运动副及其分类.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,2,1,运动副及其分类,2,2,平面机构的运动简图,2,3,平面机构的自由度,2,4,平面机构的组成原理及结构分类,重点,第二章,机构的结构分析,重点问题：,1,、机构的组成原理及其具有确定运动的条件,2,、,因何,及,如何,绘制机构运动简图？,机构如何由构件组成？,如何使各构件之间有相对运动并使之确定？,对分析现有机构或设计新机构至关重要。,第,2,章,机构的结构分析,所有构件均在同一平面或在几个相互平行的平面内运动,概述,第,2,章,机构,平面机构,空间机构,机构的结构分析,一、机构的组成,1,、构件的自由度及约束条件,构件的运动指构件每一瞬时位置的变化。一自由构件作平面运动，其位置由三个参变量确定,:,构件自由度：,相对于参考系构件所具有的独立运动的数目。,一个作平面运动的自由构件有,3,个自由度。,2,1,运动副及其分类,机构的组成,（,x,y,),约束：,对构件的独立运动所加的限制。构件受一约束，失去一个自由度。,机构由构件组成，构件与构件联接，独立运动受限，自由度减少，构件间只能产生某些相对运动，而不再完全自由。,由于约束是由机构中各构件的相互接触引起的，,接触方式不同,约束不同,。,2,、运动副,定义,:,两个构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。如轴承与轴颈、滑块与导轨、齿轮与齿轮等。,构件系统,2,1,运动副及其分类,机构的组成,运动副元素,:,构件直接接触构成的运动副表面。为点、线、面形式。,2,1,运动副及其分类,机构的组成,运动副的分类,按运动副元素接触情况的不同,低副：运动副元素为面接触。,2,1,运动副及其分类,机构的组成,固定铰,链转动副,(1),转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。,2,1,运动副及其分类,机构的组成,活动铰链转动副,2,1,运动副及其分类,机构的组成,(2),移动副：只允许两构件作相对移动。,低副提供约束及自由度情况：,引入,2,个约束，保留,1,个自由度。,点接触,2,1,运动副及其分类,机构的组成,高副：,运动副元素为,以点或线接触,凸轮副,线接触,高副提供约束及自由度情况：,限制了沿公法线,n-n,方向的相对移动，保留了沿接触处切线,t-t,方向的相对移动和在平面内的相对转动。,引入,1,个约束，保留,2,个自由度。,齿轮副,2,1,运动副及其分类,机构的组成,2,1,运动副及其分类,机构的组成,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,运动链,定义：两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统,分类：按首末构件是否相连,传统机械,一般为闭链；,机器人和机械手,一般为开链。,2,1,运动副及其分类,机构的组成,将运动链的某一构件固定，使之有确定运动。运动链,机构。,机架,原动件,从动件,固定构件,按给定运动规律独立运动的构件。,其余活动构件，其活动取决于原动件的运动规律及机构的组成情况。,2,1,运动副及其分类,机构的组成,机构运动,有关,（取）：,原动件的运动规律,运动副类型,无关,（舍）：,构件外型,断面尺寸 零件数及运动副的具体构造。,问题简单化：机构的简明图形,为了分析现有机构、构思新的机械运动方案、机构的运动和动力分析,2,2,平面机构运动简图,运用国际规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定比例尺表示机构各构件间相对运动关系的简图。,注：机构运动简图与实际机构有相同的运动特征。,机构示意图：,是用特定的构件和运动副符号表示机构的一种简化示意图，仅着重表示结构特征。（不需按比例）,定义：,一、运动副的表示方法,1,、转动副（铰链）,2,2,平面机构运动简图,运动副的表示方法,2,、移动副,2,2,平面机构运动简图,运动副的表示方法,两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。,3,、高副,2,2,平面机构运动简图,运动副的表示方法,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。,惯用画法（,GB4460-84,机构简图符号）,二、构件的表示方法,1,、参与组成两个运动副的构件,2,、参与组成三个运动副的构件,注：关于工程常用机构运动简图符号国家已有规定。,22,平面机构运动简图,构件的表示方法,2,2,平面机构运动简图,实例,构件用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。,实例：,三、绘制机构运动简图的方法,步骤：,1,、分析机械的工作原理、组成及运动传递情况；确定其组成的各构件。,2,、确定运动副的类型和数目。,3,、恰当选择运动简图的视图平面（投影面）。（一般选大多数构件的运动平面）。,4,、选取比例尺（,l,），定出各运动副的相对位置，开始绘制。,l,构件的实际长度（,m,）图长（,mm,）,如,l,1,10,，若构件实长为,2m,，则图长,20mm,注意问题：,构件要编号；,运动副要有代号；,原动件要用箭头表示方向。