平面机构自由度和速度分析PPT课件

1、几种运动副第1页/共59页图空间低副第2页/共59页图低副和高副第3页/共59页1.2 机构运动简图（1）二、机构运动简图(Mechanism Schematic)1. 机构运动简图的概念 用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按一定的比例定出各运动副之间的相对位置，这种用来说明机构中各构件相对运动关系的简化图形称为机构运动简图。 机构示意图：不严格按照比例要求绘制的机构简图。2. 运动副、构件和常用机构的表示方法见表2.11。第4页/共59页表 常用运动副第5页/共59页表 构件表示法 第6页/共59页表2.11 运动简图中的常用符号 第7页/共59页1.2 机构运动简图（2）3. 运动简图

2、的绘制方法1）找出原动件和执行构件，确定构件数目。2）正确选择视图平面。3）选择适当的比例尺。 l实际长度/图示长度 （m/mm）4）确定运动副的性质、数目及位置。用构件、运动副和常用机构的代表符号画简图。5）给构件标注序号（1，2，3），运动副标注位置（A,B,C）,原动件标注运动方向。第8页/共59页1.2 机构运动简图（3）例2.1 图28 a)所示为一颚式破碎机，试绘制其机构运动简图。例2.2 试绘制如图11所示内燃机的机构运动简图。第9页/共59页图 颚式破碎机第10页/共59页颚氏破碎机第11页/共59页图 内燃机第12页/共59页1.3 平面机构的自由度（1）1. 平面机构自由度

3、的计算公式 一个作平面运动的自由构件具有3个自由度；一个平面低副（转动副和移动副）引入2个约束，一个平面高副引入1个约束。 设一平面机构有n个活动构件，在未用运动副联结之前，机构共有3n个自由度。构成运动副之后，设有pl个低副和ph个高副，则引入（2 pl ph ）个约束，故机构的自由度为 F 3n 2 pl ph 第13页/共59页1.3 平面机构的自由度（2） 公式表明，机构自由度取决于活动构件数目以及运动副的类型和数目。例2.2 试计算如图所示颚式破碎机主体机构的自由度。解：F 3n 2 pl ph 352701第14页/共59页图2.27 构件的相对运动第15页/共59页颚氏破碎机第1

4、6页/共59页1.3 平面机构的自由度（3）2. 机构具有确定运动的条件F原动件数目 铰链五杆机构F 3n 2 pl ph 342502 若给构件1一个独立的运动参数1(t)，此时，其余构件2，3，4的运动并不确定；若再给构件4一个独立的运动参数4(t)，则其余构件的运动便完全确定了。F0 F 3n 2pl ph 342600，不是机构是珩架。 因此机构具有确定运动的条件是： F0, 且F原动件数目。第20页/共59页图2.29 F0的构件组合第21页/共59页图2.30 复合铰链第22页/共59页1.3 平面机构的自由度（6）3.计算平面机构自由度时应注意的事项1） 复合铰链：两个以上构件同

5、时在一处以转动副相联，就构成了复合铰链。 若m个构件组成复合铰链，则有（m1）个转动副。例27 计算如图215所示直线机构的自由度。解：F 3n （2 pl ph ）37（2100）1第23页/共59页图2.31 摇杆机构第24页/共59页图 复合铰链例题第25页/共59页1.3 平面机构的自由度（7）2） 局部自由度：指不影响其他构件运动的局部运动。如图220所示的滚子推杆凸轮机构中，滚子绕自身转动不影响其他构件的运动，因此是局部自由度。在计算自由度时应减去。试计算图示凸轮机构的自由度。 F322211第26页/共59页图2.32 局部自由度 第27页/共59页1.3 平面机构的自由度（8）

