平面機(jī)構(gòu)的組成PPT課件

1、機(jī)構(gòu)的主要功能之一就是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞和變換，機(jī)構(gòu)是有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合。那么將構(gòu)件任意組合起來(lái)是否能夠保證具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)呢？也就是說(shuō)能否實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞和變換呢？那么，構(gòu)件應(yīng)如何組合才能運(yùn)動(dòng)，在什么條件下構(gòu)件才具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？回答這些問(wèn)題，對(duì)分析現(xiàn)有機(jī)械及設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)都十分重要，這些問(wèn)題屬于機(jī)構(gòu)組成的研究范圍，本章只研究平面機(jī)構(gòu)的組成及其工作原理。第1頁(yè)/共46頁(yè)第一節(jié)第一節(jié) 運(yùn)動(dòng)副及其分類運(yùn)動(dòng)副及其分類一. 運(yùn)動(dòng)副及自由度自由度定義：構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目運(yùn)動(dòng)副定義:使兩構(gòu)件既直接接觸又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng) 的連接。根據(jù)接觸形式根據(jù)構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而組成的運(yùn)動(dòng)副高副：通過(guò)點(diǎn)或線接觸

2、觸組成的運(yùn)動(dòng)副低副：兩構(gòu)件通過(guò)面接空間運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)副第2頁(yè)/共46頁(yè)二. 運(yùn)動(dòng)副的類型及應(yīng)用1.平面低副 2.平面高副3.空間運(yùn)動(dòng)副(螺旋副和球面副)運(yùn)動(dòng)副的應(yīng)用移動(dòng)只能沿某一方向作相對(duì)兩個(gè)構(gòu)件移動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)只能繞某一軸線作相對(duì)兩個(gè)構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的 所組成的運(yùn)動(dòng)副以點(diǎn)或線齒輪副：兩個(gè)齒輪之間所組成的運(yùn)動(dòng)副以點(diǎn)或線凸輪副：凸輪和從動(dòng)件 第3頁(yè)/共46頁(yè)第二節(jié)第二節(jié) 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其繪制一.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其作用按一定的長(zhǎng)度比例尺確定運(yùn)動(dòng)副的位置，并用特定的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副符號(hào)及線條繪制出圖形來(lái)說(shuō)明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況和受力分析，這種表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特征的簡(jiǎn)單圖形稱

3、為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖保持了實(shí)際機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征，不僅簡(jiǎn)明地表達(dá)了實(shí)際機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，而且通過(guò)該圖還可以進(jìn)行實(shí)際機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析。因此，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖很重要，在研究已有的機(jī)械和設(shè)計(jì)新的機(jī)械時(shí)，都需要畫出相應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。第4頁(yè)/共46頁(yè)在這里我們要區(qū)分機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和機(jī)構(gòu)示意圖的區(qū)別：在實(shí)踐中，有時(shí)只需要表明機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)的傳遞情況和構(gòu)造特征，而不要求研究機(jī)構(gòu)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況，此時(shí)可不必嚴(yán)格按比例確定機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置（也叫運(yùn)動(dòng)特征尺寸），由此而得到的圖形稱為機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖或機(jī)構(gòu)示意圖。在設(shè)計(jì)新機(jī)器時(shí)，常用機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖進(jìn)行方案的比較分析。第5頁(yè)/共46頁(yè)二.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制構(gòu) 件 固定構(gòu)件(機(jī)

4、架)主動(dòng)件 (原動(dòng)件) 從動(dòng)件1.構(gòu)件各部分名稱在機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)的構(gòu)件。按照給定規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。除去機(jī)架和原動(dòng)件構(gòu)件的其它構(gòu)件。第6頁(yè)/共46頁(yè)2. 運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件的規(guī)定符號(hào) 轉(zhuǎn)動(dòng)副(1) 運(yùn)動(dòng)副 移動(dòng)副 高副(2) 構(gòu)件的表示方法是:先在構(gòu)件上組成運(yùn)動(dòng)副的地方以規(guī)定符號(hào)畫出運(yùn)動(dòng)副，再用簡(jiǎn)單線條把這些運(yùn)動(dòng)副連接起來(lái)，所得圖形即表示該構(gòu)件。 機(jī)架的表示方法: 含兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件的表示方法: 含三個(gè)及三個(gè)以上的構(gòu)件的表示方法:第7頁(yè)/共46頁(yè)3. 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟(1) 仔細(xì)觀察機(jī)構(gòu)的實(shí)際結(jié)構(gòu)，認(rèn)真分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，分清機(jī)構(gòu)中的機(jī)架、主動(dòng)件、從動(dòng)件。(2) 從主動(dòng)件開始，循著運(yùn)動(dòng)傳遞路線，仔

