平面机构运动自由度.ppt
11章 平面机构运动简图及自由度,一、名词术语解释:1.构件 独立的运动单元,内燃机中的连杆,第11章 平面机构运动简图及自由度,内燃机连杆,零件 独立的制造单元,11章 平面机构运动简图及自由度,2.运动副,a)两个构件、b)直接接触、c)有相对运动,运动副元素直接接触的部分（点、线、面）例如：滚子凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。,定义：运动副两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。,三个条件，缺一不可,11章 平面机构运动简图及自由度,运动副的分类：按运动副接触形式分：高副点、线接触，应力高。,低副面接触，应力低,例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。,例如：转动副（回转副）、移动副。,11章 平面机构运动简图及自由度,常见运动副符号的表示:国标GB446084,11章 平面机构运动简图及自由度,常用运动副的符号,运动副名称,运动副符号,两运动构件构成的运动副,转动副,移动副,两构件之一为固定时的运动副,平面运动副,11章 平面机构运动简图及自由度,平面高副,螺旋副,空间运动副,11章 平面机构运动简图及自由度,一般构件的表示方法,杆、轴构件,固定构件,同一构件,11章 平面机构运动简图及自由度,三副构件,两副构件,一般构件的表示方法,11章 平面机构运动简图及自由度,运动链两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。,注意事项:,画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。,闭式链、开式链,3.运动链,11章 平面机构运动简图及自由度,二、平面机构运动简图,机构运动简图用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。,作用：1.表示机构的结构和运动情况。,机动示意图不按比例绘制的简图现摘录了部分GB446084机构示意图如下表。,2.作为运动分析和动力分析的依据。,11章 平面机构运动简图及自由度,常用机构运动简图符号,11章 平面机构运动简图及自由度,11章 平面机构运动简图及自由度,机构运动简图应满足的条件：1.构件数目与实际相同,2.运动副的性质、数目与实际相符,3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 成比例。,11章 平面机构运动简图及自由度,绘制机构运动简图,顺口溜：先两头，后中间，从头至尾走一遍，数数构件是多少，再看它们怎相联。,步骤：1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；,4.检验机构是否满足运动确定的条件。,2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面），绘制示意图。,3.按比例绘制运动简图。简图比例尺：l=实际尺寸 m/图上长度mm,思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。,举例：绘制破碎机和偏心泵的机构运动简图。,11章 平面机构运动简图及自由度,绘制图示鳄式破碎机的运动简图。,11章 平面机构运动简图及自由度,绘制图示偏心泵的运动简图,偏心泵,11章 平面机构运动简图及自由度,定义：机构能产生的独立运动数目称为机构的自由度。,原动件能独立运动的构件。通常一个原动件具有一个独立运动,机构具有确定运动的条件为：,A、机构自由度必须大于零；B、机构自由度原动件数。,三、平面机构的自由度,11章 平面机构运动简图及自由度,活动构件数 n,计算公式：F=3n2PL Ph,要求：记住上述公式，并能熟练应用。,构件总自由度,低副约束数,高副约束数,3n,2 PL,1 Ph,计算曲柄滑块机构的自由度,解：活动构件数n=,3,低副数PL=,4,F=3n 2PL PH=33 24=1,高副数PH=,0,1、平面机构自由度的计算公式,11章 平面机构运动简图及自由度,计算五杆铰链机构的自由度,解：活动构件数n=,4,低副数PL=,5,F=3n 2PL PH=34 25=2,高副数PH=,0,11章 平面机构运动简图及自由度,计算图示凸轮机构的自由度,解：活动构件数n=,2,低副数PL=,2,F=3n 2PL PH=32 221=1,高副数PH=,1,11章 平面机构运动简图及自由度,2、计算平面机构自由度的注意事项,计算图示圆盘锯机构的自由度,解：活动构件数n=,7,低副数PL=,6,F=3n 2PL PH,高副数PH=0,=37 26 0,=9,计算结果肯定不对！,11章 平面机构运动简图及自由度,1.复合铰链 两个以上的构件在同一处组成转动副。,计算：k个构件,有k1转动副。,两个低副,11章 平面机构运动简图及自由度,上例：在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。,计算图示圆盘锯机构的自由度。,解：活动构件数n=7,低副数PL=,10,F=3n 2PL PH=37 2100=1,可以证明：F点的轨迹为一直线。,圆盘锯机构,11章 平面机构运动简图及自由度,计算图示两种凸轮机构的自由度。,解：n=,3，,PL=,3，,F=3n 2PL PH=33 23 1=2,PH=1,对于右边的机构，有：F=32 22 1=1,事实上，两个机构的运动相同，且F=1,11章 平面机构运动简图及自由度,2.局部自由度（多余自由度）,解：n=2，P L=2，PH=1,F=32 22 1=1,定义：构件局部运动所产生的自由度。,出现在加装滚子的场合，计算时应去掉滚子和铰链。,滚子的作用：滑动摩擦滚动摩擦。,11章 平面机构运动简图及自由度,解：n=,4，,PL=,6，,F=3n 2PL PH=34 26=0,PH=0,3.虚约束 对机构的运动实际不起作用的约束。计算自由度时应去掉虚约束。,FEAB CD，故增加构件4前后E点的轨迹都是圆弧，。增加的约束不起作用，应去掉构件4。,11章 平面机构运动简图及自由度,重新计算：n=3,PL=4,PH=0,F=3n 2PL PH=33 24=1,特别注意：此例存在虚约束的几何条件是：,1,2,3,4,A,B,C,D,E,F,11章 平面机构运动简图及自由度,出现虚约束的场合：1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合，,2.两构件构成多个移动副，且导路平行。,如平行四边形机构，火车轮,椭圆仪等。(需要证明),11章 平面机构运动简图及自由度,4.运动时，两构件上的两点距离始终不变。,3.两构件构成多个转动副，且同轴。,5.对运动不起作用的对称部分。如多个行星轮。,11章 平面机构运动简图及自由度,6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。,如等宽凸轮,注意：法线不重合时，变成实际约束！,11章 平面机构运动简图及自由度,虚约束的作用：改善构件的受力情况，如多个行星轮。,增加机构的刚度，如轴与轴承、机床导轨。,使机构运动顺利，避免运动不确定，如车轮。,注意：各种出现虚约束的场合都是有条件的!,11章 平面机构运动简图及自由度,举例：计算下面机构的自由度，判断机构运动是否确定？并指出特殊情况。,位置C，2个低副,解：复合铰链:,局部自由度：,F处1个,虚约束：,E处1个,n=,7,PL=,9,PH=,1,F=3n 2PL PH=37 29 1=2,由于自由度数F=2大于原动件数1，所以该机构没有确定的运动。,11章 平面机构运动简图及自由度,作业：计算下面机构的自由度，判断机构运动是否确定？并指出特殊情况。教材P168。,a）,11章 平面机构运动简图及自由度,作业：计算下面机构的自由度，判断机构运动是否确定？并指出特殊情况。教材P168。,b）,11章 平面机构运动简图及自由度,作业：计算下面机构的自由度，判断机构运动是否确定？并指出特殊情况。教材P168。,c）,11章 平面机构运动简图及自由度,作业：计算下面机构的自由度，判断机构运动是否确定？并指出特殊情况。教材P168。,d）,11章 平面机构运动简图及自由度,作业：计算下面机构的自由度，判断机构运动是否确定？并指出特殊情况。教材P168。,e）,11章 平面机构运动简图及自由度,作业：计算下面机构的自由度，判断机构运动是否确定？并指出特殊情况。教材P168。,f）,
