机构运动简图及平面机构自由度课件.ppt

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1、第三章第三章 平面机构的运动简图平面机构的运动简图和自由度和自由度1.如何判定是机构？机构的定义是？1F机构的分类和组成平面机构的运动简图平面机构的自由度主要内容2Saturday,February 4,2023本章重要概念机构构件运动副低副高副自由度约束运动链3Saturday,February 4,2023组成要素构 件运动副机构中的运动单元体，由一个或若干个零件组成。齿轮轴键构件分成机架（或固定构件）活动构件主动件从动件3.1 机构的组成4Saturday,February 4,2023二、二、运动副运动副构件2xzy构件1O机构中两构件直接接触的可动联接。平面运动副：联接前有三个独立的

2、相对运动。空间运动副：联接前有六个独立的相对运动。用运动副联接后，彼此的相对运动受到某些约束.自由度？5Saturday,February 4,2023v 根据运动副中构件间的接触形式分：移动副转动副 齿轮副凸轮副 低副：面接触的运动副 高副：点、线接触的运动副。6Saturday,February 4,20237Saturday,February 4,2023v根据构件间的相对运动分：平面运动副空间运动副8Saturday,February 4,2023三、运动链两个以上的构件通过运动副的联接所构成的可动系统称为运动链。在运动链中，将某一构件固定作为机架，这样运动就成为了机构。1、闭式式链

3、2、开式、开式链 9Saturday,February 4,20233-2 3-2 平面机构运动简图平面机构运动简图 为什么要研究平面机构运动简图，它有什么意义？10Saturday,February 4,20233-2 平面机构运动简图一、平面机构运动简图12 用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副间的相对位置，并能完全反映机构运动特征的简图。11Saturday,February 4,2023121212212121二、构件和运动副的常用代表符号12Saturday,February 4,2023移动副13Saturday,February 4,2023齿轮副14Saturday,

4、February 4,202315Saturday,February 4,2023凸轮副213AB231AAA16Saturday,February 4,2023两个运动副构件的表示方法17Saturday,February 4,2023多个运动副构件的表示方法18Saturday,February 4,2023v分析机构的运动：找出机构的原动件、机架和 从动件，搞清运动传递的具体过程v分析构件间相对运动：确定运动副类型、数目v确定与运动有关的尺寸：回转中心、导路中心 位置，高副接触点位置v选择适当视图：全面反映机构运动关系v定长度比例 l=实际尺寸/图形尺寸三、机构运动简图的绘制 绘图步骤：

5、19Saturday,February 4,2023例一：颚式破碎机（P53）20Saturday,February 4,2023例二：偏心轮冲床机构偏心轮1是原动件，由电机通过带传动来驱动；床身4为机架；连杆2和冲头3都是从动件。偏心轮和机架之间为转动副联接；连杆和偏心轮、连杆和冲头之间都是转动副联接；而冲头和机架之间则为移动副联接21Saturday,February 4,20232B1AC22Saturday,February 4,2023CAB2344D556123Saturday,February 4,2023练习4F5ABCDEF123ADBCE123ADBCE24Saturday

6、,February 4,2023CAB12344D556练习25Saturday,February 4,20233.3 平面机构的自由度平面机构的自由度构件的自由度和约束1.构件的自由度机构中各活动构件相对于机架的独立运动数目。单个自由构件有3个自由度2.约 束运动副对构件运动的限制作用213ACB4D能动吗？26Saturday,February 4,2023v转动副：2个约束，x,y方向的移动27Saturday,February 4,2023v移动副：2个约束，y方向的移动和 绕垂直于xoy平面的轴转动28Saturday,February 4,2023v平面高副：1个约束，接触点公法线

7、n-n 方向的移动。29Saturday,February 4,2023结 论平面低副引入的约束：2个平面高副引入的约束：1个含有一个低副的单个构件的自由度：1含有一个高副的单个构件的自由度：230Saturday,February 4,2023二、平面机构的自由度及其计算公式n-活动构件数，nN1N-机构的构件数PL-低副数Ph-高副数31Saturday,February 4,2023F3324 132Saturday,February 4,2023F3222 1 133Saturday,February 4,2023123ACB4DPL=4,Ph=1,F=0n=3,34Saturday,

