第一章-平面机构的运动简图及自由度

第一章平面机构的运动简图及自由度一、构件自由度1.运动副:

两构件直接接触形成的能产生一定相对运动的联接2.自由度：构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目1-1平面机构的组成平面自由构件具有自由度?xyo1.面接触3.运动副类型

低副一自由度

移动副

转动副高副2.点接触3.线接触

凸轮副

齿轮副

二自由度机构是由构件通过运动副连接而成的机架：固定不动的构件原动件：按给定运动规律的独立运动的构件从动件：其余的活动构件二、构件分类机械手一、平面机构运动简图及其作用

比较：机构示意图：没严格按照比例绘制的机构运动简图用途：分析现有机械，构思设计新机械1-2平面机构的运动简图及绘制用简单的符号和线条表示运动副和构件，并按一定的比例定出各运动副及构件的位置，这种简明的图形称为机构运动简图。二、运动副的表示方法和常见构件的规定画法1）转动副2）移动副与机架组成的移动副活动构件组成的移动副固定铰链活动铰链1.运动副的表示方法3）高副4构件的表示方法杆、轴类构件机架同一构件两副构件三副构件

画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。绘制平面机构运动简图要求是：1）简图上应按规定符号画出全部构件,并标明主动件。2）简图上应按规定符号画出全部运动副。3）简图上应按比例表示出机构的各运动尺寸，如转动副间的中心距、移动副轴线方向和位置、转动副到导路的距离等。三、绘制机构运动简图的要求四、运动简图的绘制方法绘制路线：原动件

中间传动件

输出构件观察重点：各构件间构成的运动副类型良好习惯：各种运动副和构件用规定符号表达误区：构件外形步骤：1.分析机构组成运动原理，确定构件数目及原动件、固定构件；2.确定运动副的类型和数目；3.测量构件尺寸，确定原动件某一位置；4、选定比例尺、投影面，按规定符号绘制运动简图。1.内燃机五、例题气缸体1进气阀3排气阀4连杆5曲轴6凸轮7齿轮10活塞2顶杆8ABCEFDG2.颚式破碎机1平面机构自由度的计算2机构具有确定运动的条件3几种特殊结构的处理复合铰链局部自由度虚约束4小结1-3平面机构自由度的计算

一、平面机构自由度的计算(1)平面运动构件的自由度(2)平面运动副引入的约束R(对独立的运动所加的限制)xyＯ21与其它构件未连之前：3用运动副与其它构件连接后,运动副引入约束,原自由度减少xyoxyottnnR=2R=2R=1结论：平面低副引入2个约束平面高副引入1个约束(构件可能出现的独立运动)(3)平面机构自由度计算公式如果：活动构件数：n

低副数：pl

高副数：phxyＯ21未连接前总自由度：3n连接后引入的总约束数：2pl+phF=3n-(2pl+ph)机构自由度F：F=3n-2pl-ph机构自由度举例：1234F=3n－2pl－ph

=3

－2

－340=

112345F=3n－2pl－ph

=3

－2

－450=

2F=3n－2pl－ph

=3

－2

－221=1BCAF=3n－2pl－ph

=3

－2

－340=

1F=3n－2pl－ph

=3

－2

－451=

1F=3n－2pl－ph

=3

3－2

5－0=-1

F=3n－2pl－ph

=3

2-2

3－0=0

二、机构具有确定运动的条件F=0,刚性桁架，构件之间无相对运动原动件数小于F,各构件无确定的相对运动原动件数大于F,在机构的薄弱处遭到破坏结论：机构具有确定运动的条件：1机构自由度>02原动件数＝机构自由度数BCABCADEm个构件(m>2)在同一处构成转动副m-1个低副(1)复合铰链412356F＝3n－2pl－ph

＝3

－2

－560＝

3F＝3n－2pl－ph

＝3

－2

－570＝

1412356②错对—计算在内523235m个构件,m-1个铰链三、几种特殊结构的处理F＝3n－2pl－ph

＝3

－2

－331＝

2F＝3n－2pl－ph

＝3

－2

－221＝

1错对—排除(2)局部自由度定义：机构中某些构件所具有的独立的局部运动,不影响机构输出运动的自由度局部自由度经常发生的场合：滑动摩擦变为滚动摩擦时添加的滚子、轴承中的滚珠解决的方法：计算机构自由度时，设想将滚子与安装滚子的构件固结在一起，视作一个构件动画不影响机构运动传递的重复约束在特定几何条件或结构条件下，某些运动副所引入的约束可能与其它运动副所起的限制作用一致，这种不起独立限制作用的运动副叫虚约束虚约束经常发生的场合处理方法：计算自由度时，将虚约束（或虚约束构件及其所带入的运动副）去掉结论F＝3n－2PL－PH

＝3

－2

－123F＝3n－2PL－PH

＝3

－2

－231＝-1错221＝1对—排除之一为虚约束(3)虚约束虚约束经常发生的场合A两构件之间构成多个运动副时B机构中对运动不起作用的对称部分C联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时A两构件之间构成多个运动副时两构件组合成多个转动副，且其轴线重合两构件组合成多个移动副，其导路平行或重合两构件组合成若干个高副，但接触点之间的距离为常数123123目的：为了改善构件的受力情况F＝3n－2PL－PH

＝3

－2

－221＝1动画B机构中对运动不起作用的对称部分在该机构中，齿轮3是齿轮2的对称部分，为虚约束计算时应将齿轮3及其引入的约束去掉来计算同理，将齿轮2当作虚约束去掉，完全一样目的：为了改善构件的受力情况F＝3n－2PL－PH

＝3

－2

－332＝112345动画BAF＝3n－2PL－PH

＝3

－2

－340＝1C轨迹重合在这两个例子中，加与不加红色构件效果完全一样，为虚约束计算时应将该构件及其引入的约束去掉来计算412351234F＝3n－2PL－PH

＝3

－2

－340F＝3n－2PL－PH

＝3

－2

－460＝

0错对＝

1D两构件上联接点的轨迹重合在该机构中，构件