机械设计基础 课件 项目2 平面机构运动简图绘制和自由度计算

项目2平面机构运动简图绘制及自由度计算机械设计基础目录CONTENTS机构概述1平面机构的运动简图2平面机构的自由度计算31机构概述Part一个在平面上运动的物体，不论它以任何方式运动，都可用沿x轴的移动、沿y轴的移动和垂直于该平面轴的转动共3个参数进行表达，如图所示。试分析在三维空间中运动的物体，可以用那几个参数表达？任务引入任务目标：1.掌握机构的组成；2.掌握自由度和约束的含义；3.掌握运动副的类型。相关知识平面机构：各构件在同一平面或相互平行的平面内运动。空间机构：各构件不完全在同一平面或相互平行的平面内运动。平面机构空间机构一、机构的组成与分类机构：具有确定相对运动的构件的组合；构件：机构中的（最小）运动单元，由一个或若干个零件刚性联接而成。1.机构一、机构的组成与分类机架：固定不动的构件；原动件：输入运动规律的构件；从动件：其它的活动构件2.机架二、自由度自由度：构件所具有的独立运动的数目；约束：对构件独立运动所施加的限制三个自由度：x,y,

yxO三、运动副及其分类运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。特点：（1）运动副是一种连接；（2）由两个构件组成；（3）两个构件之间有相对运动。运动副元素：组成运动副的两构件上的接触点、接触线或接触面。运动副元素1.运动副三、运动副及其分类低副：两构件通过面与面接触组成的运动副；高副：两构件通过点或线接触组成的运动副。2.类型运动副及其分类低副——转动副固定铰链活动铰链运动副及其分类低副——移动副

两构件只能沿某一方向线作相对移动的运动副称为移动副。

约束：一个方向移动，一个转动自由度：一个方向的移动与机架组成移动副两活动构件组成的移动副运动副及其分类高副

两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。

约束：一个方向移动自由度：一个方向移动，一个转动2平面机构运动简图Part尝试绘制右图手动压水机的机构运动示意图。任务引入任务目标：1.理解结构示意图的含义；2.掌握机构运动简图绘制方法。一、机构运动简图概念研究机构运动特性时，为了使得问题简化，通常只考虑与运动有关的运动副的数目、类型及相对位置，不考虑构件和运动副的实际结构和材料等与运动无关的因素。机构运动简图：用简单的线条和符号来代表构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置，用以说明机构各构件间相对运动关系的简单图形。机构示意图：只表示机构结构组成及运动原理，而不严格按照比例绘制的机构运动简图。二、平面机构运动简图的绘制机构运动简图符号（详见GB/T4460）二、平面机构运动简图的绘制1.观察机构运动情况，分析机构具体组成，确定机架、原动件和从动件（类型和数目）；2.由原动件开始，根据相连两构件间的相对运动性质和运动副元素情况，确定运动副的类型和数目；3.根据实际机构尺寸和图纸大小确定适当的比例；4.选择一个恰当的原动件位置，用规定的符号和线条绘制成简图(从原动件开始画)。注：一般会先在图纸中确定各运动副的位置，再连接各运动副完成机构运动简图绘制。绘制机构运动简图步骤绘制机构运动简图步骤试绘制颚式破碎机机构运动简图：

43D52CFEA6G1B注：为图示整洁，演示中先绘制构件，再绘制定位圆弧，实际绘制过程与此不同。别忘标注原动件3平面机构的自由度计算Part计算右图仿生机构的自由度，并注明是否有局部自由度、虚约束或复合铰链。任务引入任务目标：1．掌握平面机构自由度计算过程；2.理解平面机构自由度计算三种特殊情况。一、平面机构自由度计算公式平面机构自由度=构件总的自由度-构件总的约束数ABCD3214F=3n-2PL-PH二、机构具有确定运动的条件机构的自由度是指机构相对于机架所具有的独立运动的数目。机构中从动件是不能独立运动的，只有原动件才能独立运动。而原动件的独立运动都是外界给定的。机构具有确定运动的条件是：机构自由度必须大于零，且原动件数目必须等于自由度数。三、计算平面机构自由度注意事项F=3n-2pL-pH=3×7-2×6-0=9???318245671.复合铰链：由两个以上构件在同一处构成的重合转动副，称为复合铰链。由m个构件(m≥3)构成的复合铰链，应包含(m-1)个转动副。312312312321三、计算平面机构自由度注意事项2.局部自由度：机构中某些构件所产生的不影响整个机构运动的局部运动常见的局部自由度是滚子绕自身轴线的转动自由度。处理方式：在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。设想将滚子与从动件焊成一体三、计算平面机构自由度注意事项3.虚约束：机构中有些约束所起的限制作用可能是重复的，这种对机构运动不起独立限制作用的重复约束。处理方式：计算自由度时应去掉引入虚约束的构件（或运动链部分）和运动副。1）轨迹重合

对机构运动无关，但可以改善机构的受力情况，增加机构工作的稳定性。虚约束2）

两构件形成多个具有相