机械简图.ppt

机构及其应用机构及其应用机构的应用机构的应用机构的基本概念机构的基本概念机构运动简图机构运动简图机构自由度及计算机构自由度及计算.机构的基本概念机构的基本概念机械机械(Machinery)：机器机器与与机构机构的总称的总称机构机构单元体（单元体（构件构件）组合体）组合体具有相对的确定运动具有相对的确定运动机器机器完成有用的机械功或转换机械能完成有用的机械功或转换机械能.机构的基本概念机构的基本概念u机器机器(Machine)：由若干个由若干个机构机构组成组成u机构机构(Mechanism)：由若干个：由若干个构件构件组成组成u构件构件(Link)：由一个或几个：由一个或几个零件零件组成组成.机构的基本概念机构的基本概念机器的功能组成机器的功能组成.机构的基本概念机构的基本概念机构是如何组成的？机构是如何组成的？l运动单元（运动单元（构件构件）+联接（联接（运动副运动副）运动链运动链l 运动链运动链 +机架机架 机构机构.机构的基本概念机构的基本概念 构件构件 (link)组成机构的独立组成机构的独立运动单元运动单元由一个或几个零件组成由一个或几个零件组成零件：零件：制造制造单元单元构件：构件：运动运动单元单元.机构的基本概念机构的基本概念运动副运动副(Joint、Kinematicpair)两个两个构件直接构件直接接触接触形成的形成的可动连接可动连接.机构的基本概念机构的基本概念.机构的基本概念机构的基本概念运动副分类运动副分类：根据运动副引入的约束数分类根据运动副引入的约束数分类.机构的基本概念机构的基本概念运动副分类运动副分类：根据运动副引入的约束数分类根据运动副引入的约束数分类.机构的基本概念机构的基本概念运动副分类运动副分类：相对运动形式相对运动形式空间运动副：相对运动为空间运动空间运动副：相对运动为空间运动平面运动副：相对运动为平面运动平面运动副：相对运动为平面运动Spatial kinematic pairPlanar kinematic pair.机构的基本概念机构的基本概念运动副分类运动副分类：相对运动形式相对运动形式转动副：相对运动为转动转动副：相对运动为转动移动副：相对运动为移动移动副：相对运动为移动.机构的基本概念机构的基本概念运动副分类运动副分类：运动副的接触形式运动副的接触形式低副低副(Lower pair)：面与面接触：面与面接触高副高副(Higher pair)：点、线相接触：点、线相接触.机构的基本概念机构的基本概念运动副分类运动副分类：按运动副引入的约束数分类按运动副引入的约束数分类 I级副、级副、II级副、级副、III级副、级副、IV级副、级副、V级副级副 按两构件相对运动的形式分类按两构件相对运动的形式分类 平面运动副平面运动副 转动副转动副 空间运动副空间运动副 移动副移动副 按运动副的接触形式分类按运动副的接触形式分类 低副低副面与面接触的运动副面与面接触的运动副 高副高副点、线接触的运动副点、线接触的运动副.机构的基本概念机构的基本概念闭式链闭式链组成的各构件组成的各构件构成构成首末封首末封闭的系统闭的系统开式链开式链组成的各构件组成的各构件未构成未构成首末首末封闭的系统封闭的系统运动链运动链(Kinematicchain)多个多个构件构件用用运动副联接运动副联接构成的构成的系统系统.机构的基本概念机构的基本概念机构机构(Mechanism)将运动链中将运动链中某一构件某一构件加以加以固定固定，则此运动链，则此运动链成为机构成为机构机构机构原动件原动件(drivinglink)从动件从动件(drivenlink)机架机架(frame)传动构件传动构件执行构件执行构件.机构的基本概念机构的基本概念平面机构平面机构空间机构空间机构PlanarmechanismSpatialmechanism.机构的基本概念机构的基本概念问题：平面机构问题：平面机构？空间机构？空间机构？.机构的基本概念机构的基本概念机构的组成机构的组成构件构件运动副运动副运动链运动链机构机构机构机构原动件原动件(drivinglink)从动件从动件(drivenlink)机架机架(frame)传动构件传动构件执行构件执行构件.机构运动简图机构运动简图(Kinematicsketch)用规定简单用规定简单符号符号和和线条线条代表运动副和构件，并代表运动副和构件，并按按比例比例表达机构的表达机构的运动尺寸运动尺寸，绘制出的表示机构运，绘制出的表示机构运动的简明图形称为机构运动简图动的简明图形称为机构运动简图u机构运动简图与机械结构图的区别机构运动简图与机械结构图的区别u机构运动简图作用机构运动简图作用u机构运动简图画法机构运动简图画法.机构运动简图机构运动简图规定画法规定画法运动副画法运动副画法1212121212121221转动副转动副移动副移动副.机构运动简图机构运动简图规定画法规定画法运动副画法运动副画法转动副转动副移动副移动副21211212221122112.机构运动简图机构运动简图转动副结构转动副结构.机构运动简图机构运动简图移动副结构移动副结构.机构运动简图机构运动简图构件的表示方法构件的表示方法.机构运动简图机构运动简图三副三副构件表达构件表达.机构运动简图机构运动简图构件的构件的固定固定连结连结.