5、細(xì)分析各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，確定構(gòu)件的數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的類型及數(shù)目。(3) 測(cè)量運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置，根據(jù)圖紙幅面和構(gòu)件實(shí)際尺寸選擇適當(dāng)?shù)睦L圖比例尺，l=實(shí)際尺寸/圖中尺寸。(4) 選擇視圖平面，用規(guī)定的符號(hào)和線條畫出機(jī)構(gòu)中的所有運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件，所得到的圖形即為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 舉例：例1:繪制內(nèi)燃機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。例2:繪制顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。例3:繪制沖壓機(jī)構(gòu)主運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第8頁(yè)/共46頁(yè)例3:第9頁(yè)/共46頁(yè)第三節(jié)第三節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度一.平面機(jī)構(gòu)自由度及計(jì)算1.構(gòu)件及平面機(jī)構(gòu)的自由度可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度。平面自由構(gòu)件：3個(gè)自由度空間自由構(gòu)件：6個(gè)自

6、由度第10頁(yè)/共46頁(yè)兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后：在平面機(jī)構(gòu)中，每個(gè)低副引入兩個(gè)約束；每個(gè)高副引入一個(gè)約束。平面機(jī)構(gòu)的自由度是指該機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。第11頁(yè)/共46頁(yè)2. 平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算設(shè)在一個(gè)平面機(jī)構(gòu)中，(1)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n：3 n個(gè)自由度(2) PL個(gè)低副：引入約束2 PL(3) PH個(gè)高副：引入約束PH這樣，該機(jī)構(gòu)的自由度F應(yīng)為舉例：例1:計(jì)算內(nèi)燃機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自由度 例2:計(jì)算顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)自由度HLPpnF23第12頁(yè)/共46頁(yè)由圖可知，該機(jī)構(gòu)的可動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n5，低副數(shù)PL7，高副數(shù)PH0，F(xiàn)3n2PLPH35271例3:第13頁(yè)/共46頁(yè)由圖可知，該機(jī)構(gòu)

7、的可動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n6，低副數(shù)PL8，高副數(shù)PH1，F(xiàn)3n2PLPH362811例4:第14頁(yè)/共46頁(yè)二.計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)考察如圖所示的機(jī)構(gòu)，分析該機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)該機(jī)構(gòu)中共有活動(dòng)構(gòu)件5個(gè)，低副數(shù)6個(gè)，從而該機(jī)構(gòu)自由度為F=3n-2PL-PH=3*5-2 * 6=3那就是說(shuō)該機(jī)構(gòu)有三種可能的運(yùn)動(dòng).進(jìn)一步分析？1、復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上構(gòu)件組成兩個(gè)或更多個(gè)共軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)副。當(dāng)由m個(gè)構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈時(shí)，應(yīng)當(dāng)組成m-1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。(F=3n-2PL-PH=3*5-2 * 7=1)第15頁(yè)/共46頁(yè)2、局部自由度：機(jī)構(gòu)中不影響其輸出與輸入運(yùn)動(dòng)關(guān)系的個(gè)別構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)自由度。注意：在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，應(yīng)首先排

8、除機(jī)構(gòu)中的局部自由度，排除方法是將局部自由度的兩個(gè)構(gòu)件看成一個(gè)整體作為一個(gè)構(gòu)件來(lái)看待。第16頁(yè)/共46頁(yè)3、虛約束：在機(jī)構(gòu)中與其他約束重復(fù)而不起限制運(yùn)動(dòng)作用的約束。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)當(dāng)首先除去虛約束。平面機(jī)構(gòu)中虛約束存在下列幾種情況：(1)兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)方向一致的運(yùn)動(dòng)副時(shí)，其中只有一個(gè)是真實(shí)約束，其余的都是虛約束。(分析如圖所示的振動(dòng)機(jī)構(gòu))第17頁(yè)/共46頁(yè)(2) 兩構(gòu)件組成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，其中只有一個(gè)是真實(shí)約束，其余的都是虛約束。第18頁(yè)/共46頁(yè)(3) 機(jī)構(gòu)中對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分所引入的約束都是虛約束。第19頁(yè)/共46頁(yè)(4) 若組成機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)構(gòu)件上的聯(lián)接點(diǎn)的軌

