平面机构的自由计算分解PPT课件

1、沿轴向和垂直于轴向的移动均受到约束，它只能绕其轴线作转动。所以，平面运动的一个转动副引入两个约束，保留一个自由度。转动副： 限制了构件一个移动和绕平面的轴转动，保留了沿移动副方向的相对移动，所以平面运动的一个移动副也引入两个约束，保留一个自由度。移动副： 动画动画动画动画第1页/共26页一个平面高副引入一个约束，保留两个自由度。一个平面高副引入一个约束，保留两个自由度。高副： 动画动画动画动画第2页/共26页3.2.2 平面机构自由度计算公式 指机构所具有的独立运动的个数。 机构的自由度: F = 3n - 2PL - PHn ：机构中活动构件数，n=N-1; PH ：机构中高副数；PL ：机

2、构中低副数；F ：机构的自由度数；第3页/共26页例1 计算鄂式破碎机机构的自由度F=3nF=3n2P2PL LP PH H=3=33 32 24 40=10=1在鄂式破碎机主体机构中，有三个在鄂式破碎机主体机构中，有三个活动构件；包括活动构件；包括4 4个转动副，所以机个转动副，所以机构自由度为：构自由度为：第4页/共26页例2 计算活塞泵的自由度 在活塞泵主体机构中，有在活塞泵主体机构中，有四个活动构件；包括四个活动构件；包括5 5个低副（个低副（4 4个个转动副和转动副和1 1个移动副），个移动副），1 1个高副，个高副，所以机构自由度为：所以机构自由度为：F=3nF=3n2P2PL L

3、P PH H=3=34 42 25 51=11=1第5页/共26页3.2.3 机构具有确定运动的条件 F =34-25=2 1 个原动件F 0，但原动件数目小于自由度数目，运动链运动不确定，不能成为机构。 F =33-24=1 2 个原动件F 0，但原动件数目大于自由度数目，运动链被破坏，不能成为机构。F=34-26=0 F = 0, 运动链不能运动，不成为机构第6页/共26页1）机构自由度数 F1;平面机构具有确定运动的条件：平面机构具有确定运动的条件：2）原动件数目等于机构自由度数F。第7页/共26页先看例子：按照之前的算法下图机构的自由度为先看例子：按照之前的算法下图机构的自由度为为什么

4、？3.2.4 3.2.4 计算机构自由度时应注意的几种情况计算机构自由度时应注意的几种情况F =3n2PLPH =3102132 =2第8页/共26页1.复合铰链 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。 解决方案:k 个构件在同一处构成复合铰链，实际上构成了(k-1)个转动副。注意：复合铰链只存在于转动副中 。 第9页/共26页LH323 52 701FnPP 惯性筛机构惯性筛机构例3.3 计算图示惯性筛机构的自由度。解：此机构 C 处由三个构件组成复合铰链，则n =5，PL =7，PH =0。由机构自由度公式得单击上图动画演示单击上图动画演示第10页/共26页处理办法：在计

5、算自由度时，拿掉这个局部自由度，即可将滚子与装滚子的构件固接在一起。ABC321ABC321F=3x3-2x3-1x1=2F=2x3-2x2-1x1=1n=3PL=3PH=1n=2PL=2 PH=12.局部自由度 机构中个别构件不影响其它构件运动，即对整个机构运动无关的自由度。第11页/共26页 两构件间形成多个轴线重合两构件间形成多个轴线重合的转动副，则只能算一个转动副；的转动副，则只能算一个转动副；两构件形成多个导路平行的移动两构件形成多个导路平行的移动副，则只能算一个移动副。副，则只能算一个移动副。虚约束之一： 3.3.虚约束虚约束 在特定的几何条件或结构条件下，某些运动副所引入的约束可

6、能与其它运动副所起的限制作用是一致的。这种不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。虚约束虚约束第12页/共26页2022-2-513注：应除去虚约束。 F=33-24 = 1 优点：可以提高支承的稳定性优点：可以提高支承的稳定性F= 33-25=-1第13页/共26页 虚约束之二：虚约束之二： 高副接触点公法线重合高副接触点公法线重合两构两构件在多处接触而构成平面高副且各件在多处接触而构成平面高副且各接触点处的公法线彼此重合时，只接触点处的公法线彼此重合时，只有一个高副起约束作用。有一个高副起约束作用。AB虚约束虚约束 两构件上某两点之间的距离在运动中保持不变。 虚约束之三：虚约束之三：第14页

7、/共26页2022-2-515串联的平行四边形机构中，可能存在虚约束。注：应除去虚约束。F= 34-26-0 = 0 F=33-24-0 =1除去虚约束第15页/共26页如果不满足上述条件，如上图所示则不构成虚约束该机构的自由度为0。第16页/共26页虚约束之四：虚约束之四： 机构中存在对传递运动不起独立作用的对称部分。 虚约束对机构的影响：虚约束对机构的影响： 机构中引入虚约束是为了受力均衡，增大刚度等，机构中引入虚约束是为了受力均衡，增大刚度等，同时也提高了对制造和装配精度的要求。同时也提高了对制造和装配精度的要求。虚约束 既然虚约束对机构的运动不起直接的限制作用，为什么在实际机器中还要设

8、计出虚约束？【思考题3.3】第17页/共26页2022-2-518如何处理虚约束？有两个准则： 去除虚约束后剩余部分组成的机构仍为完整机构，且每一个构件的运动状态不变； 去除虚约束前后机构的自由度不同。注意：去除虚约束时，每次只能去除一个构件，且剩注意：去除虚约束时，每次只能去除一个构件，且剩余部分的运动状况不会改变。否则即不是虚约束。余部分的运动状况不会改变。否则即不是虚约束。第18页/共26页 例例3.4 计算冲压机构的自由度。计算冲压机构的自由度。F =3n2PLPH=392122=1解： 虚约束局部自由度复合铰链第19页/共26页机构自由度例：计算大筛机构的自由度机构中的滚子有一个机构

9、中的滚子有一个局部自由度局部自由度，顶杆与机架在，顶杆与机架在E E和和E E组成组成两个导路平行的移动副，其中之一为两个导路平行的移动副，其中之一为虚约束虚约束，C C处是处是复合铰链复合铰链。今将滚子与顶杆焊为一体，去掉移动副今将滚子与顶杆焊为一体，去掉移动副E E ，并在，并在C C点注明转点注明转动副数，如图动副数，如图b b。图图b b中，中，n=7n=7，P PL L=9=9，P PH H=1=1，因此：，因此：F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3=37-27-29-1=29-1=2此机构的自由度为此机构的自由度为2 2，有两个原动件。，有两个原动件。第20页/共26页BCDE12345678APl = 10n =7 F = 37210 = 1下一页下一页第21页/共26页3.2.5 计算机构自由度的实用意义 1判定机构运动设计方案是否合理 2改进不合理的运