机械设计基础 第2章 平面机构的运动简图及自由度.ppt

《机械设计基础 第2章 平面机构的运动简图及自由度.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础 第2章 平面机构的运动简图及自由度.ppt（34页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第2 2章章 平面机构的运动简图及自由平面机构的运动简图及自由度度运动副及其分类运动副及其分类2.1平面机构运动简图平面机构运动简图2.2平面机构的自由度平面机构的自由度 2.3 机构是具有确定相对运动的构件的组机构是具有确定相对运动的构件的组合，组成机构的目的是为了使机构按照预合，组成机构的目的是为了使机构按照预定的要求进行有规律的运动。定的要求进行有规律的运动。所谓平面机构，是指组成机构的所有所谓平面机构，是指组成机构的所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的机构；否则就称为空间机构。工程中动的机构；否则就称为空间机构。工程中常用的机构大多数属于平

2、面机构，本章只常用的机构大多数属于平面机构，本章只讨论平面机构。讨论平面机构。2.1 2.1 运动副及其分类运动副及其分类2.1.1 运动副的概念运动副的概念 两构件直接接触并能产生一定相对运两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接方式称为运动副。动的联接方式称为运动副。图图2-1 运动副运动副2.1.2 运动副的分类运动副的分类 两个构件组成的运动副，通常用三种两个构件组成的运动副，通常用三种接触形式联接起来，即点接触、线接触和接触形式联接起来，即点接触、线接触和面接触。按照接触的特性，通常把平面运面接触。按照接触的特性，通常把平面运动副分为低副和高副两大类。动副分为低副和高副两大类。1低副

3、低副 两构件通过面接触组成的运动副称为两构件通过面接触组成的运动副称为低副。低副。（1）转动副）转动副（2）移动副）移动副2高副高副 两构件以点、线的形式相接触而组成两构件以点、线的形式相接触而组成的运动副称为高副。的运动副称为高副。2.2 2.2 平面机构运动简图平面机构运动简图 2.2.1 机构运动简图及分类机构运动简图及分类 表示机构各构件之间相对运动关系的表示机构各构件之间相对运动关系的简单图形，称为机构运动简图。简单图形，称为机构运动简图。从机构运动简图可以了解机构的组成从机构运动简图可以了解机构的组成和类型，即机构中构件的类型和数目、运和类型，即机构中构件的类型和数目、运动副的类型

4、和数目以及运动副的相对位置。动副的类型和数目以及运动副的相对位置。利用机构运动简图可以表达一部复杂机器利用机构运动简图可以表达一部复杂机器的传动原理，可以进行机构的运动和动力的传动原理，可以进行机构的运动和动力分析。分析。机构中的构件可分为以下三类：机构中的构件可分为以下三类：机架机架机构中的固定构件称为机架，机构中的固定构件称为机架，它的作用是支撑运动构件；它的作用是支撑运动构件；主动件主动件由外界给定运动规律的构件由外界给定运动规律的构件称为主动件，一般主动件与机架相连；称为主动件，一般主动件与机架相连；从动件从动件除主动件以外的全部活动构除主动件以外的全部活动构件称为从动件。件称为从动件

5、。2.2.2 机构运动简图的符号机构运动简图的符号1构件的表示方法构件的表示方法 轴、杆、连杆通常用一根直线表示，轴、杆、连杆通常用一根直线表示，两端画出运动副的符号，如图两端画出运动副的符号，如图2-2(a)所示；所示；若构件固联在一起，则涂以焊缝记号。若构件固联在一起，则涂以焊缝记号。2运动副的表示方法运动副的表示方法 两个构件组成的转动副和移动副的表两个构件组成的转动副和移动副的表示方法分别如图示方法分别如图2-3(a)、(b)所示。所示。图图2-2 构件的表示构件的表示图图2-3 低副的表示方法低副的表示方法2.2.3 平面机构运动简图的绘制平面机构运动简图的绘制下述步骤进行。下述步骤

6、进行。（1）分析机构的结构和运动情况）分析机构的结构和运动情况（2）确定构件、运动副的类型和数）确定构件、运动副的类型和数目目（3）选择视图平面）选择视图平面（4）选定适当的比例尺）选定适当的比例尺 l，绘制机，绘制机构运动简图构运动简图2.3 2.3 平面机构的自由度平面机构的自由度2.3.1 自由度与约束条件自由度与约束条件 一个作平面运动的自由构件具有三个一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。对构件独立运动所加的限制称为自由度。对构件独立运动所加的限制称为约束，自由度减少的个数等于约束的数目。约束，自由度减少的个数等于约束的数目。运动副所引入的约束的数目与其类型运动副所引入的约束的数目

