平面机构的组成分析

1、平面机构的组成分析军械学院专用 第1页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三1 机构及其组成一、构件的自由度 构件可能出现的独立的运动称为构件的自由度。 一个作平面运动的独立构件有三个自由度；一个作空间运动的独立构件有六个自由度。 yx(x , y)军械学院专用 第2页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三二、运动副及其分类a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动例如：滚子凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。1、定义： 运动副两个构件直接接触组成的可动联接三个条件，缺一不可军械学院专用 第3页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三2、运动副的分类

2、： 低副面接触，应力低例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。例如：转动副（回转副）、移动副 。 高副点、线接触，应力高。军械学院专用 第4页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三运动链两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。三、 运动链 闭链、开链军械学院专用 第5页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三 在运动链中，如果以某一个构件作为参考坐标系，当其中另一个（或少数几个）构件相对于该坐标系按给定的运动规律运动时，其余所有的构件都能得到确定的运动，那么，该运动链便成为机构。 四、 机构从机构组成的角度得到机构的定义。定义：具有确定运动的运动链称为机构 。军械学院

3、专用 第6页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三若干1个或几个1个机架作为参考系的构件，如机床床身、车辆底盘、飞机机身。机构的组成：机构机架原动件从动件原（主）动件按给定运动规律运动的构件。机构中的构件分为三种：从动件其余可动构件。军械学院专用 第7页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三构件运动副运动链机构直接接触系统化确定运动小结：军械学院专用 第8页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三2 平面机构运动简图作用： 1.表示机构的结构和运动情况。2.作为运动分析和动力分析的依据。 用简单的线条和符号来表示构件和运动副，并按比例定出各运动副的

4、位置，以说明机构各构件间的相对运动关系的简化图形-机构运动简图。3.便于机构的综合。军械学院专用 第9页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三机构运动简图应满足的条件： 2.运动副的性质、数目与实际相符 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 成比例。 1.构件数目与实际相同军械学院专用 第10页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三二、机构运动简图绘制方法步骤：1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；4.检验机构是否满足运动确定的条件。2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（多为运动平面）， 绘制示意图。3.按比例绘制运动简图。 简图比例尺：

5、l =实际尺寸 m / 图上长度mm思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。举例：绘制破碎机和偏心泵的机构运动简图。军械学院专用 第11页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三绘制曲柄摇杆泵的运动简图。军械学院专用 第12页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三绘制平面机构运动简图应注意的问题：1、主动件取一般位置2、机架上有阴影线3、主动件上有箭头军械学院专用 第13页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三定义：保证机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动参数称为机构

6、的自由度。3 平面机构的自由度军械学院专用 第14页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三一、 平面机构自由度的计算公式yx(x , y)平面上单个自由构件的自由度为 3军械学院专用 第15页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三yx12Syx12xy12R=2, F=1R=2, F=1R=1, F=2得：构件自由度3约束数经运动副相联后，构件自由度会有变化： 自由构件的自由度数约束数军械学院专用 第16页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三活动构件数 n 计算公式： F=3n(2PL +Ph )构件总自由度 低副约束数 高副约束数 3n 2

7、PL1 Ph计算曲柄滑块机构的自由度。解：活动构件数n=3低副数PL=4F=3n 2PL PH =33 24 =1 高副数PH=0S3123推广到一般： 军械学院专用 第17页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三计算铰链五杆机构的自由度解：活动构件数n=4低副数PL=5F=3n 2PL PH =34 25 =2 高副数PH=012341军械学院专用 第18页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三计算图示凸轮机构的自由度。解：活动构件数n=2低副数PL=2F=3n 2PL PH =32 221 =1高副数PH=1123军械学院专用 第19页，共36页，2022年

8、，5月20日，7点28分，星期三二、平面机构具有确定运动的条件 机构的自由度数即是机构所具有的独立运动的数目。通常机构中的每个原动件具有一个独立运动（如电动机转子具有一个独立转动，内燃机的活塞具有一个独立的直线移动），因此，机构的自由度也是机构应当具有的原动件的数目。 机构自由度、原动件数与机构确定运动之间的关系如何呢？机构的自由度:军械学院专用 第20页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三分析1：四杆铰链机构计算四杆铰链机构的自由度n=3PL=4、PH=0F=3n 2PL PH =33 24 =112341123412当原动件=1时：机构所具有确定运动。当原动件=2时（原动

9、件数F)：机构干涉-卡死ABCDABCD军械学院专用 第21页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三12345五杆铰链机构F=3n 2PL PH =34 25 =2 分析2：当原动件=2 (原动件=F)时：机构所具有确定运动。当原动件=1(原动件F：机构干涉-卡死原动件数F：机构能动-乱动原动件数=F:机构具有确定的相对运动机构具有确定运动的条件是：（1）机构的自由度F必须大于零；（2）原动件数与机构的自由度必须相等。军械学院专用 第24页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三三、计算平面机构自由度的注意事项12345678ABCDEF计算图示圆盘锯机构的自由度

10、。解：活动构件数n=7低副数PL=6F=3n 2PL PH 高副数PH=0=37 26 0=9军械学院专用 第25页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三1.复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动副相联。计算：m个构件,有m1转动副。两个低副军械学院专用 第26页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三上例：在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。重新计算图示圆盘锯机构的自由度：解：活动构件数n=7低副数PL=10F=3n 2PL PH =37 2100 =112345678ABCDEF圆盘锯机构军械学院专用 第27页，共36页，2022年，5月20日，7点28

11、分，星期三计算图示两种凸轮机构的自由度。解：n=3，PL=3，F=3n 2PL PH =33 23 1 =2PH=1对于右边的机构，有： F=32 22 1=1事实上，两个机构的运动相同，且F=1123123军械学院专用 第28页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三2.局部自由度F=3n 2PL PH FP =33 23 1 1 =1本例中局部自由度 FP=1或计算时把滚子和铰链焊住： F=32 22 1 =1定义：构件局部运动所产生的自由度。出现在加装滚子的场合，计算时应去掉Fp。123123军械学院专用 第29页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三解：n

12、=4，PL=6，F=3n 2PL PH =34 26 =0PH=03.虚约束 对机构的运动实际不起作用的约束。计算自由度时应去掉虚约束。此例中，构件1、4、3之一为虚约束。例：已知：ABCDEF，计算图示平行四边形机构的自由度。 1234ABCDEF军械学院专用 第30页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三重新计算：n=3, PL=4, PH=0F=3n 2PL PH =33 24 =1特别注意：此例存在虚约束的几何条件是：1234ABCDEF4FABCDEF军械学院专用 第31页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三出现虚约束的场合： 1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合2.两构件构成多个移动副，且导路平行。 如平行四边形机构，火车轮等军械学院专用 第32页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三4.运动时，两构件上的两点距离始终不变。3.两构件构成多个转动副，且同轴。5.对运动不起作用的对称部分。如多个行星轮。EF军械学院专用 第33页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三虚约束的作用：改善构件的受力情况，如多个行星轮。增加机构的刚度，如轴与轴承、机床导轨。使机构运动顺利，避免运动不确定，如车轮。军械学院专用 第34页，共36页，2022年，5月20日，7点28分，星期三CDA