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平面机构的自由度PPT课件下载推荐.ppt

1、,空间运动副空间运动,V级副1,V级副2,V级副3,空间机构至少含有一个空间运动副的机构。,景德镇陶瓷学院专用,3)按运动副元素分有:高副点、线接触,应力高。,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。,景德镇陶瓷学院专用,常见运动副符号的表示:国标GB446084,景德镇陶瓷学院专用,常用运动副的符号,运动副名称,运动副符号,两运动构件构成的运动副,转动副,移动副,两构件之一为固定时的运动副,平面运动副,景德镇陶瓷学院专用,平面高副,螺旋副,空间运动副,景德镇陶瓷学院专用,构件的表示方法:,景德镇陶瓷学院专用,一般构件的表示方法,杆、轴构件,固定构

2、件,同一构件,景德镇陶瓷学院专用,三副构件,两副构件,一般构件的表示方法,景德镇陶瓷学院专用,运动链两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。,注意事项:,画构件时应撇开构件的实际外形,而只考虑运动副的性质。,闭式链、开式链,3.运动链,景德镇陶瓷学院专用,4.机构,定义:具有确定运动的运动链称为机构。,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,机构是由若干构件经运动副联接而成的,很显然,机构归属于运动链,那么,运动链在什么条件下就能称为机构呢?即各部分运动确定。分别用四杆机构和五杆机构模型演示得出如下结论:在运动链中,如果以某一个构件作为参考

3、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。,原(主)动件按给定运动规律运动的构件。从动件其余可动构件。,景德镇陶瓷学院专用,52 平面机构运动简图,机构运动简图用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。,作用:1.表示机构的结构和运动情况。,机动示意图不按比例绘制的简图现摘录了部分GB446084机构示意图如下表。,2.作为运动分析和动力分析的依据。,景德镇陶瓷学院专用,常用机构运动简图符号,景德镇陶瓷学院专用,景德镇陶瓷学院专用,机构运动简图应满足的条件:1.构件数目与实际相同,2.运动副

4、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。,景德镇陶瓷学院专用,绘制机构运动简图,顺口溜:先两头,后中间,从头至尾走一遍,数数构件是多少,再看它们怎相联。,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(运动平面),绘制示意图。,3.按比例绘制运动简图。简图比例尺: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。,景德镇陶瓷学院专

5、用,绘制图示鳄式破碎机的运动简图。,景德镇陶瓷学院专用,绘制图示偏心泵的运动简图,偏心泵,景德镇陶瓷学院专用,53 平面机构的自由度,给定S3S3(t),一个独立参数11(t)唯一确定,该机构仅需要一个独立参数。,若仅给定11(t),则2 3 4 均不能唯一确定。若同时给定1和4,则3 2 能唯一确定,该机构需要两个独立参数。,景德镇陶瓷学院专用,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的自由度。,原动件能独立运动的构件。一个原动件只能提供一个独立参数,机构具有确定运动的条件为:,自由度原动件数,景德镇陶瓷学院专用,一、平面机构自由度的计算公式,作平面运动的刚体在空间的位

6、置需要三个独立的参数(x,y,)才能唯一确定。,(x,y),景德镇陶瓷学院专用,运动副 自由度数 约束数回转副 1()+2(x,y)=3,R=2,F=1,R=2,F=1,R=1,F=2,结论:构件自由度3约束数,移动副 1(x)+2(y,)=3,高 副 2(x,)+1(y)=3,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,景德镇陶瓷学院专用,活动构件数 n,计算公式:F=3n(2PL+Ph),要求:记住上述公式,并能熟练应用。,构件总自由度,低副约束数,高副约束数,3n,2 PL,1 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=,4,F=3n 2P

7、L PH=33 24=1,高副数PH=,0,推广到一般:,景德镇陶瓷学院专用,计算五杆铰链机构的自由度,解:活动构件数n=,4,低副数PL=,5,F=3n 2PL PH=34 25=2,高副数PH=,0,景德镇陶瓷学院专用,计算图示凸轮机构的自由度。活动构件数n=,2,低副数PL=,2,F=3n 2PL PH=32 221=1,高副数PH=,1,景德镇陶瓷学院专用,二、计算平面机构自由度的注意事项,计算图示圆盘锯机构的自由度。活动构件数n=,7,低副数PL=,6,F=3n 2PL PH,高副数PH=0,=37 26 0,=9,计算结果肯定不对!,景德镇陶瓷学院专用,1.复合铰链 两个以上的构件

8、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,景德镇陶瓷学院专用,上例:在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。,计算图示圆盘锯机构的自由度。活动构件数n=7,低副数PL=,10,F=3n 2PL PH=37 2100=1,可以证明:F点的轨迹为一直线。,圆盘锯机构,景德镇陶瓷学院专用,计算图示两种凸轮机构的自由度。n=,3,,PL=,3,,F=3n 2PL PH=33 23 1=2,PH=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=1,景德镇陶瓷学院专用,2.局部自由度,F=3n 2PL PH FP=33 23 1 1=1,本例中局

9、部自由度 FP=1,或计算时去掉滚子和铰链: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。,滚子的作用:滑动摩擦滚动摩擦。,景德镇陶瓷学院专用,解:n=,4,,PL=,6,,F=3n 2PL PH=34 26=0,PH=0,3.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。,FEAB CD,故增加构件4前后E点的轨迹都是圆弧,。增加的约束不起作用,应去掉构件4。,景德镇陶瓷学院专用,重新计算:n=3,PL=4,PH=0,F=3n 2PL PH=33 24=1,特别注意:此例存在虚约束的几何条件是:,1,2,3,4,A,B

10、,C,D,E,F,虚约束,景德镇陶瓷学院专用,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,椭圆仪等。(需要证明),景德镇陶瓷学院专用,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。,景德镇陶瓷学院专用,6.两构件构成高副,两处接触,且法线重合。,如等宽凸轮,注意:法线不重合时,变成实际约束!,景德镇陶瓷学院专用,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。,注意:各种出现虚约束的场合都是有条件的!,景德镇陶瓷学院专用,计算图示大筛机构的自由度。,位置C,2个低副,复合铰链:,局部自由度,1个,虚约束,E,n=,7,PL=,9,PH=,1,F=3n 2PL PH=37 29 1=2,景德镇陶瓷学院专用,计算图示包装机送纸机构的自由度。,分析:,活动构件数n:,9,2个低副,复合铰链:,局部自由度,2个,虚约束:,1处,去掉局部自由度和虚约束后:,n=,6,PL=,7,F=3n 2PL PH=36 27 3=1,PH=,3,景德镇陶瓷学院专用,本章重点:机构运动简图的测绘方法。自由度的计算。,

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