机构简图参考.pptx

《机构简图参考.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机构简图参考.pptx（58页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2.2.2.2.运动副元素：运动副元素：运动副元素：运动副元素：两构件直接接触而构成运动副的两构件直接接触而构成运动副的点、线、面部分。点、线、面部分。例如：轴与轴承间构成运动副，轴的外圆柱例如：轴与轴承间构成运动副，轴的外圆柱面与轴承内孔为运动副元素。凸轮与滚子间构成面与轴承内孔为运动副元素。凸轮与滚子间构成运动副，凸轮与滚子接触部分为运动副元素。运动副，凸轮与滚子接触部分为运动副元素。运动副元素运动副元素第1页/共58页二、自由度和约束：二、自由度和约束：1.1.自由度：自由度：构件所具有的这种独立运动的数目称构件所具有的这种独立运动的数目称为构件的自由度。为构件的自由度。一个作平面运动的

2、构件可以做沿轴一个作平面运动的构件可以做沿轴x x、轴、轴y y和绕垂和绕垂直于直于xoyxoy平面的轴的转动。这个自由构件有三个独立平面的轴的转动。这个自由构件有三个独立运动的可能性。所以一个作平面运动的自由构件有运动的可能性。所以一个作平面运动的自由构件有三个自由度。三个自由度。第2页/共58页2.2.约束约束 但当这些构件之间以一定的方式联接起来成但当这些构件之间以一定的方式联接起来成为构件系统时，各个构件不再是自由构件。两相为构件系统时，各个构件不再是自由构件。两相互接触的构件间只能作一定的相对运动，自由度互接触的构件间只能作一定的相对运动，自由度减少。减少。这种这种对构件独立运动所施

3、加的限制对构件独立运动所施加的限制称为称为约束约束。3.3.自由度和约束的关系自由度和约束的关系 运动副每引入一个约束，构件就失去一个运动副每引入一个约束，构件就失去一个自由度。自由度。运动副既限制了两构件的某些相对运动，又运动副既限制了两构件的某些相对运动，又允许构件间有一定的相对运动。允许构件间有一定的相对运动。第3页/共58页按两构件按两构件接触特性接触特性，常分为，常分为低副、高副低副、高副两大类。两大类。1 1 1 1、低副：、低副：、低副：、低副：两构件以两构件以面接触面接触而形成的运动副。按运动而形成的运动副。按运动特性可分为特性可分为转动副和移动副转动副和移动副(1)(1)(1

4、)(1)转动副：转动副：转动副：转动副：只允许两构件作相对转动，又称只允许两构件作相对转动，又称作铰链。作铰链。a)固定铰链（一）、平面运动副（一）、平面运动副二、二、运动副分类运动副分类第4页/共58页b)活动铰链转动副第5页/共58页固定铰链和活动铰链模型固定铰链和活动铰链模型第6页/共58页(2)(2)移动副：移动副：只允许两构件作相对移动。第7页/共58页移动副模型移动副模型结论结论:两构件用低副联接，失去两个两构件用低副联接，失去两个自由度；压力小。自由度；压力小。第8页/共58页2.2.高副高副：两构件以点或线接触而构成的运动副。两构件以点或线接触而构成的运动副。凸轮副凸轮副第9页

5、/共58页齿轮副齿轮副第10页/共58页高副模型两构件用高副联接，失去一个自由度；压两构件用高副联接，失去一个自由度；压力大。力大。结论结论:第11页/共58页三、空间运动副三、空间运动副若两构件之间的相对运动均为空间运动，则若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。称为空间运动副。螺旋副螺旋副球面副球面副第12页/共58页2.2 2.2 平面机构的运动简图平面机构的运动简图 1 1、机构运动简图：用简单的线条和规定符号表、机构运动简图：用简单的线条和规定符号表示构件和运动副，并按一定的比例确定运动副示构件和运动副，并按一定的比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸，这种表明机的