6、3. 虚约束：指对机构的运动起重复限制作用的约束。在计算自由度时应除去不计。虚约束常发生的场合：1） 两构件相联接，当联接处拆开后，两构件上联接点的轨迹重合，则该联接引入的约束为虚约束。推论：如果在两个构件之间联以若干个长度相等、互相平行的构件，构成K个平行四边形，则存在（K1）个虚约束。第28页/共59页虚约束轨迹重合第29页/共59页图222第30页/共59页1.3 平面机构的自由度（9）2） 如果在机构运动过程中，两构件上两点之间的距离始终不变，那么若将此两点以双转动副构件相联，则引入的约束为虚约束。3） 对传递运动不起独立作用的对称部分为虚约束。第31页/共59页图2附2第32页/共5

7、9页图2.34 虚约束示例第33页/共59页图 虚约束多处接触、配合第34页/共59页图 虚约束高副1 第35页/共59页图 虚约束高副2第36页/共59页1.3 平面机构的自由度（10）4） 如果两构件在多处接触构成移动副，且在各接触处两构件的相对移动方向一致；或两构件在多处配合构成转动副，且各配合处两构件的相对转动轴线重合，则只有一处起作用，其余都是虚约束。5） 如果两构件在多处接触构成高副，且各接触点公法线重合，则只有一个高副起作用，其余为虚约束；若各接触点公法线不重合，相当于一个低副（一个转动副或一个移动副）。第37页/共59页第38页/共59页第39页/共59页 图示机构能否有确定的

8、运动？为什么？第40页/共59页 图示机构能否有确定的运动？为什么？第41页/共59页第42页/共59页第43页/共59页1.4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用 （1）一、速度瞬心二、瞬心数目三、机构中瞬心位置的确定四、瞬心在速度分析中的应用第44页/共59页1.4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用（2）一、速度瞬心： 作平面相对运动的两构件，在任一瞬时都可看作是绕某一点作相对转动，该相对转动的点称为速度瞬心，简称瞬心。如图3-1所示 瞬心是两构件瞬时相对速度为零的重合点，也是瞬时绝对速度相同的重合点，即瞬时等速重合点。 绝对瞬心：瞬时绝对速度为零的瞬心。 相对瞬心：瞬时绝对速度不为零的

9、瞬心。第45页/共59页图31第46页/共59页图3.40 刚体运动速度瞬心第47页/共59页1.4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用 （3）二、瞬心数目 因两个构件之间有一个瞬心，若机构中有N个构件，则瞬心数目为K CN2! 2)!2(!NN2) 1(NN第48页/共59页1.4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用（4 4）三、机构中瞬心位置的确定1.用瞬心定义确定瞬心位置 已知两构件上两重合点的相对速度，其垂线的交点为瞬心；2.直接接触的两构件的瞬心位置a)两构件构成转动副时，转动副的中心为瞬心；b)两构件构成移动副时，瞬心为垂直于导路无穷远处；第49页/共59页图32第50页/共59页

10、1.4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用（5 5）c) 两构件构成纯滚动的高副，接触点为瞬心；d) 两构件构成滚动兼滑动的高副，瞬心在过接触点公法线上。3.不直接接触的两构件的瞬心位置借助三心定理确定三心定理：彼此作平面运动的三个构件共有三个瞬心，这三个瞬心位于同一条直线上。第51页/共59页图3.42 两构件的瞬心第52页/共59页1.4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用（6 6）例 试求图33所示铰链四杆机构的全部瞬心。解：铰链四杆机构的瞬心数目为 KN(N1)/24（41）/26 直接接触的构件瞬心为P12、P23、P34、P14，如图所示。 不直接接触的构件瞬心为P13和P24，其位置用三心定理确定。第53页/共59页图3.43 平面四杆机构第54页/共59页1.4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用（7 7）四、瞬心在速度分析中的应用 已知如图33所示机构各构件尺寸，原动件2的角速度为2，试求图示位置从动件4的角速度4。 VP24 2 （P12P24）l 4（P14P24）l 4 2 （P12P24/ P14P24 ） 2/ 4 （P14P24/P12 P24 ）第55页/共59页第56页/共59页