機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動簡圖設(shè)計課件

1、F=3n(2Pl+Ph)=3n2PlPh一、平面機(jī)構(gòu)自由度的一般公式一、平面機(jī)構(gòu)自由度的一般公式機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度 = 機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動數(shù)目機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動數(shù)目 平面機(jī)構(gòu)獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目為：所有活動構(gòu)件平面機(jī)構(gòu)獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目為：所有活動構(gòu)件的自由度的和減去所有運(yùn)動副引入約束數(shù)目的和。的自由度的和減去所有運(yùn)動副引入約束數(shù)目的和。 若平面機(jī)構(gòu)中有若平面機(jī)構(gòu)中有n個活動構(gòu)件個活動構(gòu)件，各構(gòu)件之間共各構(gòu)件之間共構(gòu)成了構(gòu)成了Pl個低副個低副和和Ph個高副個高副，則它們共引入則它們共引入(2Pl+Ph)個約束個約束。則機(jī)構(gòu)的自由度則機(jī)構(gòu)的自由度F為：為：13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動的條件機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動

2、的條件二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件P5=3,F=0231n=3,P5=5,F= 14B2CADE13n=3,P5=4,F=1 14123ABCDn=4,P5=5,F=2結(jié)論：結(jié)論： 即機(jī)構(gòu)自由度數(shù)即機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F F大于或等于大于或等于1 1且等于主且等于主動件數(shù)動件數(shù)。機(jī)構(gòu)自由度數(shù)機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F 1。 1 43C2B54ADE1C D 輸入的獨(dú)立運(yùn)動數(shù)目輸入的獨(dú)立運(yùn)動數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F 。2. 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條 件是：件是：1.機(jī)構(gòu)可能運(yùn)動的條件是機(jī)構(gòu)可能運(yùn)動的條件是：三三 計算機(jī)構(gòu)自由度時應(yīng)注意的問題計算機(jī)構(gòu)自由度時應(yīng)注意

3、的問題A2CB134DE5636253F？1. 1. 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈324 由兩個以上構(gòu)件在同由兩個以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成的重合轉(zhuǎn)動副稱一處構(gòu)成的重合轉(zhuǎn)動副稱為復(fù)合鉸鏈。為復(fù)合鉸鏈。 由由m個個構(gòu)件在一處組成構(gòu)件在一處組成軸線重合的轉(zhuǎn)動副。實際上軸線重合的轉(zhuǎn)動副。實際上有有(m-1)個轉(zhuǎn)動副個轉(zhuǎn)動副。復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈17253F m 構(gòu)件數(shù)。構(gòu)件數(shù)。慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)3211. 1. 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈324例題：計算機(jī)構(gòu)自由度如圖所示如圖所示 F、B、D、C 處是復(fù)合鉸鏈處是復(fù)合鉸鏈110273F2. 2. 局部自由度局部自由度局部自由度局部自由度機(jī)構(gòu)中個別構(gòu)件所具有的不影響機(jī)構(gòu)中個別構(gòu)件所

4、具有的不影響其它構(gòu)件運(yùn)動，即與整個機(jī)構(gòu)運(yùn)動無關(guān)的自由度。其它構(gòu)件運(yùn)動，即與整個機(jī)構(gòu)運(yùn)動無關(guān)的自由度。在計算機(jī)構(gòu)自由度時，局部自由度應(yīng)當(dāng)舍棄不計在計算機(jī)構(gòu)自由度時，局部自由度應(yīng)當(dāng)舍棄不計。21ACB43213233F?21ACB3112232F虛約束虛約束機(jī)構(gòu)中那些對構(gòu)件間的相對運(yùn)動不起獨(dú)機(jī)構(gòu)中那些對構(gòu)件間的相對運(yùn)動不起獨(dú)立限制作用的立限制作用的重復(fù)約束。或稱消極約束。重復(fù)約束?；蚍Q消極約束。3. 3. 虛約束虛約束4F5ABCDEF123ADBCE123ADBCE06243F？14233F 在計算中將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件和在計算中將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件和運(yùn)動副去掉，然后再進(jìn)行計算。運(yùn)動副去掉，然后再進(jìn)

5、行計算。3. 3. 虛約束虛約束F=3n-(2Pl+Ph-P)-F平面機(jī)構(gòu)自由度公式：平面機(jī)構(gòu)自由度公式：局部自由度局部自由度虛約束虛約束（1）機(jī)構(gòu)中聯(lián)結(jié)構(gòu)件與被聯(lián)結(jié)構(gòu)件的軌跡重合。）機(jī)構(gòu)中聯(lián)結(jié)構(gòu)件與被聯(lián)結(jié)構(gòu)件的軌跡重合。06243F？14233FCAD=BD=DC2AB14D3常見的虛約束：常見的虛約束：（2）當(dāng)兩構(gòu)件組成多個移動副，且其導(dǎo)路互相平行或）當(dāng)兩構(gòu)件組成多個移動副，且其導(dǎo)路互相平行或 重合時，則只有一個移動副起約束作用，其余都重合時，則只有一個移動副起約束作用，其余都 是虛約束。是虛約束。2CAB13414233FF=3 2 -2 2 1=1（3）當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，且軸線互

