第二章 机构的组成及其自由度的计算ppt课件.ppt

,第二章 机构的组成及其自由度的计算,2-2 机构的组成,2-3 机构运动简图,2-4 机构具有确定运动的条件,2-5 平面机构自由度的计算,2-6 计算平面机构自由度时应注意的事项,2-1 机构结构分析的内容及目的,2-7 平面机构的组成原理、结构分类及 结构分析,2-2 机构的组成,1.构件,2.运动副,3.运动链,4.机构,2-1 机构结构分析的内容及目的,1.研究机构的组成及机构运动简图的绘制,2.了解机构具有确定运动的条件,3.研究机构的组成原理及结构分类,机构结构分析的内容及目的,1.构件,从运动角度来看，任何机器（或机构）都是由许多独立运动单元体组合而成的，这些独立运动单元体称为构件。,从加工制造角度来看，任何机器（或机构）都是由许多独立制造单元体组合而成零件，这些独立制造单元体称为零件。,构件可以是一个零件；也可以是由一个以上的零件组成。图示内燃机中的连杆就是由单独加工的连杆体、连杆头、轴瓦、螺杆、螺母、轴套等零件组成的。这些零件分别加工制造，但是当它们装配成连杆后则作为一个整体运动，相互之间不产生相对运动。,机构的组成,运动副元素是两构件参与接触而构成运动副的表面。,运动副是两构件直接接触而构成的可动联接；,2.运动副,机构中各个构件之间必须有确定的相对运动，因此，构件的连接既要使两个构件直接接触，又能产生一定的相对运动，这种直接接触的活动连接称为运动副。,转动副,移动副,齿轮副,1）运动副定义,机构的组成,4）按其相对运动形式分,转动副（回转副或铰链）,移动副,螺旋副,球面副,3）按其接触形式分,高副：,点线接触的运动副,低副：,面接触的运动副,2) 运动副的分类,2）按其引入的约束数目分,级副、,级副、,级副,1）按两个构件运动关系分为平面运动副和空间运动副,机构的组成,凸轮高副（点接触）,齿轮高副（线接触）,机构的组成,低副（曲面接触）,低副（平面接触）,机构的组成,3) 运动副的表示（之一）,机构的组成,3) 运动副的表示（之二）,机构的组成,3.运动链,构件通过运动副联接而构成的相对可动的系统。,闭式运动链,（简称闭链）,开式运动链,（简称开链）,平面闭式运动链,空间闭式运动链,平面开式运动链,空间开式运动链,平面运动链,空间运动链,按运动分,按结构分,运动链,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,5,机构的组成,按给定已知运动规律独立运动的构件；,4.机构,具有固定构件的运动链称为机构。,机 架,原动件,从动件,机构中的固定构件；,机构中其余活动构件。,一般机架相对地面固定不动，但当机构安装在运动的机械上时则是运动的。常以转向箭头表示。,其运动规律决定于原动件的运动规律和机构的运动副类型以及和构件的运动尺寸。,1,2,3,4,机构的组成,2-3 机构运动简图,在对现有机械进行分析或设计新机器时，需要绘出其机构运动简图。,1. 机构运动简图的定义,机构运动简图 根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构运动传递情况表示出来的简化图形。,机构示意图 不严格按比例绘出的，只表示机械结构状况的简图。,运动副的表示方法,机构运动简图,机构运动简图,构件的表示方法,机构运动简图,机构运动简图,举例：,（2）选定视图平面；,（3）选适当比例尺，作出各运动副的相对位置，再画出 各运动副和机构的符号，最后用简单线条连接即得 机构运动简图。,2.机构运动简图的绘制,绘制方法及步骤：,（1）搞清机械的构造及运动情况，沿着运动传递路线， 查明组成机构的构件数目、运动副的类别及其位置；,机构运动简图,机构运动简图,机构运动简图,机构运动简图,机构的自由度 机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动参数的数目，其数目用F表示。