《平面机构结构简图及自由度》由会员分享，可在线阅读，更多相关《平面机构结构简图及自由度（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、重 点 运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。,平面机构的运动简图及自由度,内 容 构件及其运动副 机构运动简图的绘制 平面机构自由度的计算,运动副的作用,如图所示，构件1上任一点A沿x轴和y轴方向移动以及绕A点转动；其瞬时位置由坐标xA，yA和转角值来确定。,构件的自由度是指确定构件位置的独立运动参数的数目。 一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。即：x，y和。,1 构件及其运动副,一、构件,二、运动副, 两个构件直接接触且具有确定相对运动的联接。,平面运动副分类:,转动副,移动副,特点：面接触、相对转动或相对移动 低副, 运动的单元.,运动副
2、元素两构件相互接触的点、线、面。,转动副：形成运动副的两个构件只能在一个平面内相对转动，约束掉两个移动自由度。如铰链联接、轴和轴承联接。,移动副：形成运动副的两个构件只能沿某一直线作相对移动，约束掉一个移动和一个转动自由度。如滑动件与导轨、活塞与气缸的联接。,齿轮副,凸轮副,特点：点或线接触、沿接触点切线方向相对移动 或绕接触点的转动 高副,螺旋副,球面副,凸轮高副（点接触）,齿轮高副（线接触）,若干构件通过运动副联接而成的可动系统称运动链,若将运动链中的一个构件相对固定，运动链则成为机构。 机构中构件的分类： 1、机架（描述运动的参考系） 2、原动件（运动规律已知的构件） 3、从动件,2 平
3、面机构运动简图的绘制,机构运动简图 表示机构运动特征的一种工程用图,表达方式： 用简单线条表示构件 规定符号代表运动副 按比例定出运动副的相对位置,与运动有关的因素： 构件数目 运动副数目及类型 运动副之间的相对位置,转动副,一、运动副符号,移动副,齿轮副,凸轮副,螺旋副,球面副,机构运动简图表,空间副,二、构件 不管构件形状如何，简单线条表示，带短剖面线表示机架。,带运动副元素的构件,7.偏心轮机构简图,8.带传动和链传动机构简图,9.机械中常用机构及其构件还可直接按GB/T4460-1984规定的简图形式绘制。,机构运动简图的绘制,1.根据机械的功能分析其组成和运动情况。 2.选择机械的多
4、数构件的运动平面为投影面。 （以正确表达清楚为原则） 3.按适当的比例定出各运动副间的相对位置，用规定的简单线条和符号画出机构运动简图。 有时仅为了表示机械的组成和运动情况，可以不严格按比例绘图。即机构简图（示意图）。 4.构件编号（小写阿拉伯数字），运动副的字母（大写英文字母）和主动件运动方向的标注。 标注作回转运动的主动件运动方向时应注意：单箭头一般表示可作整周回转运动，双箭头表示作摆动回转运动。,注意事项,1熟记各类常用平面机构与运动副的符号表示法。 2构件的表达力求简明，一般不必考虑构件本身的形状和大小，而机构简图中，构件图形的差异并不会影响构件的运动性质。,3.选取适当的投影面和比例
5、尺，这是属于表达技巧的问题。,三、机构运动简图的绘制,方法与步骤： 1.确定构件数目及原动件、输出构件； 2.根据各构件间的相对运动确定运动副的种类和数目； 3.选定比例尺，按规定符号绘制运动简图； 4.标明机架、原动件和作图比例尺； 5.验算自由度。,1,2,3,4,A,B,C,14,12,23,A14,B12,C234,3,2,4,1,4,（移动导杆机构）,3.5,3.6,曲柄移动导杆机构,3.7,A,1,2,3,4,B,C,D,例1 颚式破碎机,例题 绘制图示的颚式破碎机的机构简图。,项目2：绘制颚式破碎机的机构运动简图。,当曲轴2绕其轴心O连续转动时，动颚板3作往复摆动，从而将处于动颚
