機(jī)械基礎(chǔ)平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和自由度.ppt

第二章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和自由度,一、構(gòu)件二、運(yùn)動(dòng)副三、機(jī)構(gòu)四、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖五、平面機(jī)構(gòu)的自由度,一、構(gòu)件,構(gòu)件：獨(dú)立影響機(jī)構(gòu)功能并能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體（實(shí)物、剛體、運(yùn)動(dòng)的整體）機(jī)架、原動(dòng)構(gòu)件、從動(dòng)構(gòu)件零件：?jiǎn)为?dú)加工的制造單元體通用零件、專用零件,構(gòu)件可以由一個(gè)零件組成也可以由幾個(gè)零件組成,機(jī)器的組成,(從運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)看)由構(gòu)件組成(從制造觀點(diǎn)看)由零件組成,二、運(yùn)動(dòng)副,運(yùn)動(dòng)副:兩構(gòu)件直接接觸而形成的可動(dòng)聯(lián)接運(yùn)動(dòng)副元素：構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副時(shí)直接接觸的點(diǎn)、線、面部分接觸形式:點(diǎn)、線、面,按接觸形式分類：,接觸形式:點(diǎn)、線、面低副：面接觸高副：點(diǎn)、線接觸,平面低副空間低副,高副,高副,空間低副,平面低副,平面低副,按相對(duì)運(yùn)動(dòng)分類：,運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)（即運(yùn)動(dòng)副引入的約束）確定了兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)按相對(duì)運(yùn)動(dòng)分類：轉(zhuǎn)動(dòng)副：相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)副、鉸鏈移動(dòng)副：相對(duì)移動(dòng)螺旋副：螺旋運(yùn)動(dòng)球面副：球面運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)副類型小結(jié),平面低副:轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副（面接觸）平面高副:齒輪副、凸輪副（點(diǎn)、線接觸）空間低副:螺旋副、球面副、圓柱副（面接觸）空間高副:球和圓柱與平面、球與圓柱副(點(diǎn)、線接觸)運(yùn)動(dòng)副特性:運(yùn)動(dòng)副一經(jīng)形成,組成它的兩個(gè)構(gòu)件間的可能的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就確定。而且這種可能的相對(duì)運(yùn)動(dòng),只與運(yùn)動(dòng)副類型有關(guān),而與運(yùn)動(dòng)副的具體結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。工程上常用一些規(guī)定的符號(hào)代表運(yùn)動(dòng)副,平面副,低副：轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副(面接觸),高副：齒輪副、凸輪副(點(diǎn)、線接觸),空間副,高副：點(diǎn)、線接觸,球面副,螺旋副,了解,機(jī)構(gòu)是由構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副連接而成的原動(dòng)件：按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件從動(dòng)件：其余的活動(dòng)構(gòu)件機(jī)架：固定不動(dòng)的構(gòu)件,閉鏈,開(kāi)鏈,機(jī)構(gòu),三、機(jī)構(gòu),1概述2構(gòu)件的表示方法3運(yùn)動(dòng)副的表示方法4運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法5例題,四、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,1概述,機(jī)構(gòu)各部分的運(yùn)動(dòng)，取決于：原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、各運(yùn)動(dòng)副的類型、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸(確定各運(yùn)動(dòng)副相對(duì)位置的尺寸)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖:（表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特征的一種工程用圖）用簡(jiǎn)單線條表示構(gòu)件規(guī)定符號(hào)代表運(yùn)動(dòng)副按比例定出運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置與原機(jī)械具有完全相同的運(yùn)動(dòng)特性比較：機(jī)構(gòu)示意圖：沒(méi)嚴(yán)格按照比例繪制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖用途：分析現(xiàn)有機(jī)械，構(gòu)思設(shè)計(jì)新機(jī)械,2構(gòu)件的表示方法,桿、軸類構(gòu)件機(jī)架同一構(gòu)件兩副構(gòu)件三副構(gòu)件,3運(yùn)動(dòng)副的表示方法,轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副高副（齒輪副、凸輪副）,4運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法,步驟：確定構(gòu)件數(shù)目及原動(dòng)件、輸出構(gòu)件各構(gòu)件間構(gòu)成何種運(yùn)動(dòng)副？（注意微動(dòng)部分）選定比例尺、投影面，確定原動(dòng)件某一位置，按規(guī)定符號(hào)繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖標(biāo)明機(jī)架、原動(dòng)件和作圖比例尺繪制路線：原動(dòng)件中間傳動(dòng)件輸出構(gòu)件觀察重點(diǎn)：各構(gòu)件間構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副類型良好習(xí)慣：各種運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件用規(guī)定符號(hào)表達(dá)誤區(qū)：構(gòu)件外形,5例題：內(nèi)燃機(jī),A,B,C,E,F,D,G,例題：破碎機(jī),1,2,3,4,A,B,C,14,12,23,A14,B12,C234,3,2,4,1,4,例題：,1平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算2機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件3幾種特殊結(jié)構(gòu)的處理復(fù)合鉸鏈局部自由度虛約束4小結(jié),五、平面機(jī)構(gòu)的自由度,1平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算,(1)平