平面机构以及自由计算

1、会计学1平面机构以及自由计算平面机构以及自由计算目录平面机构运动简图平面机构组成平面机构自由度计算课后补充平面机构机构简图绘制自由度计算应用逻辑关系答案提示一，平面机构的组成思考构件在平面内中有几个自由度？相应在空间内有几个自由度？xzy12动画演示，仔细观察xzy12为观察构件1，2的运动，将其置于0-xyz坐标系中，并将构件1与坐标系固定。xzy12zxy12zxy12zxy12zxy12xzy12构件2相对构件1有六个自由度。xzy12若将其限制为平面运动，则构件2只能在O-XY坐标系中运动。xy12oxy12o限制为平面运动，即加入三个公共约束。可见，加入一个约束即减少一个自由度。xy

2、12o若两构件以转动副相连，则沿x,y方向受到约束，仅剩下沿z轴转动一个自由度。xy12o若两构件以转动副相连，则沿受到约束，仅剩下沿轴转动一个自由度。xy12o若两构件以转动副相连，则沿受到约束，仅剩下沿轴转动一个自由度。xy12o若两构件以转动副相连，则沿受到约束，仅剩下沿轴转动一个自由度。构件在平面中，自由度为构件在平面中，自由度为3图b 转动副（活动铰链）图a 转动副（固定铰链） 移动副思考：低副限制了几个自由度，剩余几个自由度？凸轮副图齿轮副2，高副：两构件通过点或线接触组成的运动副思考：高副限制了几个自由度，剩余几个自由度？图图螺旋副螺旋副图图球面副球面副图图1-5空间运动副空间运

3、动副3，空间副两构件相对运动是空间运动机构简图回答：为了研究受力，忽略实际物体形状，大小，创建力学模型。讨论：如何分析内燃机和颚式破碎机？图图1-6 平面运动副的表示方法平面运动副的表示方法低副构件的表示方法低副构件的表示方法 图图 平面连杆机构平面连杆机构机构=机架+原动件+从动件1个1或几个若干个1）分清机架、主动件；2）循着运动传递的路线；3）能充分反映机构的特性；4）确定比例尺，用规定的符号和线条绘制。举例：绘制破碎机和内燃机的机构运动简图举例：绘制破碎机和内燃机的机构运动简图 )(mmml图上尺寸实际尺寸1 12 23 34 4ABC141223A14B12C233 32 24 41

4、 1D34例例1：内燃机汽缸：内燃机汽缸A1234BCD例例2 2 颚式破碎机颚式破碎机图图1-9 颚式破碎机及机构的颚式破碎机及机构的运动简图运动简图转动副转动副： x、y轴方向移动受约束轴方向移动受约束移动副：移动副：转动及某一方向的移动受约束转动及某一方向的移动受约束高高 副：副：三，机构自由度的计算三，机构自由度的计算丧失丧失2个个自由度；自由度； 丧失丧失2个个自由度；自由度；丧失丧失1个个自由度。自由度。结论：平面机构中，构件间形成一个低副，失去结论：平面机构中，构件间形成一个低副，失去2个个自由自由度，形成一个高副，失去度，形成一个高副，失去1个个自由度。自由度。 机构的自由度数

5、即是机构的自由度数即是机构所具有的独立运机构所具有的独立运动的数目。动的数目。推想：欲使机构有确定的运动，必须使机构的自由度等于原动件的个数。3、举例、举例F3n2PLPH例13 计算图示颚式破碎机主体结构的自由度解：n3，PL4，PH 0，3 x 32 x 4 0 1F=32-23=0桁架结构F= 3n- （2 pl + ph ）具有确定运动的条件1312313123131233F= 3n- （2 pl + ph ）F=33-(2 4+0)=11312给一个主动件，机构有确定运动。11423411423411423411F=34-25=24234F= 3n- （2 pl + ph ）给两个主

