《《机械原理》第二章-平面机构的结构分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《机械原理》第二章-平面机构的结构分析（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第二章 平面机构的结构分析,一 机构的组成 二 机构运动简图 三 机构自由度的计算 四 机构具有确定运动的条件 五 计算自由度的注意事项,1）定义： 两构件直接接触而构成的可动连接。,一 机构的组成,1.构件,零件,是机器中的一个独立制造单元体；,构件,是机器中的一个独立运动单元体。,从运动来看，任何机器都是由若干个构件组合而成的。,任何机器都是由许多零件组合而成的。,2.运动副,2）分类,高副：,点、线接触的运动副,低副：,面接触的运动副,3.运动链,构件通过运动副的连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
2、动链,空间开式运动链,3）运动副符号,运动副常用规定的简单符号来表达（GB446084）。,各种常用运动副模型,常用运动副的符号表,机构的组成(3/4),4.机构,具有固定构件的运动链称为机构。,机 架机构中的固定构件。,原动件按给定运动规律独立运动的构件；常以转向箭头表示。,从动件机构中其余活动构件。,平面铰链四杆机构,本课程只讨论平面机构，即各构件在同一平面或相互平行的平面内运动的机构,空间铰链四杆机构,不严格按比例绘出的，只表示机械结构状况的 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，,二 机构运动简图,在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构 运动简图
3、。,1.机构运动简图,机构运动简图,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,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；,内燃机机构运动简图绘制,颚式破碎机机构运动简图绘制,1 自由度定义： 一个作平面运动的自由构件有三个独立运动的可能性。构件所具有的这种独立运动的数目称为构件的自由度。,当这些
4、构件之间以一定的方式联接起来成为构件系统时，各个构件不再是自由构件。 两相互接触的构件间只能作一定的相对运动，自由度减少。这种对构件独立运动所施加的限制称为约束。,三 机构自由度的计算,2 运动副对自由度的影响 （1） 低副 1）转动副 两构件只能在一个平面内作相对转动。,限制两个自由度：（两个移动） 保留一个自由度（转动）,2）移动副 两构件只能沿某一方向线作相对移动。,限制两个自由度： （一个移动，一个转动） 保留一个自由度（移动）,3）高副 两构件通过点或线接触组成的运动副。,限制一个自由度： （一个移动） 保留两个自由度 （一个移动，一个转动）,3 平面机构自由度的计算,（1）计算公式
5、,F3n(2pLph),式中：n为机构的活动构件数目；,pL为机构的低副数目；限制2 pL个自由度,ph为机构的高副数目。限制 ph个自由度,(2)举例,1）铰链五杆机构,F3n(2pLph),34,25,0,2,2）内燃机机构,F3n(2pLph),36,27,3,1,四 机构具有确定运动的条件,一个机构在什么条件下才能实现确定的运动呢？,两个例子,例1 铰链四杆机构,例2 铰链五杆机构,若给定机构一个独立运动，,则机构的运动完全确定；,若给定机构两个独立运动，,则机构的最薄弱环节损坏。,若给定机构一个独立运动，,则机构的运动不确定；,若给定机构两个独立运动，,则机构的运动完全确定。,结论
6、机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数目应等 于机构的自由度数目F。,如果原动件数F,如果原动件数F,则机构的运动将不确定；,则会导致机构最薄弱环节的损坏。,试计算图示挖土机的自由度，并说明为什么要配置三个油缸。,解：F3n(2plph) 39(2120) 3,机构具有确定运动的条件是原动件数目应等于自由度数目F。要使运动确定，必须有三个原动件，故配置三个油缸。,F=3n- 2PL-PH =3*5-2*6-0 =3,F=3n- 2PL-PH =3*5-2*7-0 =1,1.复合铰链：两个以上个构件在同一条轴线上形成的转动副 由K个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应为（K-1）个,五 计算自
7、由度的注意事项,F=3n- 2PL-PH =3*3-2*3-1 =2,F=3n- 2PL-PH =3*2-2*2-1 =1,多余的自由度是滚子2绕其中心转动带来的局部自由度，它并不影响整个机构的运动，在计算机构的自由度时，应该除掉。,2、局部自由度 在机构中，某些构件具有不影响其它构件运动的自由度,3、虚约束 重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。,(1) 两构件构成多个导路平行的移动副,F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1,(2) 机构中存在对传递运动不起独立作用的对称部分,F=3n- 2PL-PH =3*3-2*3-2 =1,（3）轨
8、迹重合：在机构中，若被联接到机构上的构件，在联接点处的运动轨迹与机构上的该点的运动轨迹重合时，该联接引入的约束是虚约束。,F=3n- 2PL-PH =3*4-2*6-0 =0,F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1,虚约束作用：对机构的运动无关，但可以改善机构的受力情况，增强机构工作的稳定性。但虚约束数越多，制造精度要求越高，制造成本也就越高。,机构自由度计算举例,例1 图示牛头刨床设计方案草图。设计思路为：动力由曲柄1输入，通过滑块2使摆动导杆 3 作往复摆动，并带动滑枕4作往复移动 ，已达到刨削加工目的。 试问图示的构件组合是否能达到此目的？ 如果不能，该如何修改？,解：首先
9、计算设计方案草图的自由度,改进措施： 增加一个低副和一个活动构件；,即表示如果按此方案设计机构，机构是不能运动的。必须修改，以达到设计目的。,改进方案：,改进方案,例 2 如图所示，已知： DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相互平行。计算此机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。,例 3 计算下图所示机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。,局部自由度,虚约束,例 4 如图所示, 已知HG=IJ,且相互平行；GL=JK，且相互平行。计算此机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。,局部自由度,复合铰链,
10、虚约束,例5 计算如图牛头刨床工作机构的自由度。,解：F3n(2plph) 36(281) 1,例6 计算下图所示机构的自由度。并判断机构运动是否确定。,解：F3n(2plph) 37(291) 2,原动件数等于F，运动确定。,例7 计算下图所示机构的自由度。并判断机构运动是否确定。,解：F3n(2plph) 39(2122) 1,原动件数等于F，运动确定。,解：F3n(2plph) 35(270) 1,例8 计算图所示机构的自由度 。,解：F3n(2plph) 33(240) 1,第二章作业： 2-11、2-16、2-24,图示为一简易冲床的设计图。试分析设计方案是否合理。如不合理，则绘出修改后的机构运动简图。,
