机械设计第1章平面机构的自由度及速度分析.ppt

第1章平面机构的自由度及速度分析 第1章 平面机构的自由度和速度分析 1-1 运动副及其分类 一、几个术语 自由度 构件在空间中具有的独立运动的数目。 约 束 运动副对构件运动的限制作用 。 运动副 两构件相互连接并能保持一定形式的相 对运动，把这种可动连接称为运动副。 把形成运动副的点、线、面部分称为运 动副元素。 为了传递动力和运动，机构与机构之间必须具有 确定的相对运动。 第1章平面机构的自由度及速度分析 二、运动副的种类 运动副分为两类：低副和高副。 l低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。 平面机构中有两种：转动副（铰链），移动副 第1章平面机构的自由度及速度分析 二、运动副的种类 l高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。 第1章平面机构的自由度及速度分析 1-2 平面机构运动简图 机构：由运动副和构件联接而成。 平面运动简图：工程中常用简单的线条和符号表示构件 和运动副。 一、平面机构中构件的分类 分成三类：固定构件，原动件，从动件。 u 固定构件（机架）：用来支承活动构件的构件。 u 原动件（主动件）：运动规律已知的活动构件。其 运动由外界输入。 u 从动件：随原动件的运动而运动的其余活动构件。 第1章平面机构的自由度及速度分析 1-2 平面机构运动简图 第1章平面机构的自由度及速度分析 二、运动副表示方法及常用机构运动简图 低副 转动副 移动副 高副 点 线 1.运动副表示方法 第1章平面机构的自由度及速度分析 二、运动副表示方法及常用机构运动简图 2.常用构件表示方法 第1章平面机构的自由度及速度分析 例题1 绘制颚式破碎机的机构运动简图 第1章平面机构的自由度及速度分析 例题2 回执活塞泵机构的机构运动简图 第1章平面机构的自由度及速度分析 三、绘制机构运动简图的步骤 1搞清机构各构件之间的相对运动关系，分清联 接各构件的运动副类型，分清主动件，从动件，机 架等； 2选择合理的视图方向和主动件位置； 3选取合适的比例尺，用规定的符号表示构件和 运动副； 4绘出基准线，标出运动副、杆件编号和重要的 尺寸。 第1章平面机构的自由度及速度分析 式中：F机构所具有的自由度 n活动构件数 PL低副数（限制两个自由度） Ph高副数（限制一个自由度） 1-3 平面机构的自由度 一、平面机构自由度计算 运动链由n个活动构件构成，具有PL个低副、Ph个 高副，则机构的自由度为： 第1章平面机构的自由度及速度分析 n=5,PL=7,Ph=0 例题1 计算颚式破碎机的自由度 第1章平面机构的自由度及速度分析 n=4,PL=5,Ph=1 例题2 计算活塞泵的自由度 第1章平面机构的自由度及速度分析 n=3,PL=4,Ph=0 计算翻斗车的自由度 例题3 第1章平面机构的自由度及速度分析 二、机构具有确定运动的条件 1取一个构件为机架。 2各构件的相对自由度F不小于1。 3原动件数等于自由度F。 第1章平面机构的自由度及速度分析 三、计算平面机构自由度时的注意事项 1复合铰链 定义：两个以上的构件在同 一轴线上用转动副联接起来 构成复合铰链。 当个构件组成复合铰链 时，其转动副数为1 第1章平面机构的自由度及速度分析 三、计算平面机构自由度时的注意事项 2局部自由度 定义：与机构整体运动无关的自由度为局部自由度。 第1章平面机构的自由度及速度分析 3虚约束 定义：约束对机构运动的限制是重复的。 1）轨迹重合 2）轴线重合或导路平行 第1章平面机构的自由度及速度分析 4.对称部分 定义：对传递运动不起独立作用的对称部分也 引起虚约束。 第1章平面机构的自由度及速度分析 n=7,PL=9,Ph=1 例题1 计算大筛机构的自由度 第1章平面机构的自由度及速度分析 n=4,PL=5,Ph=1 例题2 计算下列机构的自由度 第1章平面机构的自由度及速度分析 例题3 计算下列机构的自由度 综合应用 第1章平面机构的自由度及速度分析 1-4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用 一、速度瞬心及性质 1. 瞬心：两刚体上瞬时相对速度为零的重合点为瞬心。 2.性质：两刚体瞬心处绝对速度相等。 3.若机构有K个构件，则此机构有瞬心数为: 瞬心数N 第1章平面机构的自由度及速度分析 二、瞬心的求法 1.当两刚体组成转动副时，转动副中心是它们的 瞬心。 2.当两刚体组成移动副时，瞬心位于导路垂线的 无穷远。 3.当两刚体组成纯滚动高副时，接触点是它们的 瞬心。 4.当两刚体组成滑动兼滚动高副时，瞬心在它们 接触点的公法线上。 5.对于不接触的两构件的瞬心，可用三心定理求 得。 第1章平面机构的自由度及速度分析 l 三心定理 做相对平面运动的三个构件共有三个瞬心， 这三个瞬心位于同一直线上。 第1章平面机构的自由度及速度分析 1 2 3 4 P12 P14 P43 P13 P24 1122 3344 P12P12 P14 P23 P23 P43P43 P13P24 P14 P23 l 三心定理 做相对平面运动的三个构件共有三个瞬心， 这三个瞬心位于同一直线上。 第1章平面机构的自由度及速度分析 例题 求铰链四杆机构的瞬心 第1章平面机构的自由度及速度分析 例题 求铰链四杆机构的瞬心 第1章平面机构的自由度及速度分析 例题（续） 求铰链四杆机构的瞬心 解：瞬心数：6个 1，4瞬心为A，1，2瞬心为B 2，3顺心为C，3，4瞬心在垂直导路无穷远处。 1，2，3：P12 ，P23 ，P13 3，4，1：P34 ，P41 ，P13 2，3，4：P23 ，P34 ，P24 4，1，2：P41 ，