平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度ppt課件

1、 第2章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 及自在度2.1 機(jī)構(gòu)的組成2.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.3 平面機(jī)構(gòu)自在度本章知識(shí)導(dǎo)讀本章知識(shí)導(dǎo)讀 1. 1.主要內(nèi)容主要內(nèi)容 機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制以及機(jī)構(gòu)自在度的計(jì)算。圖的繪制以及機(jī)構(gòu)自在度的計(jì)算。 2.2.重點(diǎn)、難點(diǎn)提示重點(diǎn)、難點(diǎn)提示 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制以及機(jī)構(gòu)自在度平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制以及機(jī)構(gòu)自在度的計(jì)算。的計(jì)算。2.1 2.1 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副副凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)2.1 2.1 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副副 2.1.1

2、運(yùn)動(dòng)副 1.運(yùn)動(dòng)副的概念 兩構(gòu)件之間直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的銜接稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)副。 兩構(gòu)件只能在同一平面內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為平面運(yùn)動(dòng)副。 (1)低副 兩構(gòu)件構(gòu)成面與面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為低副，又分轉(zhuǎn)動(dòng)副和挪動(dòng)副。 圖圖2-1 2-1 平面低副平面低副 2.平面運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi) 按兩構(gòu)件間接觸性質(zhì)不同，平面運(yùn)動(dòng)副通?？煞譃榈透焙透吒薄?.1.1 2.1.1 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 (2) (2)高副高副 兩構(gòu)件以點(diǎn)或線(xiàn)的方式相接觸而組成的運(yùn)動(dòng)兩構(gòu)件以點(diǎn)或線(xiàn)的方式相接觸而組成的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為高副。副稱(chēng)為高副。平面高副平面高副2.1.1 2.1.1 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副2.1.2 2.1.2 構(gòu)件構(gòu)件 機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件有三類(lèi)：1

3、、機(jī)架：固定不動(dòng)的構(gòu)件(或固定構(gòu)件)2、原動(dòng)件：按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)3、從動(dòng)件：機(jī)構(gòu)中其他活動(dòng)構(gòu)件。 2.1.2 2.1.2 構(gòu)件構(gòu)件1.1.具有轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的桿狀構(gòu)件具有轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的桿狀構(gòu)件桿狀構(gòu)件具有轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的桿狀構(gòu)件桿狀構(gòu)件具有轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的桿狀構(gòu)件2.1.2 2.1.2 構(gòu)件構(gòu)件 設(shè)計(jì)時(shí)為了保證桿件受力時(shí)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，其截面外形可以設(shè)計(jì)成不同方式桿狀構(gòu)。 桿狀構(gòu)件截面外形桿狀構(gòu)件截面外形2.1.2 2.1.2 構(gòu)件構(gòu)件 2.具有挪動(dòng)副元素和轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的構(gòu)件 單缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī)n構(gòu)件的構(gòu)造及其表示 23412.1.3.構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的表示方法表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的表示方法表2-1

4、n轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示 11112222(a)(b)(c)(d)運(yùn)動(dòng)副的表示n挪動(dòng)副的表示 n具有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素的構(gòu)件 (a)(b)(c)n具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的構(gòu)件 機(jī)架機(jī)架永久聯(lián)接與轉(zhuǎn)動(dòng)副永久聯(lián)接與轉(zhuǎn)動(dòng)副挪動(dòng)副挪動(dòng)副挪動(dòng)副挪動(dòng)副齒輪與軸的固定聯(lián)接齒輪與軸的固定聯(lián)接n高副的表示12內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合 直齒圓柱輪機(jī)構(gòu)外嚙直齒圓柱輪機(jī)構(gòu)外嚙合合 內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合2.2 2.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 2.2.1 2.2.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念 闡明機(jī)構(gòu)的組成和各構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)闡明機(jī)構(gòu)的組成和各構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

5、的步驟 (1) 分析機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)。 (2) 確定運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)量。 (3) 選擇投影面。 (4) 丈量。 (5) 選擇適當(dāng)?shù)谋壤?l= 構(gòu)件的實(shí)踐長(zhǎng)度 構(gòu)件的圖示長(zhǎng)度構(gòu)件的圖示長(zhǎng)度 m/mm2.2.1 2.2.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念 例2-1 繪制如下圖的顎式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 顎式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)顎式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)2.2.1 2.2.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念 例2-2 繪制如圖2-5所示單缸內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。知LAB =75mm，LBC=300mm。 單缸內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.2.1 2.2.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念例 試?yán)L

6、制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 圖 縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu) 2BC1AD34不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng) 11給定構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)參數(shù) = ( t ) 構(gòu)件2、3的運(yùn)動(dòng)是確定的 2.3 2.3 平面機(jī)構(gòu)的自在度平面機(jī)構(gòu)的自在度 自在構(gòu)件的自在度 1. 1.自在度自在度 運(yùn)動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于參考系所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于參考系所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，稱(chēng)為構(gòu)件的自在度。數(shù)目，稱(chēng)為構(gòu)件的自在度。 任一做平面運(yùn)動(dòng)的自在構(gòu)件有三個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)2.3.1 2.3.1 自在度和約束的概念自在度和約束的概念 2. 2.約束約束 當(dāng)兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，它們之間的某些相對(duì)運(yùn)當(dāng)兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，它們之間的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)遭到限制，對(duì)于相對(duì)運(yùn)動(dòng)所加的限制稱(chēng)

