2平面機(jī)構(gòu)及自由度ppt課件

1、第一節(jié)第一節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件直接接運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成的可動(dòng)聯(lián)接。觸而構(gòu)成的可動(dòng)聯(lián)接。平面機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)的組成二、運(yùn)動(dòng)副及分類二、運(yùn)動(dòng)副及分類按接觸形式按接觸形式分分高副：點(diǎn)、線接觸高副：點(diǎn)、線接觸低副：面接觸低副：面接觸一、構(gòu)件一、構(gòu)件機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)的“關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)”！平面機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)的組成鏈接動(dòng)畫(huà)鏈接動(dòng)畫(huà)鏈接動(dòng)畫(huà)鏈接動(dòng)畫(huà)轉(zhuǎn)動(dòng)副回轉(zhuǎn)副，鉸鏈）轉(zhuǎn)動(dòng)副回轉(zhuǎn)副，鉸鏈）移動(dòng)副移動(dòng)副按相對(duì)運(yùn)動(dòng)分按相對(duì)運(yùn)動(dòng)分凸輪副凸輪副齒輪副齒輪副（二高副（二高副 輪軌高副輪軌高副平面機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)的組成（三其它：空間運(yùn)動(dòng)副（三其它：空間運(yùn)動(dòng)副球面副球面副螺旋副

2、螺旋副平面機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)的組成三、三、 運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈開(kāi)鏈開(kāi)鏈閉鏈閉鏈 兩個(gè)以上的構(gòu)件由運(yùn)動(dòng)副連接而構(gòu)成的可動(dòng)系統(tǒng)。兩個(gè)以上的構(gòu)件由運(yùn)動(dòng)副連接而構(gòu)成的可動(dòng)系統(tǒng)。平面機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)的組成具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈。具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈。機(jī)架機(jī)架四、機(jī)構(gòu)四、機(jī)構(gòu)1234從動(dòng)件從動(dòng)件原動(dòng)件原動(dòng)件原動(dòng)件原動(dòng)件從動(dòng)件從動(dòng)件機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)的組成機(jī)架機(jī)架動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) = 機(jī)架機(jī)架 + 原動(dòng)件原動(dòng)件 + 從動(dòng)件從動(dòng)件第二節(jié)第二節(jié) 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1 概念：表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。概念：表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。13478 9

3、101118ABCD,實(shí)際機(jī)構(gòu)實(shí)際機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2 作用：分析現(xiàn)有機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)。作用：分析現(xiàn)有機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)。平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖實(shí)際機(jī)構(gòu)實(shí)際機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3 3 簡(jiǎn)化原則簡(jiǎn)化原則構(gòu)件數(shù)不變構(gòu)件數(shù)不變運(yùn)動(dòng)副類型不變運(yùn)動(dòng)副類型不變運(yùn)動(dòng)副數(shù)不變運(yùn)動(dòng)副數(shù)不變運(yùn)動(dòng)尺寸不變運(yùn)動(dòng)尺寸不變機(jī)架不變機(jī)架不變?cè)瓌?dòng)件不變?cè)瓌?dòng)件不變運(yùn)動(dòng)特性不變運(yùn)動(dòng)特性不變簡(jiǎn)單、形象簡(jiǎn)單、形象13478 9101118ABCD,轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副4 運(yùn)動(dòng)副符號(hào)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖移動(dòng)副移動(dòng)副高副高副凸輪高副凸輪高副齒輪高副齒輪高副平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖5 構(gòu)件符號(hào)構(gòu)件符號(hào)低副構(gòu)

4、件：畫(huà)直線低副構(gòu)件：畫(huà)直線平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖二副構(gòu)件二副構(gòu)件三副構(gòu)件三副構(gòu)件凸輪副凸輪副高副構(gòu)件：畫(huà)出構(gòu)件的輪廓高副構(gòu)件：畫(huà)出構(gòu)件的輪廓圓柱齒輪圓柱齒輪錐齒輪錐齒輪蝸輪蝸桿蝸輪蝸桿平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖6 6 繪制步驟繪制步驟1分析分析2） 丈量丈量 構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸3） 繪圖繪圖 選擇視圖平面、瞬時(shí)位置和比例尺，采用構(gòu)選擇視圖平面、瞬時(shí)位置和比例尺，采用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定符號(hào)作圖。件和運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定符號(hào)作圖。平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖舉例舉例內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制運(yùn)動(dòng)副的類型、數(shù)

