《平面机构的自由度和速度分析课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《平面机构的自由度和速度分析课件（240页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 平面机构的自由度和速度分析,本章内容,2.1 运动副及其分类 2.2 平面机构运动简图 2.3 平面机构自由度及其计算 2.4 速度瞬心及其在速度分析中的应用,重点： 1）运动副的概念及分类 2）复合铰链、局部自由度、虚约束的概念 3）机构自由度的计算 难点： 1）复合铰链、局部自由度、虚约束的概念 2）机构运动简图的绘制,2-1 运动副及其分类 一、机构的组成 相互运动的构件组成 构件分：机 架固定构件或相对固定构件 原动件输入运动的构件 从动件除机架，原动件以外的构件,二、运动副 1.运动副的定义使两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。 a) 两个构件 b) 直接接触 c)
2、有相对运动 三个条件，缺一不可,2.运动副的分类 按照接触特性把运动副分为两类: 1)低副两构件通过面接触组成的运动副。 (1) 转动副 (2) 移动副,2)高副两构件通过点或线接触组成的运动副。,3)运动副的表示法：图21,图 2-1,移,动,副,移动副,运动副元素,1,2,运动副符号,转动副,转动副,运动副元素,运动副元素,1,2,运动副符号,x,y,z,高副,x,y,z,x,y,z,x,y,z,x,y,z,运动副元素,1,2,运动副符号,空间运动副,图 2-6,图 2-7,22平面机构运动简图 一、平面机构运动简图定义-说明机构各构件间 相对运动关系的简化图形. 二、构件及运动副的表示方
3、法 三、运动简图的绘制-实验课 四、读运动简图 : 图2-8(b),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,平面高副,螺旋副,空间运动副,一般构件的表示方法,杆、轴，块 构件,固定构件,同一构件,画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质,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， 再看它们怎相连。,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。
4、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。,四.绘运动简图 :,例1：图2-8 颚式破碎机的机构运动简图,鳄式破碎机,图2-8 颚式破碎机的机构运动简图,2-3 平面机构自由度及其计算 一、平面机构自由度计算公式 1.平面机构自由度定义-平面机构相对于机架所具有的独立运动的个数。 2.计算公式 1) 约束-对构件间运动的限制 2) 运动副与约束的关系,x,z,y,1,2,图 2-10,x,z,y,1,2,为观察构件1，2的运动
5、，将其置于0-xyz坐标系中，并将构件1与坐标系固定。,x,z,y,1,2,z,z,z,z,z,x,z,y,1,2,构件2相对构件1有六个自由度。,x,z,y,1,2,若将其限制为平面运动，则构件2只能在0-xy坐标系中运动。,x,y,1,2,o,z,x,y,1,2,o,限制为平面运动，即加入三个公共约束。 可见，加入一个约束即减少一个自由度。,x,y,1,2,o,若两构件以转动副相连，则沿x,y方向受到约束，仅剩下沿z轴转动一个自由度。,x,y,1,2,o,若两构件以转动副相连，则沿受到约束，仅剩下沿轴转动一个自由度。,x,y,1,2,o,若两构件以转动副相连，则沿受到约束，仅剩下沿轴转动一
6、个自由度。,x,y,1,2,o,若两构件以转动副相连，则沿受到约束，仅剩下沿轴转动一个自由度。,构件2、1用转动副联接，其相对运动只有绕z轴的转动。,y,1,o,x,2,构件2，1用转动副联接，其相对运动只有绕z轴的转动。,y,1,o,x,2,构件2，1用转动副联接，其相对运动只有绕z轴的转动。,构件2，1用移动副联接，其相对运动只有沿x轴的移动。,y,1,o,2,y,o,x,1,2,x,构件2、1用高副联接，其相对运动有沿x轴的移动和绕z轴的转动。,y,1,o,2,y,o,x,1,2,x,o,y,x,1,2,低副,高副,可见， 高副提供一个约束，低副提供两个约束。,构件2、1用高副联接，其相
7、对运动有沿x轴的移动和绕z轴的转动。,y,1,o,2,y,o,x,1,2,x,o,y,x,1,2,构件2、1用高副联接，其相对运动有沿x轴的移动和绕z轴的转动。,y,1,o,2,y,o,x,1,2,x,o,y,x,1,2,设机构的构件数为N，除去机架外，其活动构件数为n=N-1,n个自由构件的自由度为3n。 设有pl个低副，ph个高副，则它们提供的约束为（2 pl + ph ）,F= 3n (2 pl + ph ) (2-1),机构的自由度为：,3) 计算公式,例题1：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=