6、相对位置及与运动有关的尺寸，这种表明机构组成和各构件间真实运动关系的简单的图形。构组成和各构件间真实运动关系的简单的图形。和运动有关的：运动副的类型、数目、相对和运动有关的：运动副的类型、数目、相对位置、构件数目；位置、构件数目；和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体构造。构件的零件数目、运动副的具体构造。一、机构运动简图的概念一、机构运动简图的概念第13页/共58页二、平面机构运动简图的绘制二、平面机构运动简图的绘制（一）构件的表示方法（一）构件的表示方法1.1.构件构件构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的构件均用直线或小

7、方块等来表示，画有斜线的表示机架。表示机架。2 2、机构示意图：只需表明机构运动传递情况和、机构示意图：只需表明机构运动传递情况和构造特征，不必按严格比例所画的图形构造特征，不必按严格比例所画的图形第14页/共58页2.2.转动副转动副构件组成转动副时，如下图表示。构件组成转动副时，如下图表示。图垂直于回转轴线用图图垂直于回转轴线用图a a表示；表示；图不垂直于回转轴线时用图图不垂直于回转轴线时用图b b表示。表示。表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或在其内画上

8、斜线。处涂黑，或在其内画上斜线。第15页/共58页3.3.移动副移动副两构件组成移动副，其导路必须与相对移动两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。方向一致。第16页/共58页4.4.平面高副平面高副 两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。第17页/共58页第18页/共58页（二）绘机构运动简图的步骤（二）绘机构运动简图的步骤 1 1）分析机构，观察相对运动，数清

9、所有构件）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；的数目；2 2）确定所有运动副的类型和数目；）确定所有运动副的类型和数目；3 3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；4 4）确定比例尺：）确定比例尺：5 5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画动件开始画)第19页/共58页注意：要明确三类构件注意：要明确三类构件固定件（机架）：机架中只有一个为机架。固定件（机架）：机架中只有一个为机架。原动件：机构中有驱动力或已知运动规律的构件。原动件：机构中有驱动力或已知运动规律的构件。从动件：除原动件以

10、外的所有活动构件。从动件：除原动件以外的所有活动构件。第20页/共58页例例2-1 2-1 试绘制内燃机的机构运动简图试绘制内燃机的机构运动简图第21页/共58页气缸体气缸体1活塞活塞2进气阀进气阀3排气阀排气阀4连杆连杆5曲轴曲轴6凸轮凸轮7顶杆顶杆8齿轮齿轮10解：解：1 1）分析运动，确）分析运动，确定构件的类型和数量定构件的类型和数量 2 2）确定运动副的类型）确定运动副的类型和数目和数目 3 3）选择视图平面）选择视图平面 4 4）选取比例尺，根）选取比例尺，根据机构运动尺寸，定出据机构运动尺寸，定出各运动副间的相对位置各运动副间的相对位置 5 5）画出各运动副和）画出各运动副和机构

11、符号，并表示出各机构符号，并表示出各构件构件第22页/共58页内燃机工作原理第23页/共58页第24页/共58页例例2-2 2-2 试绘制颚式破碎机的机构运动简图试绘制颚式破碎机的机构运动简图解：颚式破碎机的机构运动简图绘制步骤解：颚式破碎机的机构运动简图绘制步骤第25页/共58页一、平面机构自由度计算一、平面机构自由度计算 1.1.构件自由度（复习）构件自由度（复习）一个自由的平面构件有一个自由的平面构件有三个自由度三个自由度。构件间构件间 低副联接低副联接 减少减少2 2个自由度个自由度 高副联接高副联接 减少减少1 1个自由度个自由度 2.3 2.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第2

12、6页/共58页2.2.自由度计算公式自由度计算公式n n：机构中活动构件数，：机构中活动构件数，n=N-1;n=N-1;P Pl l：机构中低副数；：机构中低副数；P Ph h：机构中高副数；：机构中高副数；F F：机构的自由度数；：机构的自由度数；则则F=3n-2PF=3n-2Pl l-P-Ph h 计算实例计算实例 n=3,Pl=4,Ph=0 F=3n-2Pl-Ph =33-24-0=1 第27页/共58页1 1）四杆机构：）四杆机构：n=3 Pn=3 PL L=4 P=4 PH H=0=0F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=33-24-0=1=33-24-0=1 2 2）五