5、目、位置運(yùn)動(dòng)副的類型、數(shù)目、位置機(jī)架、原動(dòng)件、從動(dòng)件、構(gòu)件數(shù)機(jī)架、原動(dòng)件、從動(dòng)件、構(gòu)件數(shù)運(yùn)動(dòng)傳遞過(guò)程運(yùn)動(dòng)傳遞過(guò)程自由構(gòu)件自由構(gòu)件 不與其它構(gòu)件相連接的構(gòu)件不與其它構(gòu)件相連接的構(gòu)件 第三節(jié)平面機(jī)構(gòu)的自由度第三節(jié)平面機(jī)構(gòu)的自由度一、構(gòu)件的自由度一、構(gòu)件的自由度自由度自由度 構(gòu)件能夠發(fā)生的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目構(gòu)件能夠發(fā)生的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目平面自由構(gòu)件平面自由構(gòu)件有三個(gè)自由度有三個(gè)自由度空間自由構(gòu)件空間自由構(gòu)件有六個(gè)自由度有六個(gè)自由度平面機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)的組成鏈接動(dòng)畫(huà)鏈接動(dòng)畫(huà)鏈接動(dòng)畫(huà)鏈接動(dòng)畫(huà)二、運(yùn)動(dòng)副引入的約束二、運(yùn)動(dòng)副引入的約束xyzxyz引入引入2 2個(gè)約束保留個(gè)約束保留1 1個(gè)自由度個(gè)自由度 低副低副凸輪

6、副凸輪副齒輪副齒輪副輪軌高副輪軌高副平面機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)的組成引入引入1 1個(gè)約束保留個(gè)約束保留2 2個(gè)自由度個(gè)自由度高副高副三、平面機(jī)構(gòu)的自由度三、平面機(jī)構(gòu)的自由度F = 3n 2PL PHn 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)原動(dòng)件數(shù)從動(dòng)件數(shù)）活動(dòng)構(gòu)件數(shù)原動(dòng)件數(shù)從動(dòng)件數(shù)）PL低副低副數(shù)數(shù)PH高副高副數(shù)數(shù)平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度定義定義 所有構(gòu)件能夠發(fā)生的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的總數(shù)目所有構(gòu)件能夠發(fā)生的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的總數(shù)目四、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件四、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 F 3n 2PL PH 32 23 0F = 0 不能動(dòng)不能動(dòng)為桁架為桁架平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度F 0 不能動(dòng)不能動(dòng)為桁架為桁架F 3n 2

7、PL PH 33 25 1 F 3n 2PL PH 33 24 1 鏈鏈接接動(dòng)動(dòng)畫(huà)畫(huà)F= W 運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)確定平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度鏈鏈接接動(dòng)動(dòng)畫(huà)畫(huà)F 3n 2PL PH 33 24 1 F W 機(jī)構(gòu)破壞機(jī)構(gòu)破壞W原動(dòng)件的個(gè)數(shù)原動(dòng)件的個(gè)數(shù)鏈鏈接接動(dòng)動(dòng)畫(huà)畫(huà)F 3n 2PL PH 34 25 2 F= W 運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)確定F 3n 2PL PH 34 25 2 F W 運(yùn)動(dòng)不確定運(yùn)動(dòng)不確定鏈鏈接接動(dòng)動(dòng)畫(huà)畫(huà)平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度結(jié)論結(jié)論平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度F 3n 2PL PHF=0 不能動(dòng)，為穩(wěn)定桁架不能動(dòng)，為穩(wěn)定桁架F0 不能動(dòng)，為超穩(wěn)定桁架不能動(dòng)，為超穩(wěn)定桁架F