6、动件，机构有确定运动。F=0F=1F=0F=2F=1F=0F=2F=1机构具有确定运动的条件：1.F0；2.机构的主动件数=F。412356F F 3n3n2p2pl lp ph h 3 3 2 2 560 3F F 3n3n 2p2pl lp ph h 3 3 2 2 570 1412356错错对对计算在内计算在内5232351m个构件个构件,m-1个铰链个铰链2.局部自由度F=?F=33-(2 3+1)=2 ?滚子与廓线间纯滚动以减小摩擦。滚子转动否是否影响机构整体运动？可见，滚子转动否与机构整体运动无关。这种与机构整体运动无关的自由度称为局部自由度。 计算机构自由度时应去掉。相当于将滚子

7、与推杆固结。F=33-(2 3+1)=2 ?F=32-(2 2+1)=1 !ABCDEF12343.虚约束ABCDEF1234平行四边形机构ABCDEF12345平行四边形机构ABCDEF12345平行四边形机构ABCDEF12345平行四边形机构ABCDEF12345平行四边形机构ABCDEF12345平行四边形机构ABCDEF12345平行四边形机构ABCDEF12345平行四边形机构ABCDEF12345平行四边形机构ABCDEF12345平行四边形机构ABCDEF12345平行四边形机构ABCDEF12345平行四边形机构ABCDEF12345平行四边形机构ABCDEF12345平行四

8、边形机构ABCDEF1234平行四边形机构BC构件上点E的轨迹是以F为圆心EF（=AB=CD）为半径的圆。ABCDEF12345若加入构件5（EF），则构件5上的点E与构件3上的点E的轨迹相同而不起实际约束作用。对运动不起实际限制作用约束称为虚约束。计算机构自由度时应去掉。ABCDEF12345计算机构自由度F，去掉构件5及其相连的运动副ABCDEF12345计算机构自由度F，去掉构件5及其相连的运动副F=33-(2 4+0)=1如下情况出现虚约束：1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同；ABCD123若AB=BC=BD，观察C点的运动。如下情况出现虚约束：1，构件上某点轨迹与该点引入约

9、束后的轨迹相同；ABCD123如下情况出现虚约束：1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同；ABCD123如下情况出现虚约束：1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同；ABCD123如下情况出现虚约束：1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同；ABCD123如下情况出现虚约束：1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同；ABCD123如下情况出现虚约束：1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同；ABCD123如下情况出现虚约束：1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同；ABCD123C点的轨迹为一条垂直线。若在C点加一垂直导路的滑块，必为虚约束F=33-(2 4+0)=1

10、如下情况出现虚约束：2, 两构件组成多个导路平行的移动副；如下情况出现虚约束：2, 两构件组成多个导路平行的移动副；如下情况出现虚约束：2, 两构件组成多个导路平行的移动副；如下情况出现虚约束：2, 两构件组成多个导路平行的移动副；如下情况出现虚约束：2, 两构件组成多个导路平行的移动副；两移动副限制作用重复，计算机构自由度时应去掉一个。F=33-(2 4+0)=1如下情况出现虚约束：3, 两构件组成多个轴线重复的转动副；去掉一侧约束不影响机构的运动。如下情况出现虚约束：3, 两构件组成多个轴线重复的转动副；等同F=32-(2 2+1)=1如下情况出现虚约束：4,在机构运动时，两构件上的两动点

11、间的距离保持不变，两点以构件铰接。ABCDEF如下情况出现虚约束：4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持不变，两点以构件铰接。ABCDEF如下情况出现虚约束：4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持不变，两点以构件铰接。ABCDEF如下情况出现虚约束：4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持不变，两点以构件铰接。ABCDEF如下情况出现虚约束：4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持不变，两点以构件铰接。ABCDEF如下情况出现虚约束：4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持不变，两点以构件铰接。ABCDEF如下情况出现虚约束：4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持不变，两点以构件铰接。ABCDEF如下情况出现虚约束：4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持不变，两点以构件铰接。ABCDEF12345若以构件5在点E，F处铰接，必产生虚约束。计算机构自由度时应去掉。F=33-(24+0)=1如下情况出现虚约束： 1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同；2, 两构件组成多个导路平行的移动副；3, 两构件组成多个轴线重复的转动副；4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持不变，两点以构件铰接。补充例题补充例题复合铰链复合铰链局部自由度局部自由度虚约束虚约束F