平面機構(gòu)的運動簡圖及自由度計算

1、2022-4-301機構(gòu)的組成：構(gòu)件： 固定件（機架） 原動件 從動件聯(lián)接件（運動副） 本章學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容及目的 平面機構(gòu)中運動副及其分類 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制方法 平面機構(gòu)自由度計算 本章重點：看懂和繪制平面機構(gòu)的運動簡圖平面自由度的計算 1-1 運動副及其分類運動副及其分類2022-4-306轉(zhuǎn)動副2022-4-307移動副2022-4-308齒輪副2022-4-309高副高副(點接觸點接觸)2022-4-3010圓柱副（圓柱副（空空間間）2022-4-3011球銷副球銷副（空間）空間）2022-4-3012球副球副（空間）2022-4-3013螺旋副螺旋副（空間）2022-4-3014

2、點高副點高副（空間）2022-4-3015線高副（空間）2022-4-30161-2 平面機構(gòu)運動簡圖平面機構(gòu)運動簡圖 不考慮與運動無關(guān)的構(gòu)件外形和運動副具體結(jié)構(gòu)；不考慮與運動無關(guān)的構(gòu)件外形和運動副具體結(jié)構(gòu)； 只考慮與運動有關(guān)的運動副的類型和構(gòu)件的運動尺只考慮與運動有關(guān)的運動副的類型和構(gòu)件的運動尺寸，用簡單的線條、規(guī)定的符號表示構(gòu)件和運動副，寸，用簡單的線條、規(guī)定的符號表示構(gòu)件和運動副，確定出運動副的位置并按比例畫出的簡圖。確定出運動副的位置并按比例畫出的簡圖。平面運動副的表示方法平面運動副的表示方法2022-4-3017構(gòu)件的表示方法2022-4-3018常用機構(gòu)構(gòu)件、運動副代表符號常用機構(gòu)

3、構(gòu)件、運動副代表符號 分析機構(gòu)的運動情況，認清固定件、原動件和從動件，確定構(gòu)件數(shù)目。 從原動件開始，按運動的傳遞順序，分析各相鄰構(gòu)件之間相對運動的性質(zhì)，確定運動副的類型和數(shù)目。 選機構(gòu)的運動平面為投影面。 選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，確定出各運動副的相對位置，用構(gòu)件和運動副的符號繪出機構(gòu)運動簡圖。mm圖上尺寸實際尺寸 ml1）分析機構(gòu)，觀察相對運動，數(shù)清所有構(gòu)件的數(shù)目；2）確定所有運動副的類型和數(shù)目；3）選擇合理的位置（即能充分反映機構(gòu)的特性）；4）確定比例尺；5）用規(guī)定的符號和線條繪制成簡圖。（從原動件開始畫)）2022-4-3024自由度： 構(gòu)件相對于參構(gòu)件相對于參考系具有的獨立運考系具有的獨立運動的

4、數(shù)目。動的數(shù)目。 （一個做平面運動的自一個做平面運動的自由構(gòu)件有三個自由度。）由構(gòu)件有三個自由度。）約束： 對獨立運動所對獨立運動所加的限制。加的限制。1-3 1-3 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度2022-4-3025機構(gòu)的自由度機構(gòu)的自由度= =機構(gòu)的獨立運動數(shù)目機構(gòu)的獨立運動數(shù)目平面機構(gòu)獨立運動的數(shù)目為平面機構(gòu)獨立運動的數(shù)目為: :所有活動構(gòu)件的自所有活動構(gòu)件的自由度之和減去所有運動副引入約束數(shù)目之和。由度之和減去所有運動副引入約束數(shù)目之和。對于具有對于具有n n個活動構(gòu)件的平面機構(gòu)，若各構(gòu)件個活動構(gòu)件的平面機構(gòu)，若各構(gòu)件之間共構(gòu)成了之間共構(gòu)成了P PL L個低副和個低副和P PH H

5、個高副，則它們個高副，則它們共引入共引入(2(2P PL L+P+PH H) )個約束。機構(gòu)的自由度個約束。機構(gòu)的自由度F F顯然顯然應(yīng)為應(yīng)為: : F=3nF=3n(2P(2PL L+P+PH H)=3n)=3n2P2PL LP PH H2022-4-3026計算下列機構(gòu)的自由度計算下列機構(gòu)的自由度n=2, Pn=2, PL L=3, P=3, PH H=0=0 F=3nF=3n2P2PL LP PH H=3=3* *2-22-2* *3=03=0n=3, Pn=3, PL L=5, P=5, PH H=0=0 F=3nF=3n2P2PL LP PH H=3=3* *3-23-2* *5=-

