平面机构自由度的计算.ppt

,第二章 机构的结构分析,机构组成运动简图绘制自由度计算,第二章 机构的结构分析,平面机构自由度计算,机构组成运动简图绘制自由度计算,平面机构的运动简图,机构自由度的计算,平面机构的结构分析,机构的组成,自用盘编号,JJ321002,3.,1,机构的组成,平面机构：所有构件在同一平面或相互平行的平面,内运动的机构。,机构：是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 一个或若干个零件刚性联接而成,自用盘编号,JJ321002,内燃机连杆,套筒,连杆体,螺栓,垫圈,螺母,轴瓦,连杆盖,零件 独立的制造单元,3.,1,机构的组成,自用盘编号,JJ321002,若干,1,个或几个,1,个,机架,固定不动的构件（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。,从动件,其余可动构件。,机构中的构件分类：,3.,1,机构的组成,一、运动副,a),两个构件、,b),直接接触、,c),有相对运动,运动副元素直接接触的部分（点、线、面）,例如：滚子凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。,定义：运动副两个构件直接接触组成的仍能产,生某些相对运动的联接。,3.,1,机构的组成,运动副元素,：,两构件直接接触而构成运动副的点、线、面部分。,例如：轴与轴承间构成运动副，轴的外圆柱面与轴承内孔为运动副元素。凸轮与滚子间构成运动副，凸轮与滚子接触部分为运动副元素。,运动副元素,运动副元素,3.,1,机构的组成,1),按相对运动范围分有：,平面运动副平面运动,平面机构所有构件都在相互平行的平面内运动的机构,例如：球铰链、螺旋、生物关节。,空间运动副空间运动,空间机构,至少含有一个空间运动副的机构。,运动副的分类,（按约束、相对运动、接触情况）,3.,1,机构的组成,（一）空间运动副,若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。,螺旋副,球面副,3.,1,机构的组成,自用盘编号,JJ321002,按两构件,接触特性,，常分为,低副、高副,两大类。,1,、低副,：,两构件以,面接触,而形成的运动副。按运动特性可分为,转动副和移动副,(1),转动副,：,只允许两构件作相对转动，又称作铰链。,a),固定铰链,（二）、平面运动副,3.,1,机构的组成,b),活动铰链转动副,3.,1,机构的组成,固定铰链和活动铰链模型,3.,1,机构的组成,(2),移动副,：,只允许两构件作相对移动。,3.,1,机构的组成,移动副模型,结论,:,两构件用低副联接，压力小。,3.,1,机构的组成,2.,高副,：,两构件以点或线接触而构成的运动副。,凸轮副,3.,1,机构的组成,齿轮副,3.,1,机构的组成,高副模型,两构件用高副联接，压力大。,结论,:,3.,1,机构的组成,一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动，（,x,，,y,），这种相对于参考坐标系构件所具有的独立运动称为构件的自由度。,y,x,(,x,y),单个自由构件的自由度为,3,2.,自由度,对构件的独立运动所加的限制称为约束。构件上每加一个约束便失去一个自由度，依次类推，也就是说自由度的减少数目等于运动副所引入的约束数目。,3.,1,机构的组成,3,.2,平面机构的运动简图,1,、机构运动简图,：用简单的线条和规定符号表示构件和运动副，并按一定的比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸，这种表明机构组成和各构件间真实运动关系的简单的图形。,和运动有关的：运动副的类型、数目、相对位置、构件数目；,和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体构造。,一、机构运动简图的概念,自用盘编号,JJ321002,二、平面机构运动简图的绘制,（一）构件的表示方法,1.,构件,构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。,2,、机构示意图,：只需表明机构运动传递情况和构造特征，不必按严格比例所画的图形,3,.2,平面机构的运动简图,自用盘编号,JJ321002,2.,转动副,构件组成转动副时，如下图表示。,图垂直于回转轴线用图,a,表示；,图不垂直于回转轴线时用图,b,表示。,表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。,一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或在其内画上斜线。,3,.2,平面机构的运动简图,3.,移动副,两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。