào) 代表運(yùn)動(dòng)副 3.按比例作圖 （區(qū)別“機(jī)構(gòu)示意圖”） 作圖步驟： 1.分析結(jié)構(gòu)和相對(duì)運(yùn)動(dòng) 動(dòng)作原理、構(gòu)件數(shù) (固定、 活動(dòng) )、運(yùn)動(dòng)副數(shù)及類(lèi)型 ) 2.選擇視圖平面和比例尺
4、 3.選擇原動(dòng)件的一個(gè)位置 4.按表達(dá)方式作圖 (機(jī)構(gòu)演示 ) 二 .機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 ： 轉(zhuǎn)動(dòng)副 機(jī)架 移動(dòng)副 凸輪副 齒輪副 運(yùn)動(dòng)副用符號(hào)代表 機(jī)架 原動(dòng)件 從動(dòng)件 例 2: 作圖步驟： 1.分析結(jié)構(gòu)和相對(duì)運(yùn)動(dòng) 2.選擇視圖平面和比例尺 3.選擇原動(dòng)件的一個(gè)位置 4.按表達(dá)方式作圖 例 1: 圖 1-9 活塞泵 p.10 圖 (1 8)顎式破碎機(jī) p.9 1.找 固定件 (1個(gè)） 原動(dòng)件 (1 個(gè)） 從動(dòng)件 2.找 運(yùn)動(dòng)副 作業(yè)： p.17 1-1， 1-3 主要內(nèi)容： 1.運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi) 2.平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制
5、 1 3平面機(jī)構(gòu)的自由度 P10 一 .自由構(gòu)件的自由度 自由構(gòu)件作平面運(yùn)動(dòng) 二 .運(yùn)動(dòng)副引入的約束 三個(gè)自由度 (三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的可能性 ) 自由構(gòu)件作空間運(yùn)動(dòng) 六個(gè)自由度 引入 兩個(gè) 約束 引入 一個(gè) 約束 低副 (轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副） 高副 三 . 平面機(jī)構(gòu)的自由度 （） (F 0) 當(dāng)原動(dòng)件的數(shù)目 機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng) (F=0不動(dòng)；多于不確定 ;少于破壞） (1)計(jì)算式 ： （ 1 1） 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)（原動(dòng)件從動(dòng)件） 低副數(shù)目 高副數(shù)目 (2)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 : (3)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng) : K=4 ;
6、n=3 ; pL=4 ; pH =0 F=3 3 2 4 0=1 有一個(gè)機(jī)架、自由度 F0、 原動(dòng)件數(shù)目機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目 例 7: 有確定運(yùn)動(dòng) K=7 , n=7 1= 6 , PL = 8 , PH =1 (3與 5同一構(gòu)件 ) F=3n 2PL PH=3 6 2 8 1 =1 原動(dòng)件 機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng) 3 例 6: (2)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 : p.11 (F=0不動(dòng)；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(dòng)件數(shù) =1 F=3n 2PL PH=3 4 2 5=2 F 原動(dòng)件數(shù) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定
7、 2.例圖 (1 11) F 原動(dòng)件數(shù) 桿 2被拉斷 3.例圖 (1 12) F=0 機(jī)構(gòu)不動(dòng) K=5, n=K 1=4, PL=6 F=3n 2PL PH=3 4 2 6=0 2 K=4, n=K 1=3,原動(dòng)件數(shù) =2 ， PL=4 F=3n 2PL PH=3 3 2 4=1 (3) 計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng) ： 11 1 2 3 1 2 3 4 1 2 3 5 6 F=3 5 2 7=1 F=3 5 2 6=3？ 圖 (1 14) F=3 7 2 6 0=9？ F=3 7 2 10 0=1 兩個(gè)以上（ m個(gè)）的構(gòu)件在同一 軸線(xiàn)上用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接 實(shí)