6、15=-1n=3, Pn=3, PL L=4, P=4, PH H=0=0 F=3nF=3n2P2PL LP PH H=3=3* *3-23-2* *4=14=1n=4, Pn=4, PL L=5, P=5, PH H=0=0 F=3nF=3n2P2PL LP PH H=3=3* *4-24-2* *5=25=22022-4-3027討論：討論：n=2, Pn=2, PL L=3, P=3, PH H=0=0 F=3nF=3n2P2PL LP PH H=3=3* *2-22-2* *3=03=0n=3, Pn=3, PL L=5, P=5, PH H=0=0 F=3nF=3n2P2PL LP

7、PH H=3=3* *3-23-2* *5=-15=-11)1)若機構(gòu)自由度若機構(gòu)自由度，則機構(gòu)不能動，桁架；，則機構(gòu)不能動，桁架；2022-4-3028n=3, Pn=3, PL L=4, P=4, PH H=0=0 F=3nF=3n2P2PL LP PH H=3=3* *3-23-2* *4=14=1n=4, Pn=4, PL L=5, P=5, PH H=0=0 F=3nF=3n2P2PL LP PH H=3=3* *4-24-2* *5=25=22)2)若若 且與原動件數(shù)相等，則機構(gòu)各構(gòu)件間的相對運動是且與原動件數(shù)相等，則機構(gòu)各構(gòu)件間的相對運動是確定的，因此，確定的，因此，機構(gòu)具有確定

8、運動的條件是：機構(gòu)的原動件數(shù)機構(gòu)具有確定運動的條件是：機構(gòu)的原動件數(shù)等于機構(gòu)的自由度數(shù)等于機構(gòu)的自由度數(shù)；3)3)若若00，而原動件數(shù)，而原動件數(shù) ，而原動件數(shù)，而原動件數(shù) F F，則構(gòu)件間不能運動或產(chǎn)生破壞。則構(gòu)件間不能運動或產(chǎn)生破壞。2022-4-3029五連桿不確定運動2022-4-3030五連桿確定運動2022-4-3031計算平面機構(gòu)自由度時計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項：應(yīng)注意的事項： 復(fù)合鉸鏈 局部自由度 虛約束2022-4-3032復(fù)合鉸鏈兩個以上的構(gòu)件同時在一處用轉(zhuǎn)動副連接就構(gòu)成復(fù)合鉸鏈兩個以上的構(gòu)件同時在一處用轉(zhuǎn)動副連接就構(gòu)成復(fù)合鉸鏈2022-4-3033局部自由度與輸出

9、構(gòu)件運動無關(guān)的自由度2022-4-3034虛約束重復(fù)而對機構(gòu)運動不起限制作用的約束2022-4-3035虛約束2022-4-3036結(jié)論：平面機構(gòu)具有確定運動的條件：機構(gòu)自由度數(shù)目大于零，且等于 原動件個數(shù)。 自由度F0，且多于原動件數(shù)，機構(gòu)的運動不確定。自由度F0，且少于原動件數(shù)，則構(gòu)件間運動產(chǎn)生干涉，機構(gòu)在薄弱處損壞 。自由度F0，將成為一個珩架系統(tǒng)，但它是靜定的；自由度F-1，將成為一個超靜定系統(tǒng)（或稱靜不定系統(tǒng)）。2022-4-30371-4 機構(gòu)自由度的計算和注意事項 平面機構(gòu)自由度的計算 ： F= 3n - 2Pl - Ph n：機構(gòu)中活動構(gòu)件數(shù)； Pl ：機構(gòu)中低副數(shù)； Ph ：

10、機構(gòu)中高副數(shù)； F ：機構(gòu)的自由度數(shù)；注：該公式只適用于連桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)或它們形成的組合機構(gòu)；不適用于含有撓性構(gòu)件（如帶、鏈、繩等）的機構(gòu)中。 2022-4-3038n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =33 - 2Pl - Ph =33 - 24 - 0= 1 v平面機構(gòu)自由度計算實例1 解：2022-4-3039n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n 2Pl Ph = 35 27 0= 1解：v平面機構(gòu)自由度計算實例22022-4-30402022-4-30412022-4-30422022-4-30432022-4-30442022-4-3045虛約束對機構(gòu)的影響機構(gòu)中虛約束是實際存