8、0 能動(dòng)能動(dòng)F W 機(jī)構(gòu)破壞機(jī)構(gòu)破壞F W 運(yùn)動(dòng)不確定運(yùn)動(dòng)不確定F W 運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)確定機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)的自由度大于零，且等于原動(dòng)件的個(gè)數(shù)機(jī)構(gòu)的自由度大于零，且等于原動(dòng)件的個(gè)數(shù)不能。因?yàn)樽杂啥葹椴荒堋Ｒ驗(yàn)樽杂啥葹榱?，不能?dòng)。零，不能動(dòng)。1繪制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。繪制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。01423323HLPpnF2該簡(jiǎn)圖能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)該簡(jiǎn)圖能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì) 者的意圖？為什么？者的意圖？為什么？例例 修改手動(dòng)沖床的設(shè)計(jì)修改手動(dòng)沖床的設(shè)計(jì)平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度11524323HLPpnF11524323HLPpnF12323323HL

9、PpnF運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)確定3如不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者的意圖，請(qǐng)畫(huà)出一種改進(jìn)方案，并計(jì)如不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者的意圖，請(qǐng)畫(huà)出一種改進(jìn)方案，并計(jì)算其自由度。算其自由度。平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度4機(jī)械設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度有何意義？機(jī)械設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度有何意義？01423323HLPpnF可以判斷機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)確定情況，初步排除錯(cuò)誤！可以判斷機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)確定情況，初步排除錯(cuò)誤！平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度n = 6 PL = 8PH =1 F=3n2PLPH=36281 =1原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù) 機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)3例例 計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)

10、構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度播放動(dòng)畫(huà)播放動(dòng)畫(huà)F = 3F = 35 52 26 60 = 3 0 = 3 ？平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度五、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題五、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題1.1.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 兩個(gè)以上的構(gòu)件兩個(gè)以上的構(gòu)件k個(gè)個(gè)在同一軸線上用轉(zhuǎn)動(dòng)副相在同一軸線上用轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，其實(shí)際聯(lián)構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，其實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)為轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)為k1個(gè)。個(gè)。F = 3F = 35 52 27 70 = 10 = 1復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈不影響其他構(gòu)件運(yùn)不影響其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)動(dòng)的獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)可減輕摩擦和磨損?？蓽p輕摩擦和磨損。計(jì)算時(shí)應(yīng)除去局部自由度。計(jì)算時(shí)應(yīng)除去

11、局部自由度。將滾子與推桿假想焊接后再計(jì)算。將滾子與推桿假想焊接后再計(jì)算。F= 33231= 2 ?2.2.局部自由度局部自由度F= 32221= 1鏈鏈接接動(dòng)動(dòng)畫(huà)畫(huà)鏈鏈接接動(dòng)動(dòng)畫(huà)畫(huà)平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起限制作用的重復(fù)約束對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起限制作用的重復(fù)約束兩構(gòu)件組成多個(gè)重復(fù)的運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件組成多個(gè)重復(fù)的運(yùn)動(dòng)副平行或重合的移動(dòng)副平行或重合的移動(dòng)副軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副 法線重合的高副法線重合的高副3.3.虛約束虛約束平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度nnnnnnnn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F=3n2PLPH=34244=0?處理辦法：去掉不起獨(dú)立作處理辦法：去掉不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分用的對(duì)稱部分鏈接動(dòng)畫(huà)鏈接動(dòng)畫(huà)F=3n2PLPH=3323 2 = 1平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度兩構(gòu)件上兩點(diǎn)間的距離保持恒定不變，若用兩轉(zhuǎn)動(dòng)副桿聯(lián)接，會(huì)引入兩構(gòu)件上兩點(diǎn)間的距離保持恒定不變，若用兩轉(zhuǎn)動(dòng)副桿聯(lián)接，會(huì)引入虛約束。虛約束。F=3n2PLPH=33240=1BEC鏈接動(dòng)畫(huà)鏈接動(dòng)畫(huà)平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)