平面机构自由PPT课件

1、2. 移动副约束数 S = 23. 齿轮副4. 凸轮副nn约束数 S = 1nn 平面低副约束数 S = 2 平面高副约束数 S = 1第1页/共33页 运动副的约束 构件组成运动副后,其相互之间有接触，独立运动受到限制。 对独立运动的限制称为约束 低副引入两个约束高副引入一个约束转动副移动副 齿轮副 第2页/共33页平面机构具有的独立运动的数目 设机构有k个构件，活动构件数为n(=k-1)，各构件间共构成p个低副和p个高副，则机构的自由度为 F= 三、平面机构的自由度第3页/共33页机构的自由度 F=3活动构件数-2低副数-1高副数计算公式计算公式F F 3n 3n 2P2Pl P Ph h

2、1.1.机构自由度的计算公式机构自由度的计算公式F F3n3n 2P2Pl P Ph 3 3 2 2 3 34 4 0 0 1 1F F3n3n 2P2Pl P Ph 3 3 2 2 4 45 50 0 2 2F F3n3n 2P2Pl P Ph 3 3 2 2 2 22 21 1 1 1例例第4页/共33页例1123456123例21423例3第5页/共33页213416243512345第6页/共33页2-6 2-6 计算平面机构自由度时应注意的事项计算平面机构自由度时应注意的事项 复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动副 （铰链）相联接局部自由度（F） 与机构主要运动无关的自由度除去第7

3、页/共33页注意事项注意事项复合铰链 m个构件(m3)在同一处构成共轴线的转动副412356F F 3n3n2P2PlP Ph 3 3 2 2 560 3 3F F 3n3n2P2PlP Ph 3 3 2 2 570 1 1m-1个低副复 计算在内523要正确计算运动副数目第8页/共33页F F3n3n2P2PlP Ph 3 3 2 2 760 9F F3n3n2P2PlP Ph 3 3 2 2 7100 1?复复复复例4 4 圆盘锯机构第9页/共33页F F3n3n2P2PlP Ph 3 3 2 2 123F F3n3n2P2PlP Ph 3 3 2 2 23 1- -1两构件间构成多个运动

4、副注意事项注意事项错错22 11对对移动副导路平行转动副轴线重合平面高副接触点共法线“转动副”“移动副”第10页/共33页F F3n3n2P2PlP Ph 3 3 2 2 33 1 2注意事项注意事项 机构中某些构件所具有的局部运动，并不影响机构运动的自由度。局部自由度F F 除去F F3n3n2P2PlP Ph-F-F 3 3 2 2 - - 33 1 11这时 F F3n3n2P2PlP Ph- -F F 式中F F 为局部自由度数目 第11页/共33页412351234F F3n3n2P2PlP Ph 3 3 2 2 34 0 1F F3n3n2P2PlP Ph 3 3 2 2 46 0

5、 0？对对虚约束不产生实际约束效果的重复约束除去注意事项注意事项应用实例应用实例F F3n3n2P2PlP Ph+ +P P 3 3 2 2 + + 46 0 11第12页/共33页1.轨迹重合转动副联接的两构件上联接点的轨迹重合1234BOAF F3n3n2P2PlP Ph+P+P 3 3 2 2 + + 34 1 11F F3n3n2P2PlP Ph 3 3 2 2 34 1 0错错对对虚约束常发生在下列情况虚约束常发生在下列情况n4，Pl4，Ph0，P 1 F1第13页/共33页41235用一个构件两个运动副去联接则构成虚约束2.两构件上某两点间的距离在运动过程中始终不变虚F F3n3n

6、2P2PlP Ph+P+P 3 3 2 2 + + 46 0 11第14页/共33页3.对传递运动不起独立作用的重复部分1232虚F F3n3n2P2PlP Ph+P+P 3 3 2 2 + + 44 4 11P P 2P2P l +P +P h 3n3n 2 2 + + 2 43 2 2F F3n3n2P2PlP Ph+P+P 3 3 2 2 + + 55 6 12虚第15页/共33页 虚约束（P） 对机构运动不起独立限制作用 的约束除去 虚约束产生于：A 机构中的对称部分（轮系）B 两构件上轨迹重合的点（椭圆仪）C 在机构的两个构件之间，以长度相等、相互平 行的构件相联，构成m个平行四边形

7、，则存在 m-1个虚约束.第16页/共33页第17页/共33页F3n- (2Pl+ Ph - P )- F F 局部自由度数 Ph 高副数n 活动构件数 P 虚约束数 Pl 低副数 F 局部自由度数第18页/共33页F F3n3n2P2PlP Ph+ + P P - F- F 3 3 2 2 + - + - 791 1局复局F F3n3n2P2PlP Ph+ P+ P - F- F 3 3 2 2 + - + - 810 1 2例例5 5例例6 641235678123456790 1801第19页/共33页F F3n3n2P2PlP Ph -F -F 3 3 2 2 -1-19121 1例例

8、7 7第20页/共33页2-72-7虚约束对机构工作性能的影响虚约束对机构工作性能的影响 虚约束虽不影响机构运动，但能起到改善机构受力状况，使动力平衡，增加机构刚度和稳定性，克服机构的运动不确定性等作用 。 不论哪种虚约束，都对几何尺寸提出严格的要求，否则虚约束将变成实际约束。 例如：在平行四边形机构中增加的5构件不与 两边的构件平行且相等； 在椭圆仪机构中BDBC第21页/共33页2-4 2-4 机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件第22页/共33页F=3n-2PF=3n-2Pl-P-Ph=3=3 2 2-2-2 3 3- -0 0= =0 0F=3n-2PF=3n-2Pl-P-Ph

9、=3=3 3 3-2-2 5 5- -0 0= =-1-1 三个构件通过三个转动副相连, 相当于一个构件。机构具有确定相对运动的条件机构具有确定相对运动的条件自由度大于零（自由度大于零（F0F0）原动件数原动件数 = =自由度数自由度数（通常，原动件为含低副构件且与机架相连, 只有一个自由度。）第23页/共33页2-82-8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析平面机构的组成原理、结构分类及结构分析1.平面机构的组成原理123456234523451第24页/共33页 不可再拆的自由度为零的运动链称为机构的基本杆组（阿苏尔杆组） 任何机构都是由若干个基本杆组依次联接于原动件和机架上而构成的机构

10、的组成原理第25页/共33页2.平面机构的结构分类 基本杆组自由度为零 3n-2pl-ph=0 设机构中没有高副 3n-2pl=0 2pl=3n 构件数n和低副数pl必须为整数 n 2 4 6 pl 3 6 9 n=2 pl=3 是最简单的杆组级组 n=4 pl=6 且有一个构件包含三个低副级组第26页/共33页级组级组第27页/共33页在同一个机构中可以包含不同级别的基本杆组 最高级别为级组的基本杆组所构成的机构 级机构 最高级别为级组的基本杆组所构成的机构 级机构3.平面机构的结构分析 判断机构由哪些基本杆组组成 确定机构的级别第28页/共33页876435128764352第29页/共33页 小 结1 机器和机构的概念 机器机构构件零件机构中的构件可分为固定件、原动件 、从动件2 运动副的三要素 两个构件 、 直接接触、有相对运动第30页/共33页3 绘制平面机构运动简图 a 确定构件之间的联接状况 b 选择恰当的投影面 c 定出各运动副之间的位置，选择适当的比例尺 = 实际长度/图示长度 （m/mm，mm/mm)4 平面机构自由度 F=3n (2pl + php)F5 机构具有确定运动的条件 机构的自由度数=机构的原动件数第31页/共33页6