《平面机构运动》PPT课件.ppt

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1、1.1 平面机构的组成1.2 平面机构的运动简图1.3 平面机构的自由度,平面机构及其运动简图,学习目的:掌握如何用机构运动简图表示机器（或机构)中各构件的相对运动关系；会计算机构的自由度。,1.1 平面机构的组成,构件和构件之间既要相互连接（接触）在一起，又要有相对运动。而两构件之间这种可动的连接（接触）就称为运动副。,运动副元素：两构件上直接参加接触构成运动副的部分。,1.1.1 运动副,运动副：,1.1.2 自由度和运动副约束,自由度：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度,1.1 平面 机构的组成,按两构件接触情况，常分为低副、高副两大类。,1.低副 两构件以面接触而形成

2、的运动副。,(1)转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。,a)固定铰链,一、平面运动副,1.1 平面 机构的组成,b)活动铰链转动副,1.1 平面 机构的组成,(2)移动副：只允许两构件作相对移动。,移动副,1.1 平面 机构的组成,2.高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。,凸轮副,1.1 平面 机构的组成,齿轮副,3.1 机构的组成,二、空间运动副,若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。,螺旋副,球面副,1.1 平面 机构的组成,1.2 平面机构的运动简图,1.2.1 运动副及构件的表示方法,2.转动副,构件组成转动副时，如下图表示。图面垂直于回转轴线时用图a表示；

3、图面不垂直于回转轴线时用图b表示。表示转动副的圆圈，其圆心必须与回转轴线重合。一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或在其内画上斜线。,1.2 平面机构的运动简图,1.2 平面机构的运动简图,3.移动副,两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。,1.2 平面机构的运动简图,4.平面高副,两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。,1.2 平面机构的运动简图,1.2.2 绘制机构运动简图的步骤,1）研究机构的运动原理,2）确定运动副的种类,3）测量出运动副间的相对位置,4）选择视图与比列，

4、用规定符号绘图,例1.1 试绘制内燃机的机构运动简图,1.2 平面机构的运动简图,解：1）分析运动，确定构件的类型和数量,2）确定运动副的类型和数目,3）选择视图平面,4）选取比例尺，根据机构运动尺寸，定出各运动副间的相对位置,5）画出各运动副和机构符号，并表示出各构件,1.2 平面机构的运动简图,1.2 平面机构的运动简图,1.3 平面机构的自由度,1.实例分析,不能产生运动,1.3.1 机构具有确定运动的条件,给定构件1运动参数=(t)，构件2、3、4的运动是不确定的,再给定构件4运动参数=(t)，构件2、3的运动是确定的,1.3 平面机构的自由度,2.结论,机构具有确定运动时所必须给定的

5、独立运动参数的数目称机构的自由度。,平面机构具有确定运动的条件：机构原动件个数应等于机构的自由度数目。,原动件数自由度数，机构无确定运动,原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏,1.3 平面机构的自由度,1.3.2 平面机构自由度的计算,1.构件自由度,一个构件未用运动副与其它构件连接之前，有三个自由度。,当用运动副连接后，构件间的相对运动受到约束，失去一些自由度。运动副不同，失去的自由度数目和保留的自由度数目也不同。,1.3 平面机构的自由度,2.计算公式,n：机构中活动构件数；Pl：机构中低副数；,Ph：机构中高副数；F：机构的自由度数；,F=3n-2Pl-Ph,3.计算实例,n=3,Pl=4

6、,Ph=0,F=3n-2Pl-Ph,=33-2Pl-Ph,=33-24-0,设,则,=1,1.3 平面机构的自由度,计算实例,n=5,Pl=7,Ph=0,F=3n 2Pl Ph,=35 27 0,=1,解：,1.3 平面机构的自由度,1.3.3 自由度计算时应注意的几种情况,1.复合铰链,2.局部自由度,3.虚约束,1.3 平面机构的自由度,三个构件在同一轴线处，两个转动副。推理：m个构件时，有m 1个转动副。,1.3 平面机构的自由度,惯性筛机构,C处为复合铰链,计算中注意观察是否有复合铰链，以免漏算转动副数目，出现计算错误。,n=5,Pl=7,Ph=0,=35-27 0=1,F=3n-2P

7、l Ph,1.3 平面机构的自由度,滚子的转动自由度并不影响整个机构的运动，属局部自由度。,计入局部自由度时 n=3,Pl=3,Ph=1 F=33-23-1=2 与实际不符,1.3 平面机构的自由度,应除去局部自由度，即把滚子和从动件看作一个构件。,处理方法,实际结构上为减小摩擦采用局部自由度，“除去”指计算中不计入，并非实际拆除。,教材图1-13b动画,N=2,Pl=2,Ph=1,F=32-22 1=1,与实际相符,1.3 平面机构的自由度,n=4,Pl=6,Ph=0,构件5给机构引入三个自由度，四个约束。多出的一个约束对机构的运动不起独立的限制作用，是虚约束。,与实际不符,F=34-26

8、0=0,1.3 平面机构的自由度,n=3,Pl=4,Ph=0F=33-24 0=1,处理方法,与实际相符,应除去虚约束，即将产生虚约束的构件5及运动副除去不计。,1.3 平面机构的自由度,1.两构件未组成运动副前，连接点处的轨迹已重合为一，组成的运动副存在虚约束。,计算中应将产生虚约束的构件及运动副一起除去不计。,虚约束常见情况及处理,1.3 平面机构的自由度,虚约束常见情况及处理,计算中只计入一个移动副。,2.两构件组成多个移动副，且导路相互平行或重合时，只有一个移动副起约束作用，其余为虚约束。,1.3 平面机构的自由度,3.两构件组成多个转动副，且轴线重合，只有一个转动副起约束作用，其余为

9、约束。,虚约束常见情况及处理,计算中只计入一个转动副。,1.3 平面机构的自由度,虚约束常见情况及处理,计算中应将产生虚约束的构件及运动副一起除去不计。,4.两构件两点间未组成运动副前距离保持不变，两点间用另一构件连接时，将产生虚约束。,1.3 平面机构的自由度,虚约束常见情况及处理,计算中应将对称部分除去不计。,5.机构中对运动不起独立作用的对称部分，将产生虚约束。,1.3 平面机构的自由度,虚约束对机构的影响,机构中虚约束是实际存在的，计算中所谓“除去不计”是从运动观点分析做的假想处理，并非实际拆除。,虚约束是在一些特定的几何条件下引入的，如“平行”、“重合”、“距离不变”等。如果几何条件不满足，虚约束会转化为有效约束。,机构中引入虚约束是为了受力均衡，增大刚度等，同时也提高了对制造和装配精度的要求。,1.3 平面机构的自由度,