6、板3和固定颚板6之间的矿石轧碎。试绘制此碎矿机的机构运动简图。,解：（1）运动分析 此碎矿机由原动件曲轴3、 动颚板4、摆杆5、 机架7等4个构件组成， 固定颚板6 是固定安装在机架上的。,（2）曲轴3于机架7在A点构成转动副（即飞轮的回转中心）； 曲轴3与动颚板4也构成转动副，其轴心在B点（即动颚板绕曲轴的回转几何中心）； 摆杆5分别与动颚板4和机架7在C、D两点构成转动副。,（3）其运动传递为：电机、皮带、曲轴、动颚板、摆杆。所以，其机构原动件为曲轴，从动件为摆杆、构件3、机架5共同构成曲柄摇杆机构。,（4）按图量取尺寸，选取合适的比例尺，确定A、B、C、D四个转动副的位置，即可绘制出机构
7、运动简图。最后标出原动件的转动方向。,由图量取 AB=3mm，BC=25mm，CD=14mm，AD=22mm.,四杆机构的自由度计算,n=3 pL=4 ph=0 F=3n-(2pL+ph) =1,原动件数=机构自由度,例2 活塞泵,运动副？,抽水筒机构及其机构运动简图,例题 绘制手动冲床机构的机构运动简图。,作业 8-2、8-3、8-5,举例 1 小型压力机,举例 2 内燃机,F3n(2plph),36-2x7-3=1,【例3-1】绘制图0-1所示内燃机的机构运动简图。,解 内燃机是由活塞2、连杆5、曲轴6与气缸体1组成的曲柄滑块机构；,同曲轴固联的齿轮10，同凸轮轴7固联的齿轮9与气虹体组成
8、的齿轮机构；,凸轮7、进气阀顶杆8与气缸体组成的凸轮机构。,气缸体1作为固定件，是机架；,燃气推动下的活塞2是原动件；其余构件都是从动件。,2,5,6,1,10,9,7,8,【例3-1】绘制图0-1所示内燃机的机构运动简图。,各构件之间的联接方式如下：,9和10齿轮啮合，构成高副；,推杆8和气缸体1之间构成移动副； 活塞2和气缸体1之间构成移动副。,凸轮7（齿轮9）和气缸体构成转动副；,凸轮7和推杆8之间构成高副；,曲轴（齿轮10）和气缸体1之间构成转动副；,2,5,6,1,10,9,7,8,自用盘编号JJ321002,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
9、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,自用盘编号JJ321002,内燃机工作原理,活塞连杆组,气环,油环,活塞销,活塞,连杆体,连杆螺栓,连杆轴瓦,连杆盖,活塞2和连杆5小头， 连杆5和曲轴6，构成转动副。,2,5,6,1,10,9,7,8,一、构件的自由度,自由度构件所具独立运动的个数（确定构件位置所需独立坐标数）。,一个完全自由的平面运动构件具有三个自由度。,x,y,2,1,x,y,y,x,3 平面机构的自由度,F=6,F=3,不论形成运动副的两个构件是否其中有一个相对固定，运动副引入的约束数S均相同。,二、平面
10、运动副的约束条件,约束 限制 约束条件 约束数,运动副的形成引入了约束，使构件失去运动自由度。,1. 转动副,约束数 S = 2,F=1,F=4,2. 移动副,约束数 S = 2,3. 齿轮副,4. 凸轮副,n,n,约束数 S = 1,n,n,平面低副约束数 S = 2 平面高副约束数 S = 1,三、平面机构的自由度,机构的自由度 F=,3活动构件数,-2低副数,-1高副数,计算公式,F 3n 2PL PH,1.机构自由度的计算公式,F3n2PL PH 3 2 ,3,4,0, 1,F3n2PLPH 3 2 ,4,5,0, 2,F3n2PLPH 3 2 ,2,2,1, 1,例,F=3n-2PL