机构运动简图机构运动简图特殊构件规定画法特殊构件规定画法齿轮传动齿轮传动.机构运动简图机构运动简图特殊构件规定画法特殊构件规定画法蜗杆蜗杆蜗轮传动蜗轮传动齿轮齿条传动齿轮齿条传动.机构运动简图机构运动简图特殊构件规定画法特殊构件规定画法凸轮传动凸轮传动棘轮机构棘轮机构.机构运动简图机构运动简图特殊构件规定画法特殊构件规定画法在机架上的电机在机架上的电机液压马达液压马达.机构运动简图机构运动简图机构运动简图的绘制1.分析机械工作原理，确定其组成构件分析机械工作原理，确定其组成构件2.沿运动传递路线，逐一分析每两个构件间沿运动传递路线，逐一分析每两个构件间 相对运动情况，已确定运动副的类型相对运动情况，已确定运动副的类型3.恰当选择视图平面恰当选择视图平面 4.按规定表示方法选择适当的比例尺绘图按规定表示方法选择适当的比例尺绘图 .机构运动简图机构运动简图机构运动简图的绘制.机构运动简图机构运动简图.机构运动简图机构运动简图课堂练习课堂练习.机构运动简图机构运动简图课堂练习课堂练习.机构运动简图机构运动简图课堂练习课堂练习.机构的自由度机构的自由度(degreeoffreedom)构件构件自由度自由度 :构件独立运动参数的数目构件独立运动参数的数目 机构自由度机构自由度 :机构独立运动参数的数目机构独立运动参数的数目 位置确定所需的独立参数数目位置确定所需的独立参数数目.机构的自由度机构的自由度 约束约束 (constraint)对独立运动的限制（自由度减少）平面运动副与约束平面运动副与约束.机构的自由度机构的自由度运动副与约束运动副与约束组成平面低副的两构件有组成平面低副的两构件有1 1个相对自由度相互受到个相对自由度相互受到2 2个约束个约束组成平面高副的两构件有组成平面高副的两构件有2 2个相对自由度，相互受到个相对自由度，相互受到1 1个约束个约束.机构的自由度机构的自由度机构自由度计算机构自由度计算n：活动构件数：活动构件数pl：低副数目：低副数目ph：高副数目：高副数目.机构自由度计算机构自由度计算三杆结构三杆结构.机构自由度计算机构自由度计算四杆机构四杆机构.机构自由度计算机构自由度计算五杆机构五杆机构.机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件原动件数原动件数 =机构的自由度机构的自由度机构自由度机构自由度 0 0 机构自由度机构自由度 0 0 时：时：机构自由度原动件数目机构自由度原动件数目 机构自由度机构自由度=原动件数目原动件数目 机构自由度原动件数目机构自由度原动件数目 思考？思考？.机构自由度计算机构自由度计算六杆机构六杆机构.机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题复合铰链复合铰链(compoundhinges)局部自由度局部自由度(passivedegreeoffreedom)虚约束虚约束(redundantconstraint).机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题复合铰链复合铰链(compoundhinges)两个以上构件在同一处以转动副相连所构成的两个以上构件在同一处以转动副相连所构成的运动副。运动副。M个构件组成个构件组成复合铰链形成复合铰链形成M-1个转动副。个转动副。.机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题局部自由度局部自由度(passivedegreeoffreedom)若机构中某些构件所具有的自由度仅与其自身的局部若机构中某些构件所具有的自由度仅与其自身的局部运动有关，并不影响其它构件的运动，则称这种自由度为局运动有关，并不影响其它构件的运动，则称这种自由度为局部自由度部自由度。.机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题处理方法：处理方法：1）F=3n2PlPhF=332311=1 2）把滚子与推杆看作一体）把滚子与推杆看作一体F=32221=1.机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题F=3426=0？.机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题虚约束虚约束(redundantconstraint)在特定的条件下，某些运动副所引入的约束可能在特定的条件下，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是一致的。这种不起独与其它运动副所起的限制作用是一致的。这种不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。立限制作用的重复约束称为虚约束。.机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题虚约束虚约束经常出现经常出现在以下几种在以下几种情况情况中：中：l 相联两构件在联接点上的运动轨迹相互重合时，相联两构件在联接点上的运动轨迹相互重合时，此种联接（运动副）带入的约束为虚约束。