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的自由度(構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)),(2)平面運(yùn)動(dòng)副引入的約束R(對(duì)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)所加的限制),與其它構(gòu)件未連之前：3,用運(yùn)動(dòng)副與其它構(gòu)件連接后,運(yùn)動(dòng)副引入約束,原自由度減少,R=2,R=2,R=1,結(jié)論：平面低副引入2個(gè)約束平面高副引入1個(gè)約束,(3)平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式,如果：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)：n低副數(shù)：pl高副數(shù)：ph,未連接前總自由度：,3n,連接后引入的總約束數(shù)：,2pl+ph,F=3n-(2pl+ph),機(jī)構(gòu)自由度F：,F=3n-2pl-ph,機(jī)構(gòu)自由度舉例：,F=3n2plph=32,3,4,0,=1,F=3n2plph=32,4,5,0,=2,F=3n2plph=32,2,2,1,=1,F=3n2plph=32,3,4,0,=1,F=3n2plph=32,4,5,1,=1,F=3n2plph=34250=2,F=3n2plph=33250=-1,F=3n2plph=32230=0,2機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,F=0,剛性桁架，構(gòu)件之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原動(dòng)件數(shù)小于F,各構(gòu)件無(wú)確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)原動(dòng)件數(shù)大于F,在機(jī)構(gòu)的薄弱處遭到破壞,結(jié)論：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：1機(jī)構(gòu)自由度02原動(dòng)件數(shù)機(jī)構(gòu)自由度數(shù),m個(gè)構(gòu)件(m2)在同一處構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副m-1個(gè)低副,(1)復(fù)合鉸鏈,F3n2plph32,5,6,0,3,F3n2plph32,5,7,0,1,錯(cuò),對(duì),計(jì)算在內(nèi),2,3,5,1,3幾種特殊結(jié)構(gòu)的處理,F3n2plph32,3,3,1,2,F3n2plph32,2,2,1,1,錯(cuò),對(duì),排除,(2)局部自由度,定義：機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的獨(dú)立的局部運(yùn)動(dòng),不影響機(jī)構(gòu)輸出運(yùn)動(dòng)的自由度局部自由度經(jīng)常發(fā)生的場(chǎng)合：滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦?xí)r添加的滾子、軸承中的滾珠解決的方法：計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，設(shè)想將滾子與安裝滾子的構(gòu)件固結(jié)在一起，視作一個(gè)構(gòu)件,動(dòng)畫(huà),不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞的重復(fù)約束在特定幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下，某些運(yùn)動(dòng)副所引入的約束可能與其它運(yùn)動(dòng)副所起的限制作用一致，這種不起獨(dú)立限制作用的運(yùn)動(dòng)副叫虛約束虛約束經(jīng)常發(fā)生的場(chǎng)合處理方法：計(jì)算自由度時(shí)，將虛約束（或虛約束構(gòu)件及其所帶入的運(yùn)動(dòng)副）去掉結(jié)論,F3n2PLPH32,F3n2PLPH32,2,3,1,-1,錯(cuò),2,2,1,1,對(duì),排除,(3)虛約束,虛約束經(jīng)常發(fā)生的場(chǎng)合,A兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副時(shí)B兩構(gòu)件某兩點(diǎn)之間的距離在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持不變時(shí)C聯(lián)接構(gòu)件與被聯(lián)接構(gòu)件上聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合時(shí)D機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱部分,A兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副時(shí),兩構(gòu)件組合成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且其軸線重合兩構(gòu)件組合成多個(gè)移動(dòng)副，其導(dǎo)路平行或重合兩構(gòu)件組合成若干個(gè)高副，但接觸點(diǎn)之間的距離為常數(shù),目的：為了改善構(gòu)件的受力情況,F3n2PLPH32,2,2,1,1,動(dòng)畫(huà),B兩構(gòu)件某兩點(diǎn)之間的距離在運(yùn)動(dòng)中保持不變時(shí),在這兩個(gè)例子中，加與不加紅色構(gòu)件AB效果完全一樣，為虛約束計(jì)算時(shí)應(yīng)將構(gòu)件AB及其引入的約束去掉來(lái)計(jì)算,F3n2PLPH32,3,4,0,F3n2PLPH32,4,6,0,0,錯(cuò),對(duì),1,F3n2PLPH32,3,4,0,1,C兩構(gòu)件上聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合,在該機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件2上的C點(diǎn)C2與構(gòu)件3上的C點(diǎn)C3軌跡重合，為虛約束計(jì)算時(shí)應(yīng)將構(gòu)件3及其引入的約束去掉來(lái)計(jì)算同理，也可將構(gòu)件4當(dāng)作虛約束，將構(gòu)件4及其引入的約束去掉來(lái)計(jì)算，效果完全一樣,F3n2PLPH32,3,4,0,1,動(dòng)畫(huà),D機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱部分,在該機(jī)構(gòu)中，齒輪3是齒輪2的對(duì)稱部分，為虛約束計(jì)算時(shí)應(yīng)將齒輪3及其引入的約束去掉來(lái)計(jì)算同理，將齒輪2當(dāng)作虛約束去掉，完全一樣目的：為了改善構(gòu)件的受力情況,F3n2PLPH32,3,3,2,1,動(dòng)畫(huà),虛約束結(jié)論,機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在一定的幾何條件下出現(xiàn)的，如果這些幾何條件不滿足，則虛約束將變成有效約束，而使機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng),采用虛約束是為了:改善構(gòu)件的受力情況；傳遞較大功率；或滿足某種特殊需要在設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，若為了某種需要而必須使用虛約束時(shí)，則必須嚴(yán)格保證設(shè)計(jì)、加工、裝配的精度，以