,2-(5) 机构具有确定运动的条件及平面机构的自由度,.计算公式,（）一平面自由构件的自由度,（）运动副所引入的约束,机构具有确定运动的条件及平面机构的自由度,机构具有确定运动的条件及平面机构的自由度,一个机构中：n为机构的活动构件数目；,l 为机构的低副数目；,h为机构的高副数目。,F3n(2plph),则机构自由度的计算公式：,F =3N(2plph) =3 3-(2 4+0) =1,F =3N(2plph) =3 4-(2 5+0) =2,举例：,机构具有确定运动的条件及平面机构的自由度,F =3N(2plph) =3 6-(2 7+3) =1,N=6,Pl =7(4 revolute pairs A.B.C.D 3 sliding pairs),ph =3,机构具有确定运动的条件及平面机构的自由度,. 机构具有确定运动的条件,由于一般机构的原动件都是与机架相连，因此一个原动件只能给定一个独立运动参数,结论: 机构具有确定运动的条件是：机构的自由度数目F必须大于零且机构的原动件数目应等于机构的自由度数目F。,若原动件数小于机构的自由度数，则机构的运动不能确定；,若原动件数大于机构的自由度数，则机构的最薄弱环节损坏。,若机构的自由度数等于零，则机构为静定架；,机构具有确定运动的条件及平面机构的自由度,2- 计算平面机构自由度时应注意的事项,?,由m个构件组成的复合铰链，共有(m-1)个转动副。,复合铰链,计算平面机构自由度时应注意的事项,局部自由度,某些构件产生的局部运动并不影响其他构件的运动，这种局部运动产生的自由度为局部自由度,计算平面机构自由度时应注意的事项,虚约束,.机构中若两构件组成多个导向平行的移动副，只计算一个,机构中虚约束常发生的几种情况：,计算平面机构自由度时应注意的事项,.机构中若两构件组成多个轴线重合的转动副，只计算一个,计算平面机构自由度时应注意的事项,.机构中若两构件在多处以高副接触，（） 过接触点的公法线重合，则只计算一个高副,计算平面机构自由度时应注意的事项,（）过接触点的公法线不重合，则两个约束,计算平面机构自由度时应注意的事项,.机构中若双转动副杆连接的是两运动构件上两点之间的距离始终保持不变的两点，则引入一个约束,计算平面机构自由度时应注意的事项,.机构中若用转动副连接的是两运动构件上运动轨迹相重合的点，则该连接引入一个约束,计算平面机构自由度时应注意的事项,.机构中不影响机构运动传递的重复部分所引入的约束,若重复部分的构件数为低副数高副数则约束数为：,计算平面机构自由度时应注意的事项,n=8,Pl=11,Ph=1,F=1,例题1,计算平面机构自由度时应注意的事项,例题2,局部自由度,复合铰链,虚约束,n=9,Pl=12,Ph=2,F=1,计算平面机构自由度时应注意的事项,计算平面机构自由度时应注意的事项,2-7 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析,1.平面机构的组成原理,机构的组成原理 任何机构都可以看着是由若干基本杆组依次连接于原动件和机架上而构成的。 （1）杆组 自由度为零的构件组 （2）基本杆组 不能再拆的最简单的自由度为零的构件组,2。机构的结构分类3n-2PL=0 （基本杆组 ）N=2 PL=3 级 杆组N=4 PL=6 级 杆组。机构的分类： 级 机构 、级 机构、级机构。由机构中杆组的最高级别确定3。机构的结构分析目的：了解机构的组成，确定机构的级别。,步骤：1、正确计算机构的自由度，并确定原动件 2、从远离原动件开始拆基本杆组，先试拆 级杆组，若不成，再拆级杆组。 直至全部杆组拆出，只剩机架和原动件 3、机构的级别由所有拆出杆组的最高级别确定,平面机构的组成原理、结构分类及结构分析,平面机构的组成原理、结构分类及结构分析,平面机构的组成原理、结构分类及结构分析,平面机构的组成原理、结构分类及结构分析,平面机构的组成原理、结构分类及结构分析,平面机构的组成原理、结构分类及结构分析,