8、際轉(zhuǎn)動(dòng)副個(gè) , ( L m 1) 引入約束 (m ) 1 2 3 5 6 4 1.復(fù)合鉸鏈 F=3 5 2 7=1 例 12: 2.局部自由度 P.12 圖 2 10 某些構(gòu)件的（不影響其他構(gòu)件 運(yùn)動(dòng)的）獨(dú)立的運(yùn)動(dòng) 多余自由度 計(jì)算時(shí)排出 (活動(dòng)構(gòu)件 不計(jì) 除去不計(jì) F= 3 3 2 3 1 = 2 ? F= 3 2 2 2 1 = 1 局部自由度除去不計(jì) 對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起限制作用的重復(fù)約束 3.虛約束 P.12 兩構(gòu)件組成多個(gè)重復(fù)的運(yùn)動(dòng)副 (平行的 )移動(dòng)副、 (軸線(xiàn)重合 )轉(zhuǎn)動(dòng)副 機(jī)構(gòu)中對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱(chēng)部分 F=3 2 2 3 1 =
9、 1？ F=3 2 2 2 1=1 F=3 3 2 3 2=1 F=3 4 2 4 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(dòng)件數(shù) F 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定 結(jié)論錯(cuò)誤！ 2.重解 ： n=7， 原動(dòng)件數(shù) = F 機(jī)構(gòu)有確定 運(yùn)動(dòng) PL=10， PH=1， 原動(dòng)件數(shù) =2 F=3n 2PL PH=3 8 2 10 1=3 PL=9， PH=1 F=3 7 2 9 1=2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 局 虛 復(fù)合 例 1-7:圖 1-17 P14 例 1-12 補(bǔ)充 局 虛 復(fù)
10、 分析： 局部自由度 1個(gè)虛約束 1個(gè) , 復(fù)合鉸鏈 1個(gè)。 8, L 11, 1 解得 : 3 2 3 8 2 11 1 1 原動(dòng)件數(shù) 1 機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng) 作業(yè)： P18 1-6, 1-7， 1-10, 1-12 主要內(nèi)容： 1.平面自由度的計(jì)算 2.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 利用瞬心法求簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的速度 (速度分析 ) 1 2 P12 V21 V12 (一 )速度瞬心及其求法 瞬心 絕對(duì) 瞬心 (其中一剛體靜止 ) 相對(duì) 瞬心 (兩剛體均運(yùn)動(dòng) ) 相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩剛體上瞬時(shí) 相對(duì)速度為零 的重 合點(diǎn) 具同一瞬時(shí)絕對(duì)速度的重合
11、點(diǎn) 2.速度瞬心的求法 : 作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩剛體 , 任何時(shí) 間總有一點(diǎn)的絕對(duì)速度相等 相對(duì)速度 =0 1.速度瞬心的意義 : 兩剛體相對(duì)運(yùn)動(dòng) 繞瞬心的轉(zhuǎn)動(dòng) (二 )瞬心在速度分析上的應(yīng)用 1-4 速度瞬心及其在機(jī)構(gòu)速度分析上的應(yīng)用 2.速度瞬心的求法 組成純滾動(dòng)高副 接觸點(diǎn)是瞬心 P12 2 V21 1 V 12 1 2 P12 瞬心的數(shù)目 : N=K(K-1)/2 (1-2) 瞬心的求法 : 已知兩個(gè)重合點(diǎn)的相對(duì)速度 兩向量垂線(xiàn)的交點(diǎn) 組成轉(zhuǎn)動(dòng)副 轉(zhuǎn)動(dòng)副是瞬心 組成移動(dòng)副 瞬心位于導(dǎo)軌垂線(xiàn)的無(wú)窮遠(yuǎn)處 P12 所有重合點(diǎn)的相對(duì)速度