8、,0,2,3,1,4,例题2：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,图2-8 颚式破碎机的机构运动简图,例题3：计算颚式破碎机的自由度,解：活动构件数n=3,低副数PL=4,F=3n 2PL PH =33 240 =1,高副数PH=0,二、机构具有确定运动的条件,F=32-23=0,桁架结构,F= 3n -（2 pl + ph ）,1,3,1,2,3,1,3,1,2,3,1,3,1,2,3,3,F= 3n- （2 pl + ph ）,F=33-(24+0)=1,给一个主动件，机构有确定运动。,1,1
9、,4,2,3,4,1,1,4,2,3,4,1,1, 4,2,3,4,1,1,F=34-25=2,4,2,3,4,F= 3n- （2 pl + ph ）,给两个主动件，机构有确定运动。,F=0,F=1,F=2,F=0,F=2,F=1,F=0,F=2,F=1,机构具有确定运动的条件： 1）F0； 2）机构的主动件数=F。,1. 复合铰链 2. 局部自由度 3. 虚约束,三、计算机构自由度的注意事项,1,2,3,图2-15（a） 复合铰链,1.复合铰链,1,2,3,pL=?,1,2,3,2,1,3,pL=? pL=(3-1)=2,1,2,3,4,m,pL=?,1,2,3,4,m,pL=(m-1),两
10、个以上的构件构成的同轴线的转动副复合铰链。 其转动副个数等于构件数减1。,例：判断下图中，哪些是复合铰链？,计算机构的自由度F=？,n=7; ph=0; Pl=6;? F=37-(2 6+0)=9. ?,A,D,E,C,B,F,观察机构的运动,A,D,E,C,B,F,A,D,E,C,B,F,A,D,E,C,B,F,A,D,E,C,B,F,C点的轨迹为直线,两个以上的构件构成的同轴线的转动副复合铰链。 其转动副个数等于构件数减1。,两转动副的复合铰链,n=7 ph=0 Pl=10 F=37-(2 10+0)=1,2.局部自由度,F=?,F=33-(2 3+1)=2 ?,滚子与廓线间纯滚动以减小摩
11、擦。 滚子转动否是否影响机构整体运动？,可见，滚子转动否与机构整体运动无关。,这种与机构整体运动无关的自由度称为局部自由度。 计算机构自由度时应去掉。相当于将滚子与推杆固结。,F=33-(2 3+1)=2 ?,F=32-(2 2+1)=1 !,3.虚约束,对机构的运动实际不起作用的约束。,解：n=,4，,PL=,6，,F=3n 2 PL PH =34 26 =0,PH=0, FEABCD ，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。,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,
12、2,3,4,A,B,C,D,E,F,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,平行四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,平行四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,平行四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,平行四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,平行四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,平行四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,平行四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,平行四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,平行
13、四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,平行四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,平行四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,平行四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,平行四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,平行四边形机构,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,平行四边形机构,BC构件上点E的轨迹是以F为圆心EF（=AB=CD）为半径的圆。,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,若加入构件5（EF），则构件5上的点E与构件3上的点E的轨迹相同而不起实际约束作用。,对运动不起实际限制作用约束称为虚约束。 计算机构自由度时应去掉。,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,计算机构自由度F，去掉构件5及其相连的运动副,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,计算机构自由度F，去掉构件5及其相连的运动副,F=33-(24+0)=1,如下情况出现虚约束： 1）构件上某点轨迹与该点引入约束后
