机械设计基础 第4版 课件 第二章平面机构的运动简图及自由度.pdf

第二章平面机构的运动简图及4由度教学要求知识要素：1.运动到及分类，平面机构组成。2.妁求与4由度，平面机构4由度计算公式。3.4由度计算中的特珠规则。4.平面机构具有确定运动的条件。能力要求：1.能运用公式计算平面机构的4由度，并判断平面机构的 运动确定性。2.能袂别平面机构的复合铁筵、局部4由度和,毋见摩妁束 环节，并合理处置。第二章平面机构的运动简图及4由度教学要求学习重点与难点：1.平面机构4由度的计算。2.平面机构4由度计算中应注意的问题。技能要求：绘制简单机械的机构运动简图。第二章平面机构的运动简图及4由度第一节运动副及其分类第二节平面机构的运动简图 第三节平面机构的4由度第一节运动副及其分类1、运动副的概念定义：运动副一两个构件直接接触组成的仍能产生某些相 对运动的联接。a）两个构件、b）直接接触、c）有相对运动三个条件9缺一不可运动副元素一直接接触的部分（点、线、面）例如：凸轮、齿轮齿磨、活塞与缸套等。二、运动副的分类:1）按相对运动范围分有:平面运动副平面运动 空间运动副空间运动例如：球较链、拉杆天线、螺旋、生物关节。平面机构全部由平面运动副组成的机构O空间机构至少含有一个空间运动副的机构O2）按运动副元素分有：高副点、线接触，应力高。例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。例如：转动副（回转副）、移动序L。常见运动副符号的表示：国标GB4460 2013运动副 名称常用运动副的符号 运动副符号平面运动副两运动构件构成的运动副两构件之一为固定时的运动副7777A227777777777 1队1X1“/1 2V7777构件的表示方法:-Q-J一般构件的表示方法杆、轴构件固定构件7777777r 4 是 I同一构件一般构件的表示方法两副构件三副构件机构定义：具有确定运动的运动链称为机构O 机架作为参考系的构件，如机床床身、车辆底盘、飞机机身 原（主）动件一按给定运动规律运动的构件。从动件一其余可动构件。机构的组成：机构=机架+1原动件1+1从动件1个1个或几个若干第二节平面机构运动简图、机构运动简图的概念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。2.作为运动分析和动力分析的依据。机动示意图不按比例绘制的简图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。二、平面机构运动简图的绘制思路：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。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;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：广实际尺寸m/图上长度mm4.检验机构是否满足运动确定的条件。举例：绘制破碎机和偏心泵的机构运动简图。绘制图示鳄式破碎机的运动简图。绘制图示偏心泵的运动简图偏心泵第三节平面机构的自由度定义：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。原动件一能独立运动的构件。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y一、平面机构的自由度计算=自由构件的自由度数一约束数推广到一般：活动构件数 构件总自由度n 3Xn计算公式：F=3n-(2PL+Ph)计算曲柄滑块机构的自由度。解：活动构件数=3低副数PL=4高副数PH=0F=3n-2PL-PH=3X3-2X4=1低副约束数高副约束数 2 X Pl 1 X Ph计算五杆钱链机构的自由度解：活动构件数n=4低副数PL=5高副数PH=0F=3n-2PL-PH=3X4-2X5=2计算图示凸轮机构的自由度。解：活动构件数n=2低副数PL=2高副数PH=1F=3n-2PL-PH=3X2-2X2-1=1二、计算平面机构自由度的注意事项解：活动构件数n=7低副数PL=6高副数PH=0F=3n-2PL-PH=3X7-2X6-0=9计算结果肯定不对！1.复合较处两个以上的构件在同一处以转动 副相联。计算：m个构件，有m-l转动副。上例：在B、C、D、E四处应各有2个运动副。解：活动构件数n=7低副数PL=10F=3n-2PL-PH=3X7-2X10-0=1可以证明：F点的轨迹为一直线。计算图示两种凸轮机构的自由度。解：n=3,PL=3,F=3n-2PL-PH=3X3-2X3-=2对于右边的机构，有：F=3X2-2X2-1=1事实上，两个机构的运动相同，且F=12.局部自由度定义：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。本例中局部自由度FP=1F=3n-2PL-PH-FP=3X3-2X3-1-1=1或计算时去掉滚子和俊链:F=3X2-2X2-1=1滚子的作用：滑动摩擦n滚动摩擦。/已知：AB=CD=EF,计算图示平行四边形机构的自由度。解：n=4,PL=6,PH=OF=3n-2PL-PH=3X4-2X6=03虚约束对加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。FE=AB=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。/已知：AB=CD=EF,计算图示平行四边形机构的自由度。重新计算：n=3,F=3n-2PL-PH=3X3-2X4=1特别注意：此例存在虚约束的几何条件是:II IIAB=CD=EF出现虚约束的场合：1）两构件联接前后，联接点的轨迹重合,如平行四边形机构,火车轮等。2）两构件构成多个移动副，且导路平行。3）两构性构成多仝转动部且同轴。4）运动时，两构件上的两点距 离始终不变。如天平机构。5）对运动不起作用的对称部 分。如多仝行星轮。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！注意：各种出现虚约束的场合都是有条件的！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。复合俊链：位置C,2个低副局部自由度1个 虚约束En=7PL=9PH=1CF=3n 2Pl PH=3X7-2X9-1=2