,3,.2,平面机构的运动简图,4.,平面高副,两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。,3,.2,平面机构的运动简图,机架,A,B,机架和活动构件通过转动副联接,机架和活动构件通过移动副联接,3,.2,平面机构的运动简图,两个活动构件联接,3,.2,平面机构的运动简图,（二）绘机构运动简图的步骤,1,）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；,2,）确定所有运动副的类型和数目；,3,）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；,4,）确定比例尺：,5,）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画,),3,.2,平面机构的运动简图,注意：要明确三类构件,固定件（机架）：机架中只有一个为机架。,原动件：机构中有驱动力或已知运动规律的构件。,从动件：除原动件以外的所有活动构件。,3,.2,平面机构的运动简图,例3,-1,试绘制内燃机的机构运动简图,3,.2,平面机构的运动简图,气缸体,1,活塞,2,进气阀,3,排气阀,4,连杆,5,曲轴,6,凸轮,7,顶杆,8,齿轮,10,解：,1,）分析运动，确定构件的类型和数量,2,）确定运动副的类型和数目,3,）选择视图平面,4,）选取比例尺，根据机构运动尺寸，定出各运动副间的相对位置,5,）画出各运动副和机构符号，并表示出各构件,3,.2,平面机构的运动简图,内燃机工作原理,3,.2,平面机构的运动简图,3,.2,平面机构的运动简图,A,1,2,3,4,B,C,D,例3,-2,试绘制颚式破碎机的机构运动简图,解：颚式破碎机的机构运动简图绘制步骤,3,.2,平面机构的运动简图,各个构件都在同一平面或相互平行的平面内运动。,平 面 机 构,构 件,机构中最小的运动单元。,运 动 副,运动副分为低副和高副。,平面上运动的自由构件具有,3,个自由度,。,构件,运动,构件之间的可动连接。,3.3,平面机构的自由度,转动副,移动副,低副,(,面接触,),高副,(,点接触,),(,线接触,),运 动 副,低副引入,2,个约束,。,各个构件都在同一平面或相互平行的平面内运动。,平 面 机 构,构 件,机构中最小的运动单元。,运 动 副,运动副分为低副和高副。,平面上运动的自由构件具有,3,个自由度,。,构件,运动,低副引入,2,个约束,。,构件之间的可动连接。,转动副,移动副,低副,(,面接触,),高副,(,点接触,),(,线接触,),运 动 副,凸轮副,齿轮副,低副引入,2,个约束,。,高副引入,1,个约束,。,各个构件都在同一平面或相互平行的平面内运动。,平 面 机 构,构 件,机构中最小的运动单元。,运 动 副,运动副分为低副和高副。,平面上运动的自由构件具有,3,个自由度,。,构件,运动,低副引入,2,个约束,。,高副引入,1,个约束,。,构件之间的可动连接。,平面机构自由度的计算方法：,平面上运动的自由构件具有,3,个自由度,；,低副引入,2,个约束,；,高副引入,1,个约束,。,设机构有,n,个活动构件，用,P,L,个低副、,P,H,个高副连接。,平面机构自由度,F,计算公式：,构件的自由度之和减去运动副的约束。,课堂练习：计算平开窗机构的自由度。,3,1,4,2,A,B,C,课堂练习2：计算牛头刨床机构的自由度。,A,B,C,D,E,F,G,6,3,1,4,2,5,7,1,2,3,4,5,6,7,8,A,B,C,D,E,F,1,、计算图示圆盘锯机构的自由度。,解：活动构件数,n=,7,低副数,P,L,=,6,F=3n,2P,L,P,H,=37,26,0,=9,计算结果肯定不对！,高副数,P,H,=,0,？,1.,复合铰链,两个以上,的构件在,同一处,以,转动副,联接,处理办法,同一处有,m,个构件，实际转动副数目为,（,m-1,）,个,三、计算平面机构自由度时的注意问题,1,2,3,注意：,复合铰链是指两个以上构件同时在一处用转动副相连，而不应仅仅根据若干构件汇交来判断。,1,2,3,4,5,C,6,E,例题：计算图示锯床进给机构的自由度。,锯床进给机构,解：此机构,A,、,C,、,D,四处均由三个构件组成复合铰链,。,典型例子：滚子的转动自由度并不影响整个机构的运动，属局部自由度。,计入局部自由度时,n=3,P,l,=3,P,h,=1,F=33-23-1=2,与实际不符,2.,局部自由度,个别构件所具有的，不影响整个机构运,动的自由度,处理办法,除去局部自由度，把滚子固化在支承滚子的,构件上。,除去,局部自由度，把滚子和从动件看作一个构件。,处理方法：,注意：,实际结构上为减小摩擦采用局部自由度，,“,除去,”,指计算中不计入，并非实际拆除。,n=2,P,l,=2,P,h,=1,F=32-22 1=1,与实际相符,课堂小结,预习：机构具有确定运动的条件。,四杆机构,含高副平面机构,六杆机构,谢谢！,