9、跡在未組成運(yùn)動(dòng)副之前就是互相重合的，則此聯(lián)接形成的運(yùn)動(dòng)副就是虛約束。也可以表達(dá)為：機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件上有兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變，若將此兩點(diǎn)用一個(gè)構(gòu)件和兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副連接起來(lái)，就一定會(huì)產(chǎn)生虛約束?；疖囓囕啓C(jī)構(gòu)第20頁(yè)/共46頁(yè)(5)兩構(gòu)件組成多個(gè)高副，且接觸點(diǎn)處的公法線重合,則計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，只算一個(gè)高副，其余均為虛約束。第21頁(yè)/共46頁(yè)特別指出：虛約束雖不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，主要是用來(lái)增加機(jī)構(gòu)的剛性使構(gòu)件受力均勻，改善受力情況，因而在實(shí)際機(jī)構(gòu)中被廣泛采用。但是，虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的幾何條件要求較高，若不滿足幾何條件，虛約束就變成了真實(shí)的約束從而使機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。因此，虛約束的出現(xiàn)對(duì)機(jī)構(gòu)的加工精度和裝配

10、精度都提出了較高的要求。綜上所述，在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，必須考慮是否存在復(fù)合鉸鏈，并應(yīng)將局部自由度和虛約束除去不計(jì)，才能得到正確的結(jié)果。自由度計(jì)算舉例：例5：大篩機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算例6：沖壓機(jī)構(gòu)主運(yùn)動(dòng)自由度計(jì)算第22頁(yè)/共46頁(yè)例7:118*26*323HLPpnF高副第23頁(yè)/共46頁(yè)例8:113*2*9323HLPpnF復(fù)合鉸鏈第24頁(yè)/共46頁(yè)三. 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件任何一個(gè)機(jī)構(gòu)工作時(shí)，在主動(dòng)件的驅(qū)使下，機(jī)構(gòu)中的各從動(dòng)件都要按一定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，或者說(shuō)在任一瞬時(shí)各從動(dòng)件都有其確定的位置。否則，如果各構(gòu)件不能動(dòng)或從動(dòng)件作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這樣的構(gòu)件組合就不是機(jī)構(gòu)。由對(duì)自由度的分析和上述例子可知，對(duì)

11、于一個(gè)構(gòu)件組合，只有在其自由度F0時(shí)才有可能成為機(jī)構(gòu)。那么，是不是滿足F0這一條件的所有構(gòu)件組合都是機(jī)構(gòu)呢？第25頁(yè)/共46頁(yè)由以上分析可知，一個(gè)構(gòu)件組合能否成為機(jī)構(gòu)，取決于該構(gòu)件組合中主動(dòng)件的數(shù)量和其自由度數(shù)的關(guān)系。研究表明，一個(gè)構(gòu)件組合要成為機(jī)構(gòu)的條件是：該構(gòu)件組合的自由度數(shù)必須大于0，且主動(dòng)件數(shù)與其自由度數(shù)相等，否則，無(wú)論怎樣組合構(gòu)件，都不可能得到機(jī)構(gòu)。這就是機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的必要充分條件。 作業(yè)：2.1；2.4，b，c；2.6，b，c，d，h，i，j第26頁(yè)/共46頁(yè)移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副返回第27頁(yè)/共46頁(yè)齒輪副凸輪副返回第28頁(yè)/共46頁(yè)球面副螺旋副返回第29頁(yè)/共46頁(yè)運(yùn)動(dòng)副應(yīng)用1第

12、30頁(yè)/共46頁(yè)運(yùn)動(dòng)副應(yīng)用2返回第31頁(yè)/共46頁(yè)返回第32頁(yè)/共46頁(yè)返回第33頁(yè)/共46頁(yè)高副凸輪副第34頁(yè)/共46頁(yè)返回齒輪副的表示方法如兩構(gòu)件組成的高副是齒輪副，其常見(jiàn)的表示方法如圖所示。當(dāng)齒輪軸線垂直于圖面時(shí)，以圖a表示；當(dāng)齒輪軸線平行于圖面時(shí)，則以圖b表示。第35頁(yè)/共46頁(yè)含兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件返回第36頁(yè)/共46頁(yè)含三個(gè)及三個(gè)以上運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件返回第37頁(yè)/共46頁(yè)觀看內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖？第38頁(yè)/共46頁(yè)返回可動(dòng)構(gòu)件數(shù)7；低副數(shù)8，高副數(shù)4。因此該機(jī)構(gòu)自由度為： F=3n-2PL-PH=3*7-2*8-4=1第39頁(yè)/共46頁(yè)觀看顎式破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖?第40頁(yè)/共46頁(yè)返回可動(dòng)構(gòu)件數(shù)3；低副數(shù)4，高副數(shù)0。因此該機(jī)構(gòu)自由度為： F=3