6、相重合時，則）當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，且軸線互相重合時，則 只有一個轉(zhuǎn)動副起作用，其余的轉(zhuǎn)動副都是虛約束。只有一個轉(zhuǎn)動副起作用，其余的轉(zhuǎn)動副都是虛約束。ACBD1232（4）機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中，其中某兩構(gòu)件上兩點(diǎn)之間的距離始）機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中，其中某兩構(gòu)件上兩點(diǎn)之間的距離始 終不變，則將兩點(diǎn)以構(gòu)件聯(lián)接，將會引入一個虛約束。終不變，則將兩點(diǎn)以構(gòu)件聯(lián)接，將會引入一個虛約束。 4CAB1325DEFBC=EF，AB=CD，BE=CF，AE=DF。F=3n-2p-p=3*4-2*6=0 ?F=3n-2p-p=3*3-2*4=1 CAB1325D(5) 機(jī)構(gòu)中對運(yùn)動起重復(fù)限制作用的對稱部分引入機(jī)構(gòu)中對運(yùn)動起重

7、復(fù)限制作用的對稱部分引入 虛約束。虛約束。21322O123233F?165253F(6 ) 如果兩構(gòu)件在多處接觸而構(gòu)成平面高副，且各接觸點(diǎn)如果兩構(gòu)件在多處接觸而構(gòu)成平面高副，且各接觸點(diǎn) 處的公法線彼此重合，則只能算一個平面高副，其余處的公法線彼此重合，則只能算一個平面高副，其余 為虛約束。為虛約束。ABn1n2ABn1n1有虛約束有虛約束無虛約束無虛約束虛約束的本質(zhì)是什么虛約束的本質(zhì)是什么? ? 從運(yùn)動的角度看從運(yùn)動的角度看, ,虛約束就是虛約束就是“重復(fù)的約束重復(fù)的約束”或者是或者是“多余的約束多余的約束”。提示：提示： 一般情況下，虛約束往往出現(xiàn)在有對稱、重復(fù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)處。一般情況下，虛

8、約束往往出現(xiàn)在有對稱、重復(fù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)處。 計算自由度應(yīng)除去虛約束不計，但仍應(yīng)是一個獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，且計算自由度應(yīng)除去虛約束不計，但仍應(yīng)是一個獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，且 一般輸入、輸出不能拆除一般輸入、輸出不能拆除。機(jī)構(gòu)中為什么要使用虛約束機(jī)構(gòu)中為什么要使用虛約束? a. 可以改善受力、增加剛性、使受力狀態(tài)更合理；可以改善受力、增加剛性、使受力狀態(tài)更合理； b. 使機(jī)構(gòu)平衡使機(jī)構(gòu)平衡c.保證機(jī)構(gòu)不反向，保證機(jī)構(gòu)不反向，的運(yùn)動的運(yùn)動。使用虛約束時要注意什么問題使用虛約束時要注意什么問題? 保證滿足虛約束存在的幾何條件；保證滿足虛約束存在的幾何條件；例例 1 如圖所示，已知：如圖所示，已知： DE=FG=HI，且相

9、互平行；，且相互平行；DF=EG，且相，且相 互平行；互平行；DH=EI，且相互平行。計算此機(jī)構(gòu)的自由度。，且相互平行。計算此機(jī)構(gòu)的自由度。 (若存若存 在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請標(biāo)出）在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請標(biāo)出）。ADECHGFIBK123456789局部自由度局部自由度虛約束虛約束復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈1111283231;11;8HHLPPnFPPnL例例 2 計算圖所示機(jī)構(gòu)的自由度計算圖所示機(jī)構(gòu)的自由度 (若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、 虛約束請標(biāo)出）。虛約束請標(biāo)出）。7 7A AC C1 12B B3 3D DE EF FG GH HI I4 45

10、 56 6局部自由度局部自由度虛約束虛約束118263231;8;6HHLPPnFPPnL局部自由度局部自由度C C2 21 1A AB B6 67 78 89 91 10 01 11 1G GH HI IJ JK KL LE ED DF F3 34 45 5復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈虛約束虛約束1111283231;11;8HHLPPnFPPnL例例3 如圖所示如圖所示, 已知已知HG=IJ,且相互平行；且相互平行；GL=JK，且相互平，且相互平 行。計算此機(jī)構(gòu)的自由度行。計算此機(jī)構(gòu)的自由度 (若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、 虛約束請標(biāo)出）。虛約束請標(biāo)出）。A2CB13DE5647110273F復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈例例 4：計算圖所示機(jī)構(gòu)的自由度計算圖所示機(jī)構(gòu)的自由度 (若存在局部自由度、若存在局部自由度、 復(fù)合鉸鏈、虛約束請標(biāo)出）。復(fù)合鉸鏈、虛約束請標(biāo)出）。例例 5：計算圖所示機(jī)構(gòu)的自由度計