8、February 4,20233.3 平面机构的自由度机构具有确定运动的条件是什么呢？35Saturday,February 4,2023三、机构具有确定运动的条件分析：三杆；n=2,PL=3,F=0231四杆；n=3,PL=4,F=114123ABCD五杆。14C2B54ADE13n=4,PL=5,F=2C结 论：F0,原动件数=F，运动确定原动件数0;2.原动件数等于机构自由度数。三、机构具有确定运动的条件37Saturday,February 4,2023例子：试计算机构的自由度算机构的自由度38Saturday,February 4,2023计算自由度时应注意的事项（1）复合复合铰链：

9、定定义：两个以上的构件同：两个以上的构件同时在一在一处以以铰链相相联接，此种接，此种铰链称称为复合复合铰链。如下。如下图：39Saturday,February 4,2023复合铰链若有m个构件在同一回转轴上构成复合铰链，共构成的转动副数应等于(m-1)个。计算图中结构自由度。机构中E点可沿直线aa直线运动40Saturday,February 4,2023局部自由度定义：在有些机构中，某些构件所产生的局部运动，并不影响其他构件的相对运动。由局部运动所对应的自由度称为局部自由度。41Saturday,February 4,2023（2）局部自由度局部自由度：机构中个别构件所具有的不影响其它构件

10、 的运动，即与整个机构运动无关的自由度。21ACB43?21ACB342Saturday,February 4,2023局部自由度对局部自由度的处理方法：方法：使滚子与从动件焊为一体。计算凸轮机构的自由度43Saturday,February 4,2023虚约束定定义：在机构中加入一些构件和运：在机构中加入一些构件和运动副而副而产生的生的约束束对机构机构的的实际运运动并没有并没有产生任何影响，通常称生任何影响，通常称这类约束束为虚虚约束。束。方法：先找出虚方法：先找出虚约束，然后再将虚束，然后再将虚约束去除不束去除不计。常常见的虚的虚约束：束：（1）重复的重复的轨迹迹44Saturday,Fe

11、bruary 4,2023（3）虚约束虚约束机构中有时需要增加一些构件，使得运动 副的数目增加。但加入这些构件而产生的 约束对构件间的相对运动不起独立限制作 用的重复约束，这类约束称为虚约束。4F5ABCDEF123ADBCE？123ADBCE45Saturday,February 4,2023？A2CB134DE56324如图所示B、C、E、F处是复合铰链例题1例题2ABCDEF46Saturday,February 4,2023虚约束(2)重复表示的运动副。47Saturday,February 4,2023虚约束48Saturday,February 4,2023虚约束(3)对传递运动不

12、起独立作用的对称部分。49Saturday,February 4,2023常见的虚约束：5.机构中自由度的对称部分。21322O50虚约束(4)运动轨迹符合数学几何原理的约束。如果在机构运动过程中，若两个构件上的某两个点之间的距离始终保持不变。则将此两点间以一个构件和两个转动副相连，由此而形成的也是虚约束。51Saturday,February 4,2023练习52Saturday,February 4,202353Saturday,February 4,202354Saturday,February 4,202355Saturday,February 4,202356Saturday,Feb

13、ruary 4,202357Saturday,February 4,202358Saturday,February 4,2023作业题：3-43-53-659Saturday,February 4,2023常见的虚约束：1.机构中联结构件与被联结构件的轨迹重合？2.两构件组成若干个导路中心线互相平行或重叠的移动副2CAB1343CAD=BD=DC2AB14D60Saturday,February 4,2023常见的虚约束：4.在机构整个运动过程中，其中某两构件上两点之间的距离始终不变。ACBD12324CAB1325DEFBC=EF，AB=CD，BE=CF，AE=DF。3.两构件组成若干个轴线 互相重合的转动副。61Saturday,February 4,2023ECAB1DFG2345678HI62Saturday,February 4,2023