12、移動(dòng)方向 P12 接觸點(diǎn)的相對(duì)速度 =0 組成滑動(dòng)兼滾動(dòng)副 瞬心 位于過(guò)接觸點(diǎn)的公法線(xiàn)方向 接觸點(diǎn)的相對(duì)速度沿切線(xiàn)方向 不直接接觸兩構(gòu)件 的瞬心 不直接接觸兩構(gòu)件的瞬心 三心定理 證明 : 1 2 3 VC2 分析 : 重合點(diǎn) C（ C2、 C3）的絕對(duì)速度 VC2 =VC3 假設(shè) : 第三個(gè)瞬心 (P23)不在 P12及 P13的連線(xiàn)上 , 而在 C點(diǎn)。 圖 1-20 (P.14) K=3 ， N=3(3 1)/2=3 作平面運(yùn)動(dòng)的 三個(gè)構(gòu)件共有三個(gè)瞬心 , 它們位于同一直線(xiàn)上。 可得： P12(構(gòu)件 1、 2) 、 P13(構(gòu)件 1
13、、 3)是 (絕對(duì) )瞬心 VC2 V C3 它們方向不可能一致 C點(diǎn)不可能是第三個(gè)瞬心 P23 (瞬時(shí)絕對(duì)速度的重合點(diǎn) ) 第三個(gè)瞬心應(yīng)在 P12P13的連線(xiàn)上。 P12 P13 C 1 2 3 4 P24 P13 例 1-8： 圖 1-21 P.15 K=4 , N=4 3/2=6 P23 P34 P14 P12 構(gòu)件 2、 1、 4 在 P12P14連線(xiàn)上 構(gòu)件 2、 3、 4 在 P23P34連線(xiàn)上 找 P24: 找 P13 : 構(gòu)件 1、 2、 3 在 P12P23連線(xiàn)上 構(gòu)件 1、 4、 3 在 P14P34連線(xiàn)上 例 1-9：圖 1-
14、22 P.16 K=4 , N=4 (4 1) /2=6 找 P13： 構(gòu)件 1、 2、 3 在 P12P23連線(xiàn)上 構(gòu)件 1、 4、 3 在 P14P34連線(xiàn)上 過(guò) P14作導(dǎo)軌垂線(xiàn) 找 P24： 構(gòu)件 2、 1、 4 在 P12P14連線(xiàn)上 構(gòu)件 2、 3、 4 在 P23P34連線(xiàn)上 過(guò) P23作導(dǎo)軌垂線(xiàn) A 1 B 2 3 4 C P 34 P24 P 34 P13 P14 P12 P23 (二 )瞬心在速度分析上的應(yīng)用 P.16 瞬心 相對(duì)速度 =0,絕對(duì)速度相等 速度分析 2.滑動(dòng)兼滾動(dòng)接觸的高副 3.直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) 1 2 3
15、 4 P12 P14 P23 P34 P24 P13 (知 2 4) P24是構(gòu)件 2、 4的瞬心 兩者 的同速點(diǎn) 該點(diǎn) 構(gòu)件 2絕對(duì)速度： VE= 2LEA 構(gòu)件 4絕對(duì)速度： VE= 4LED A D E EA ED L L 4 2 1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) (圖 1-21) 結(jié)論： 兩構(gòu)件的角速度與其絕對(duì)瞬心至相對(duì)瞬心 的距離成反比。 2.滑動(dòng)兼滾動(dòng)接觸的高副 (A) (B) C 1 3 2 P12 P 13 P23 n n P12 過(guò)接觸點(diǎn)的公法線(xiàn)上 三心定理求解 圖 1-23 (D) 角速度與 連心線(xiàn)被輪廓接觸點(diǎn)公法線(xiàn) 所分割的 兩線(xiàn)段長(zhǎng)度成反比
16、 DA DB L L 2 1 用在齒輪機(jī)構(gòu) (齒輪或擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) ) 3.直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) (同上 )圖 1-24 2 3 1 O 1 V2 P23 P12 P12 過(guò)接觸點(diǎn)的公法線(xiàn)上 三心定理求解 P13 (回轉(zhuǎn)副是瞬心 ) P23 構(gòu)件 2、 3的瞬心位于導(dǎo)軌垂線(xiàn) (三心定理 )過(guò) P13 導(dǎo)軌的無(wú)窮遠(yuǎn)處 K=3,N=3 (3 1) /2=3 (P13) 1 2 21 1213 1213 v l vl PP PP 作業(yè)： P17 1-13, 1-14 主要內(nèi)容： 1.速度瞬心及其求法 2.瞬心在速度分析上的應(yīng)用 小結(jié) : 一 .基本概念 :機(jī)器、機(jī)構(gòu)、構(gòu)件、零件、 運(yùn)動(dòng)副 (定義 ,判斷 ) 、瞬心 二 .基本內(nèi)容 : 1.自由度計(jì)算 2.計(jì)算自由度應(yīng)注意事項(xiàng) 3.繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 4.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 5.瞬心的求法
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