此种联接（运动副）带入的约束为虚约束。l 两构件某两点间的距离在运动过程中始终不变两构件某两点间的距离在运动过程中始终不变l 不影响机构运动的重复部分不影响机构运动的重复部分(两个构件构成多个运动副两个构件构成多个运动副)l 机构中对运动不起作用的对称部分机构中对运动不起作用的对称部分 .机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题1)1)相联两构件在联接点上的运动轨迹相互重合时，相联两构件在联接点上的运动轨迹相互重合时，此种联接（运动副）带入的约束为虚约束。此种联接（运动副）带入的约束为虚约束。处理方法：将被联结构件及形成的运动副除去处理方法：将被联结构件及形成的运动副除去.机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题F=3n2PlPh=3426=0？.机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题F=3n2PlPh=3324=1处理方法：将被联结构件及形成的运动副除去处理方法：将被联结构件及形成的运动副除去.机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题2）两构件某两点间的距离在运动过程中始终不变）两构件某两点间的距离在运动过程中始终不变处理方法：去掉联结两点的构件及运动副处理方法：去掉联结两点的构件及运动副F=3n2PlPh=3324=1.机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题3）不影响机构运动的重复部分不影响机构运动的重复部分:两个构件构成多个运动副两个构件构成多个运动副转转动动副副移移动动副副处理方法：只计算其中一个运动副处理方法：只计算其中一个运动副.机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题4）机构中对运动不起）机构中对运动不起作用的对称部分作用的对称部分处理方法：去掉对称部分处理方法：去掉对称部分F=3n2PlPh=37210=1.机构自由度计算注意问题机构自由度计算注意问题虚约束作用：虚约束作用：增加刚性增加刚性平衡作用力平衡作用力增大功率增大功率.机构自由度计算机构自由度计算例例1 11.F=3n2PlPhF=3921211=12.F=3n2PlPhF=382111=1.机构自由度计算机构自由度计算拨车机拨车机.机构自由度计算机构自由度计算 伸出（退回）动作阶段机构简图伸出（退回）动作阶段机构简图扣钩（脱钩）动作阶段机构简图扣钩（脱钩）动作阶段机构简图例例2 2.机构自由度计算机构自由度计算.机构自由度计算机构自由度计算例例3图示机构设计是否合理图示机构设计是否合理,说明理由说明理由,提出改正方案提出改正方案.机构自由度计算机构自由度计算.机构自由度计算机构自由度计算.空间机构（空间机构（Spatialmechanism）简介简介空间机构运动简图绘制空间机构运动简图绘制空间机构自由度计算空间机构自由度计算.空间机构简介空间机构简介空间机构常用运动副空间机构常用运动副及符号及符号球面副球面副三级低副三级低副圆柱副圆柱副四级低副四级低副.空间机构简介空间机构简介空间机构常用运动副空间机构常用运动副及符号及符号转动副转动副五级低副五级低副移动副移动副五级低副五级低副螺旋副螺旋副五级低副五级低副.空间机构简介空间机构简介空间机构基本型式空间机构基本型式球面球面4R机构机构.空间机构简介空间机构简介空间机构基本型式空间机构基本型式RSSP机构机构.空间机构简介空间机构简介空间机构基本型空间机构基本型式式RSSR机构机构.空间机构简介空间机构简介空间机构基本型空间机构基本型式式RSRC机构机构.自动驾驶仪操纵装置自动驾驶仪操纵装置 空间机构运动简图绘制空间机构运动简图绘制.空间机构自由度计算空间机构自由度计算F=6n-5P5-4P4-3P3-2P2-P1空间机构的自由度计算公式空间机构的自由度计算公式式中：式中：n为活动构件数；为活动构件数；P1、P2、P3、P4、P5分别为分别为15级运动副的个数级运动副的个数.空间机构自由度计算空间机构自由度计算自动驾驶仪操纵装置自动驾驶仪操纵装置 F=6n-5P5-4P4-3P3-2P2-P1.空间机构自由度计算空间机构自由度计算计算图示五轴立式加工中心机构的自由度（主轴刀具计算图示五轴立式加工中心机构的自由度（主轴刀具回转切削运动不计）。回转切削运动不计）。.空间机构自由度计算空间机构自由度计算割草机割草机绘制机构运动简图绘制机构运动简图计算机构自由度计算机构自由度？课堂练习课堂练习.空间机构自由度计算空间机构自由度计算F=6n-5P5-4P4-3P3-2P2-P1.机构及其应用（小结）机构及其应用（小结）熟练掌握平面机构运动简图熟练掌握平面机构运动简图熟练掌握平面机构自由度及计算熟练掌握平面机构自由度及计算.机构运动简图机构运动简图自卸车液动六杆倾卸机构自卸车液动六杆倾卸机构.