,2,2,平面机构运动简图,绘制机构运动简图的方法,2,2,平面机构运动简图,绘制机构运动简图的方法,电动机,带传动,偏心轴转动,动颚板摆动，与定,颚板一起压碎物料,工作原理：,点击观看动画,1,、工作原理,1,机架,2,曲轴（原动件）,3,动颚,4,肘板,2,、运动副,机架,1,肘板,4,动颚,3,曲轴,2,1,与,2,在,A,回转副,2,和,3,在,B,回转副,3,与,4,在,C,回转副,4,与,1,在,D,回转副,A,B,C,3,、选择投影面,4,、比例尺,1,：,1,2,2,平面机构运动简图,绘制机构运动简图的方法,D,A,B,C,D,1,2,3,4,1,、机构自由度,2,3,平面机构的自由度,机构中各构件相对于机架所具有的独立运动的数目。,如何使组合起来的构件产生运动并具有运动确定性？,1,、机构的自由度,2,、机构具有确定性运动的条件,定义：,计算公式,1,）机构的构件总数,K,2,）活动构件数,n=K,1,3,）组成运动副前，机构总自由度,3n,组成运动副后，机构的自由度,：,F,3n-2P,L,-P,h,计算颚式破碎机的自由度：,F,3,3,2,4,1,2,3,平面机构的自由度,平面机构自由度与组成机构的构件数目、运动副的数目及运动副的性质有关。,A,B,C,D,1,2,3,4,计算实例一,计算实例二,n=5,P,L,=7,P,H,=0,F=3n,2P,L,P,H,=35,27 0,1,解：,2,3,平面机构的自由度,点击观看动画,2,、机构具有确定性运动的条件,机构,自由度,原动件,结论,F,3,3-2,4=1,1,F=,原动件数目,机构有确定运动,F,3,3-2,4,=1,2,F,原动件数目,机构运动不确定,机构原动件的独立运动是由外界给定的。如给出的原动件数不等于机构的自由度，则会对机构的运动产生影响。,2,3,平面机构的自由度,F,3,4-2,5,=2,1,F,原动件数目,机构运动不确定,F,3,2-2,3,=0,0,F,0,机构为,桁架结构,，不能运动,2,3,平面机构的自由度,由上例及其它机构分析：,机构具有确定性运动的条件：,2,3,平面机构的自由度,F,0,且等于原动件的数目,3,、计算平面机构自由度时的注意事项,三个问题：,1,、复合铰链,定义：两个以上的构件在同一处以转动副相连接。,2,3,平面机构的自由度,处理：,三个构件在同一轴线处，两个转动副。,推理：,m,个构件时，有,m 1,个转动副。,惯性筛机构,C,处为复合铰链,计算中注意观察是否有复合铰链，以免漏算转动副数目，出现计算错误。,n=5,P,L,=7,P,H,=0,=35-27 0=1,F=3n-2P,L,P,H,2,3,平面机构的自由度,F,3n-(2P,L,+P,H,),试计算直线机构的自由度。,=3,7-210=1,2,3,平面机构的自由度,2,、局部自由度,定义：不影响其它构件相对运动的自由度，只与局部运动有关。,F,3,3,23,1,2,（,）,F,3,2,22,1,1,（,）,在计算机构自由度时，可预先排除。,2,3,平面机构的自由度,3,、虚约束,定义：对机构运动实际上不起约束作用的约束，是构件几何尺寸满足某些特殊要求的产物。,三种情况的虚约束,F,3,3,24,1,（,）,F,3,4,26,0,（,）,（,1,）机构运动时，如果两构件上两点间的距离始终保持不变，将此两点用构件和运动副联接，则会带进虚约束。,2,3,平面机构的自由度,2,3,平面机构的自由度,2,）两构件组成多个移动副或回转副，其导路平行或回转轴线重合。,F,3,2,22,1,1,（,3,）机构中对传递运动不起独立作用的对称部分。,F,3,3,23,2,1,（）,虚约束对机构运动虽然不起作用，但可以增加构件的刚性，改进受力，减少磨损，因而在机构中经常出现。,2,3,平面机构的自由度,综合例题,大筛机构,的自由度,F,3n-2P,l,-P,H,=3,7-29-1,=2=,原动件数,机构有确定的运动。,2,3,平面机构的自由度,总结,构件,机架,原动件,从动件,运动副,高副,低副,转动副,移动副,平面机构,自由度计算,平面机构运动简图,1,、,F,3n-2P,l,-P,h,2,、注意事项,复合铰链,局部自由度,虚约束,具有确定运动的条件,F,0,原动件数,2,3,平面机构的自由度,2,4,平面机构的组成原理及结构分类,对机构去机架及原动件,F=0,的从动件系统,拆成更简单的构件组（,F=0,）,拆成不能再拆的,F=0,的构件组,基本杆组,（阿苏尔杆组）,任何机构都是由若干基本杆组依次联接于机架和原动件上构成的。,1,）机构组成,A:,设计新机构,绘制运动简图时,选机架,将原动件联接在机架上,将基本杆组依次联接于机架和原动件上。,B,：分析已有机构时,分解为机架、原动件及若干基本杆组。,2,）机构分类,据基本杆组的构件中含运动副的数目分：,设基本杆组中,F=3,n,-2,P,l,=0 (P,h,采用高副低代）,n=2/3,P,l,P,l,=3,，,6,，,9,n=2,，,4,，,6,2,4,平面机构的组成原理及结构分类,最简单组合：,P,l,=3,n,=2,两杆三副,级组,工程中大部分机构由,级杆组组成。,2,4,平面机构的组成原理及结构分类,P,l,=6,n,=4,如含有运动副最多的构件为三副杆，则称为,级组。,机构的分类：,平面机构的级别按机构中含有级别最高的基本杆组来命名。,A,：机构中杆组均为,级组,级机构；,B,：机构中既含,级组又含,级组,级机构,。,2,4,平面机构的组成原理及结构分类,2,4,平面机构的组成原理及结构分类,2,、介绍杆组法进行运动分析,由机构的组成原理，任何机构都可看作由若干基本杆组依次联接于机架和原动件上而成。,最常见的基本杆组为,级组,，有,三,种形式：,2,4,平面机构的组成原理及结构分类,