7、与其类型有关。低副引入两个约束，减少两个自由有关。低副引入两个约束，减少两个自由度。度。在平面机构中，每个低副引入两个约在平面机构中，每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度；每个高副引束，使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。入一个约束，使构件失去一个自由度。2.3.2 平面机构自由度的计算平面机构自由度的计算 平面机构的自由度为平面机构的自由度为pL表示机构中的低副数目；表示机构中的低副数目；pH表示机构中的高副数目。表示机构中的高副数目。2.3.3 计算平面机构自由度时应注计算平面机构自由度时应注意的几个问题意的几个问题 在计算平面机构自由度时，应注意以在计

8、算平面机构自由度时，应注意以下几种特殊情况。下几种特殊情况。1复合铰链复合铰链 两个以上的构件用转动副在同一轴线两个以上的构件用转动副在同一轴线上联接就构成复合铰链。上联接就构成复合铰链。例例2-5 试计算图试计算图2-9所示振动式输送机所示振动式输送机的自由度。的自由度。解：（解：（1）机构分析）机构分析 主动件主动件1绕绕A轴转动，通过相互铰接的轴转动，通过相互铰接的运动构件运动构件2、3、4带动滑块带动滑块5作往复直线移作往复直线移动。动。（2）计算机构的自由度）计算机构的自由度 构件构件2、3和和4在在C处构成复合铰链。此处构成复合铰链。此机构有五个活动构件，六个转动副，一个机构有五个

9、活动构件，六个转动副，一个移动副，即移动副，即n=5，pL=7，pH=0。该机构的。该机构的自由度由式（自由度由式（2-1）得）得 图图2-8 复合铰链复合铰链 图图2-9 振动式输送机机构振动式输送机机构 2局部自由度局部自由度 机构中某些不影响整个机构运动的自机构中某些不影响整个机构运动的自由度，称为局部自由度。在计算机构自由由度，称为局部自由度。在计算机构自由度时应将局部自由度除去不计。度时应将局部自由度除去不计。图图2-10 凸轮机构凸轮机构3虚约束虚约束 这种不起独立限制作用的约束称为虚这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。约束。（1）重复转动副）重复转动副（2）重复移动副）重复移动

10、副（3）重复轨迹）重复轨迹（4）重复高副）重复高副 机构中对传递运动不起独立作用的对机构中对传递运动不起独立作用的对称部分（指高副），则为虚约束。称部分（指高副），则为虚约束。图图2-12 几种虚约束几种虚约束 例例2-6 试计算图试计算图2-13所示行星齿轮机构所示行星齿轮机构的自由度。的自由度。解：该机构从受力角度考虑布置三个解：该机构从受力角度考虑布置三个行星齿轮，其中有两个（如齿轮行星齿轮，其中有两个（如齿轮2和和2）对传递运动不起独立作用，引入了两个虚对传递运动不起独立作用，引入了两个虚约束。约束。因此该机构活动构件数因此该机构活动构件数n=4，低副数，低副数pL=4（转动副（转动副

11、A、B和复合铰链和复合铰链C），高副），高副数数pH=2（齿轮副（齿轮副D、E），求得机构的自），求得机构的自由度为由度为 若将内齿轮若将内齿轮3固定不动，则减少一个活固定不动，则减少一个活动构件及动构件及C处的一个转动副，这时机构的自处的一个转动副，这时机构的自由度为由度为图图2-13 行星齿轮机构行星齿轮机构2.3.4 平面机构具有确定运动的条平面机构具有确定运动的条件件 机构是用运动副联接起来的、有一个机构是用运动副联接起来的、有一个构件为机架的、具有确定运动的构件系统。构件为机架的、具有确定运动的构件系统。若机构的自由度为零，则各构件间不若机构的自由度为零，则各构件间不可能产生相对运动

12、，这样的构件组合称为可能产生相对运动，这样的构件组合称为桁架，而不是机构。因此，机构的自由度桁架，而不是机构。因此，机构的自由度必须大于零。必须大于零。例例2-7 图图2-15所示为巧克力包装机的托所示为巧克力包装机的托包机构，试判断其运动是否确定。包机构，试判断其运动是否确定。图图2-14 五杆机构五杆机构 图图2-15 托包机构托包机构 解：主动件解：主动件1作旋转运动，通过连杆凸作旋转运动，通过连杆凸轮组合机构传动使构件轮组合机构传动使构件4慢速托包和快速退慢速托包和快速退回。滚子绕自身轴线转动为局部自由度。回。滚子绕自身轴线转动为局部自由度。构件构件2、3间有相对转动，构成一个转动副。间有相对转动，构成一个转动副。构件构件4与机架与机架5构成两个移动副，其一构成两个移动副，其一为虚约束。该机构为虚约束。该机构n=4，低副数，低副数pL=5，高，高副数副数pH=1，由式（，由式（2-1）得）得 该机构的主动件数为该机构的主动件数为1，等于自由度，等于自由度，故其运动确定。故其运动确定。