13、杆机构：）五杆机构：n=4 P n=4 PL L=5 P=5 PH H=0=0 F=3n-2P F=3n-2PL L-P-PH H=34-25-0=2=34-25-0=2 3 3）凸轮机构：）凸轮机构：n=2 P n=2 PL L=2 P=2 PH H=1=1 F=3n-2P F=3n-2PL L-P-PH H=1=1 3.3.常见机构的自由度计算常见机构的自由度计算第28页/共58页 要使所设计的运动链成为机构，组成运动链的各构件之要使所设计的运动链成为机构，组成运动链的各构件之间必须具有确定的相对运动。不能产生运动或作无规则运动间必须具有确定的相对运动。不能产生运动或作无规则运动的运动链均

14、不能成为机构。的运动链均不能成为机构。如图如图(a)(a)所示的平面三构件运动链，其自由度所示的平面三构件运动链，其自由度。表明该运动链中各构件间已无相对运动，只构成了一个表明该运动链中各构件间已无相对运动，只构成了一个刚性桁架，因而不能成为机构。刚性桁架，因而不能成为机构。4 4）刚性桁架）刚性桁架第29页/共58页图图(b)(b)所示的平面所示的平面四构件运动链，其自四构件运动链，其自由度由度，表明该运动链由于约束过多，已表明该运动链由于约束过多，已成为超静定桁架了，也不能成为机成为超静定桁架了，也不能成为机构。构。5 5）超静定桁架）超静定桁架第30页/共58页v计算实例计算实例 n=5

15、,Pl=7,Ph=0 F=3n 2Pl Ph=35 27 0=1解：第31页/共58页二、自由度计算时应注意的几种情况二、自由度计算时应注意的几种情况 1.1.复合铰链复合铰链 两个以上构件在同一轴线处用转动副连两个以上构件在同一轴线处用转动副连接，就形成了复合铰链。接，就形成了复合铰链。第32页/共58页惯性筛机构C C处为复合铰链处为复合铰链n=5,Pl=7,Ph=0=35-270=1F=3n-2PlPh三个构件在同一轴线处，两个转动副。三个构件在同一轴线处，两个转动副。推理推理：m m个构件时，有个构件时，有m m1 1个转动副。个转动副。第33页/共58页 典型例子：典型例子：滚子滚子

16、的转动自由度并不影响整个的转动自由度并不影响整个机构的运动，属局部自由度。机构的运动，属局部自由度。计入局部自由度时n=3,Pl=3,Ph=1F=33-2-1=2与实际不符2.2.局部自由度局部自由度 个别构件所具有的，不影响整个机构运动的个别构件所具有的，不影响整个机构运动的自由度称为局部自由度。自由度称为局部自由度。第34页/共58页除去局部自由度，把滚子和从动件看作一个构件。除去局部自由度，把滚子和从动件看作一个构件。处理方法：处理方法：注意：注意：实际结构上为减小摩擦采用局部自由度，实际结构上为减小摩擦采用局部自由度，“除去除去”指计算中不计入，并非实际拆除。指计算中不计入，并非实际拆

17、除。n=2,Pl=2,Ph=1,F=32-221=1与实际相符与实际相符第35页/共58页n n=4,4,P Pl l =6,=6,P Ph h=0 =0 与实际不符与实际不符 F=34-26F=34-260=00=0 在特殊的几何条件下，有些约束所起的限在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。束称为虚约束。3.3.虚约束虚约束 第36页/共58页虚约束常见情况及处理虚约束常见情况及处理1 1）两两构构件件上上联联接接点点的的运运动动轨轨迹迹互互相相重重合合，将将产产生生虚约束。虚约束。n=3,Pl=4,