7、為約束。動(dòng)遭到限制，對(duì)于相對(duì)運(yùn)動(dòng)所加的限制稱(chēng)為約束。運(yùn)動(dòng)副的約束數(shù)目和約束特點(diǎn)取決于運(yùn)動(dòng)副是低副還運(yùn)動(dòng)副的約束數(shù)目和約束特點(diǎn)取決于運(yùn)動(dòng)副是低副還是高副。是高副。 2.3.1 2.3.1 自在度和約束的概念自在度和約束的概念低副P(pán)L : 2高副P(pán)H : 12.3.2 2.3.2 自在度的計(jì)算和機(jī)構(gòu)具有自在度的計(jì)算和機(jī)構(gòu)具有 確定運(yùn)動(dòng)的條件確定運(yùn)動(dòng)的條件 1.平面機(jī)構(gòu)的自在度F的計(jì)算公式為 F=3n-2PL-PH 其中：機(jī)構(gòu)中有PL個(gè)低副、PH個(gè)高副.計(jì)算實(shí)例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =33 - 2Pl - Ph =33 - 24 - 0=1

8、v計(jì)算實(shí)例 n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n 2Pl Ph = 35 27 0= 1解：2.平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件分析不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng) 11給定構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)參數(shù) = ( t ) 構(gòu)件2、3的運(yùn)動(dòng)是確定的 結(jié)論 自在度數(shù) F0 機(jī)構(gòu)原動(dòng)件個(gè)數(shù)應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自在度數(shù)目。 原動(dòng)件數(shù)自在度數(shù)，機(jī)構(gòu)無(wú)確定運(yùn)動(dòng) 原動(dòng)件數(shù)自在度數(shù)，機(jī)構(gòu)在薄弱處損壞 平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件： 2.3.3 復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束 普通地，k個(gè)構(gòu)件構(gòu)成復(fù)合鉸鏈應(yīng)具有k-1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，計(jì)算自在度時(shí)應(yīng)留意找出復(fù)合鉸鏈。1.1.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 兩個(gè)以上兩個(gè)以上的構(gòu)件在同的構(gòu)件在同一處以同軸一處以同軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)

9、副線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，稱(chēng)為相連，稱(chēng)為復(fù)合鉸鏈。復(fù)合鉸鏈。 2.3.3 復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束該機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)n=7n=7， PL=10 PL=10， PH=0PH=0，其自在度為其自在度為 F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3 =37-27-210-0=1 10-0=1 如下圖為直線(xiàn)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在A、B、D、E四點(diǎn)均為由三個(gè)構(gòu)件組成軸線(xiàn)重合的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，即復(fù)合鉸鏈。 2.3.3 復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束 2.部分自在度 部分運(yùn)動(dòng)并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。這些構(gòu)件所產(chǎn)生的這種部分運(yùn)動(dòng)的自在度稱(chēng)為部分自在度。 在計(jì)算機(jī)構(gòu)自在在計(jì)算機(jī)構(gòu)自在度時(shí)，部分自在度應(yīng)度時(shí)，部分自在度應(yīng)略去不計(jì)

10、。略去不計(jì)。 該機(jī)構(gòu)的自在度為該機(jī)構(gòu)的自在度為F=3n-2PL -PH F=3n-2PL -PH =3=32-22-22-1=12-1=1 2.3.3 復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束 3. 3.虛約束虛約束 機(jī)構(gòu)中與其他約束反復(fù)而對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起新的機(jī)構(gòu)中與其他約束反復(fù)而對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起新的限制造用的約束，稱(chēng)為虛約束。計(jì)算機(jī)構(gòu)自在度時(shí)，限制造用的約束，稱(chēng)為虛約束。計(jì)算機(jī)構(gòu)自在度時(shí)，應(yīng)除去不計(jì)。應(yīng)除去不計(jì)。兩構(gòu)件組成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件組成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副 2.3.3 復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束 虛約束常出如今以下場(chǎng)所: (1)兩構(gòu)件間構(gòu)成多個(gè)具有一樣作用的運(yùn)動(dòng)副。 兩構(gòu)件在同兩構(gòu)件在同一軸線(xiàn)上組成多個(gè)一軸線(xiàn)

11、上組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。計(jì)算機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)副。計(jì)算機(jī)構(gòu)自在度時(shí)應(yīng)按一個(gè)自在度時(shí)應(yīng)按一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副計(jì)算。轉(zhuǎn)動(dòng)副計(jì)算。 兩構(gòu)件組成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件組成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副 2.3.3 復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束 兩構(gòu)件組成多個(gè)導(dǎo)路平行或重合的挪動(dòng)副。 計(jì)算自在度時(shí)應(yīng)只算作一個(gè)挪動(dòng)副。 兩構(gòu)件組成多處接觸點(diǎn)公法線(xiàn)重合的高副兩構(gòu)件組成多處接觸點(diǎn)公法線(xiàn)重合的高副同樣應(yīng)只思索一處高副，其他為虛約束。同樣應(yīng)只思索一處高副，其他為虛約束。 2.3.3 復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束(2)兩構(gòu)件上銜接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡相互重合。在計(jì)算機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自在度在計(jì)算機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自在度時(shí)應(yīng)除去不計(jì)，時(shí)應(yīng)除去不計(jì)，即即 F=3n-2PL-PH=3 F=3n-2PL-PH=33-23-24-0=14-0=1機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的虛約束機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的虛約束 2.3.3 復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束 (3) (3)機(jī)構(gòu)中傳送運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱(chēng)部分。機(jī)構(gòu)中傳送運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱(chēng)部分。 該機(jī)構(gòu)的自在度為該機(jī)構(gòu)的自在度為 F=3n-2PL-PH=3 F=3n-2PL-PH=34-24-24-2=24-2=2對(duì)稱(chēng)構(gòu)造引入的虛約束