11、-PH,=3,2,-2,3,-0,=0,F=3n-2PL-PH,=3,3,-2,5,-0,=-1,三个构件通过三个转动副相连, 相当于一个构件。,2.机构(运动链)具有确定相对运动的条件,有一个机架 自由度大于零（F0） 原动件数 =自由度数,（通常，原动件为含低副构件且与机架相连, 只有一个自由度。）,3.注意事项,（1）复合铰链,m个构件(m3)在同一处构成共轴线的转动副,F 3n2PLPH 3 2 ,5,6,0, 3,F 3n2PLPH 3 2 ,5,7,0, 1,m-1个低副,复,计算在内,要正确计算运动副数目,F3n2PLPH 3 2 ,7,6,0, 9,F3n2PLPH 3 2 ,
12、7,10,0, 1,?,复,复,复,复,例1 圆盘锯机构,F3n2PLPH 3 2 ,2,3,1, 1,3.注意事项（续）,机构中某些构件所具有的局部运动，并不影响机构运动的自由度。,（2）局部自由度,排除,F3n2PLPH-F 3 2 ,2,2,1, 1,这时 F3n2PLPH-F 式中F 为局部自由度数目,滚子作用：滑动摩擦 滚动摩擦,2）,局部自由度,对于含有局部自由度的机构在计算自由度时，不考虑局部自由度。,局部自由度， “焊死”处理,（3）虚约束,不产生实际约束效果的重复约束,排除,3.注意事项（续）,在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为
13、虚约束。,在计算机构自由度时应将虚约束去除。,F3n2PLPH 3 2 ,F3n2PLPH 3 2 ,2,3,1,-1,1）两构件间构成多个作用相同的运动副,3.注意事项（续）,错,2,2,1,1,对,同一轴线上两个转动副,a.转动副轴线重合,b.移动副导路平行或重合的移动副,两构件组成多个移动方向一致的运动副,3.注意事项（续）,n,n,n,n,两接触点公法线重合的高副,c.平面高副接触点共法线,如果两构件在多处接触而构成平面高副， 但各接触点处的公法线方向并不彼此重合， 则为复合高副，相当于一个低副 （移动副或转动副）。,转动副,移动副,F3n2PLPH 3 2 ,3,4,0, 1,F3n
14、2PLPH 3 2 ,4,6,0, 0,？,对,3.注意事项（续）,应用实例,F3n2PLPH 3 2 ,3,4,0, 1,a.两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合,虚约束消除平行四边形运动不确定性,2）两构件上连接点的运动轨迹互相重合。,机车车轮联动机构,a、 两构件上联接点的轨迹重合,在该机构中，构件2上的C点C2与构件3上的C点C3 在未连接前的轨迹都沿Y轴,轨迹重合，此时转动副C将引入一个虚约束为虚约束 解决方法：计算时应将构件3及其引入的约束去掉来计算 同理，也可将构件4当作虚约束，将构件4及其引入的约束去掉来计算，效果完全一样,F3n2PLPH 3 2 ,3,4,0,1,平行四边形
15、机构,b.两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件和运动副连接会带进虚约束。,n=3 pL=4 ph=0 F=3n-(2pl+ph)=1,B、 两构件某两点之间的距离在运动中保持不变时,在这两个例子中，加与不加红色构件MN效果完全一样，为虚约束 解决方法：计算时应将构件MN及其引入的约束去掉,F3n2PLPH 3 2 ,3,4,0,F3n2PLPH 3 2 ,4,6,0, 0,错,对, 1,F3n2PLPH 3 2 ,3,4,0,1,天平机构,天平中的平行四边形机构,与运动无关的对称部分，如多个行星轮,虚约束改善受力,c.机构中传递运动不起独立作用的对称部分,行星轮系,F=3x3-2x3-2=1,F=3x4-2x4-2=2,两个中心轮都没有固定,A存在一个复合铰链,