18、Ph=0F=33-240=1与实际相符第37页/共58页n=3,Pl=4,Ph=0F=33-240=1第38页/共58页2 2）两构件形成多个具有相同作用的运动副。）两构件形成多个具有相同作用的运动副。处理方法：处理方法：计算中只计入一计算中只计入一 个移动副。个移动副。(1)(1)两两构构件件组组成成多多个个移移动动副副，且且导导路路相相互互平平行行或或重重合合时时，只只有有一一个个移移动动副副起起约约束束作作用用，其其余余为为虚约束。虚约束。F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3x3-2x4=1=3x3-2x4=1第39页/共58页F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH

19、 H=3x1-2x1=1=3x1-2x1=1第40页/共58页 (2)(2)两两构构件件组组成成多多个个转转动动副副，且且轴轴线线重重合合，只有一个转动副起约束作用，其余为约束。只有一个转动副起约束作用，其余为约束。处理方法：计算中只计入一个转动副。计算中只计入一个转动副。第41页/共58页 (3)(3)两两构构件件组组成成多多处处接接触触点点公公法法线线重重合合的的高高副副，只考虑一处高副。只考虑一处高副。12处理方法：计算中只计入一处高副。计算中只计入一处高副。第42页/共58页F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3x2-2x2-1=1=3x2-2x2-1=1第43页/共58

20、页处理方法：处理方法：计算中应将对称部分除去不计。计算中应将对称部分除去不计。3 3、机机构构中中对对运运动动不不起起独独立立作作用用的的对对称称部部分分，将产生虚约束。将产生虚约束。第44页/共58页F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3x3-2x3-2=1=3x3-2x3-2=1第45页/共58页虚约束对机构的影响虚约束对机构的影响 虚虚约约束束是是在在一一些些特特定定的的几几何何条条件件下下引引入入的的，如如“平平行行”、“重重合合”、“距距离离不不变变”等等。如如果果几几何何条件不满足，虚约束会转化为有效约束。条件不满足，虚约束会转化为有效约束。机机构构中中引引入入虚虚约

21、约束束是是为为了了受受力力均均衡衡，增增大大刚刚度等，同时也提高了对制造和装配精度的要求。度等，同时也提高了对制造和装配精度的要求。第46页/共58页 注注意意：机机构构中中虚虚约约束束是是实实际际存存在在的的，计计算算中中所所谓谓“除除去去不不计计”是是从从运运动动观观点点分分析析做做的的假假想处理，并非实际拆除。想处理，并非实际拆除。例题：计算筛料机构的自由度例题：计算筛料机构的自由度F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3x7-2x9-2=2=3x7-2x9-2=2第47页/共58页三三、平面机构具有确定相对运动的条件平面机构具有确定相对运动的条件四杆机构，四杆机构，F=1,

22、1F=1,1个原动件，运动可确定。个原动件，运动可确定。第48页/共58页从动件位置不确定。从动件位置不确定。四杆机构，四杆机构，F=2,1F=2,1个原动件，运动不确定。个原动件，运动不确定。第49页/共58页原动件数原动件数=F0=F0，运动确定，运动确定原动件数原动件数FFF，机构破坏，机构破坏第50页/共58页结论：结论：平平面面机机构构具具有有确确定定运运动动的的条条件件：机机构构原原动动件件个数应等于机构的自由度数目，个数应等于机构的自由度数目，W=F0W=F0。原动件数自由度数，机构无确定运动原动件数自由度数，机构无确定运动 原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏 第51页/共58页 例题：图示为一简易冲床的设计图。试分析设计例题：图示为一简易冲床的设计图。试分析设计方案是否合理。如不合理，则绘出修改后的机构运方案是否合理。如不合理，则绘出修改后的机构运动简图。动简图。第52页/共58页练习：练习：1.1.画出机构的运动简图。画出机构的运动简图。第53页/共58页2.2.求机构的自由度，并判断机构是否求机构的自由度，并判断机构是否有确定运动。有确定运动。第54页/共58页第55页/共58页第56页/共58页作业：P23 2-42-52-72-8第57页/共58页感谢您的观看。第58页/共58页