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1、简易冲床 设计方案分析,1）能否实现设计者的意图？为什么？ 2）若否，请画出一种改进方案。,案例导入,第二章 平面机构及自由度,铰链B的中心既要随杠杆2绕轴A转动，又要随冲头3沿铅垂线移动，存在运动干涉，无法运动 。,不能实现设计者的意图！,如何改进？,第二章 平面机构及自由度,初步分析,该类问题可通过计算得到解决！,第一节 平面机构的组成,第二节 平面机构运动简图,第三节 平面机构的自由度,相关知识,第二章 平面机构及自由度,第一节 平面机构的组成,平面机构,空间机构,运动副：两构件直接接触而构成的可动联接。,二、运动副及分类,一、构件,第一节 平面机构的组成,运动副元素：两构件上构成运动副
2、的接触表面。,4个构件 4个运动副 运动副元素均为圆柱面,独立运动的单元体。,运动副 机构的 “关节”！,第一节 平面机构的组成,平面副 空间副,第一节 平面机构的组成,按相对运动分,按接触形式分,低副：面接触 高副：点、线接触,运动副分类,3个构件 3个运动副 2个低副 1个高副,1. 平面低副,转动副 （回转副，铰链）,移动副,第一节 平面机构的组成,凸轮高副,齿轮高副,轮轨高副,第一节 平面机构的组成,2. 平面高副,球面副,螺旋副,第一节 平面机构的组成,3. 常见空间运动副,第一节 平面机构的组成,运动副分析,7个构件 10个运动副 7个低副 3个高副,开链,闭链,多个构件通过运动副
3、连接而组成的可动系统。,第一节 平面机构的组成,三、运动链,具有确定相对运动的运动链。,机构 = 机架 + 原动件 + 从动件,第一节 平面机构的组成,四、机构,1. 概念：表示机构各构件间相对运动关系的简单图形,实际机构,运动简图,2. 作用：分析现有机构，设计新机构。,第二节 平面机构运动简图,实际机构,运动简图,3. 简化原则,构件数不变 运动副类型不变 运动副数不变 运动尺寸不变 机架不变 原动件不变,运动特性不变,简单、形象,第二节 平面机构运动简图,4. 运动副符号,第二节 平面机构运动简图,转动副,移动副,5. 构件符号,第二节 平面机构运动简图,6. 机构符号,第二节 平面机构
4、运动简图,7. 绘制步骤,2）测量 构件的运动尺寸,3）绘图 选择视图平面、瞬时位置和比例尺，采用构件和运动副的规定符号作图。,内燃机机构运动简图绘制,颚式破碎机机构运动简图绘制,第二节 平面机构运动简图,构件能够发生的独立运动数目,一、平面机构自由度计算,1. 构件的自由度,空间自由构件有六个自由度,平面自由构件有三个自由度,第三节 平面机构的自由度,链接动画,链接动画,2. 运动副的约束,引入2个约束，保留1个自由度,低副,第三节 平面机构的自由度,凸轮高副,齿轮高副,轮轨高副,引入1个约束，保留2个自由度,高副,第三节 平面机构的自由度,3. 机构的自由度,F = 3n 2PL PH,n
5、 活动构件数（原动件数从动件数）,PL低副数,PH高副数,所有构件能够发生的独立运动的总数目,第三节 平面机构的自由度,F 3n 2PL PH 33 24 1,F 3n 2PL PH 32 23 0,F 3n 2PL PH 33 25 1,第三节 平面机构的自由度,例：计算机构的自由度,F = 0 不能动为稳定桁架,F 0 不能动为超稳定桁架,F 3n 2PL PH 33 24 1,第三节 平面机构的自由度,F 3n 2PL PH 34 25 2,例：计算机构的自由度,F = 1 能发生1个独立运动,F = 2 能发生2个独立运动,二、机构具有确定运动的条件,第三节 平面机构的自由度,1）必要
6、条件 机构的自由度必须大于零。,F= W 运动确定,F W 机构破坏,W原动件的个数,第三节 平面机构的自由度,2）充分条件 机构的自由度必须等于原动件的个数,链接动画,F 3n 2PL PH 34 25 2,F= W 运动确定,F 3n 2PL PH 34 25 2,F W 运动不确定,链接动画,第三节 平面机构的自由度,结论,F 3n 2PL PH,F=0 不能动，为稳定桁架 F0 不能动，为超稳定桁架,F0 能动,F W 机构破坏 F W 运动不确定 F W 运动确定,机构具有确定运动的条件 机构的自由度大于零，且等于原动件的个数,第三节 平面机构的自由度,F=3n2PLPH = 362
7、73 =1 F原动件数 运动确定,例：计算内燃机机构的自由度,第三节 平面机构的自由度,F=3n2PLPH = 36281 =1 F原动件数 运动确定,第三节 平面机构的自由度,例：计算牛头刨床机构的自由度,播放动画,F = 35260 = 3 ？,三、计算平面机构自由度的注意事项,1. 复合铰链,两个以上的构件（k个）在同一轴线上用转动副相联构成复合铰链，其实际转动副数为k1个。,F = 35270 = 1,第三节 平面机构的自由度,不影响其他构件运动的独立的运动,可减轻摩擦和磨损。 计算时应除去局部自由度。 将滚子与推杆假想焊接后再计算。,F= 33231 = 2 ?,2. 局部自由度,F
8、= 32221 = 1,链 接 动 画,链 接 动 画,第三节 平面机构的自由度,对机构运动不起限制作用的重复约束。,1）两构件间构成多个重复的运动副 轴线重合的转动副 平行或重合的移动副 法线重合的高副,3. 虚约束,第三节 平面机构的自由度,F = 32221 = 1,重复运动副只算一个 可提高刚度、强度等,2）机构中存在的某些重复部分所引入的约束,处理办法：去掉重复部分,链接动画,F=3n2PLPH =33232 = 1,第三节 平面机构的自由度,F=3n2PLPH =34244 = 0 ?,可使传动可靠、平稳，传递更大功率。,3）两构件上两点间的距离保持恒定不变，若用两转动副杆联接，会
9、引入虚约束。,F=3n2PLPH =33240 =1,链接动画,F=3n2PLPH =34260 =0 ?,链接动画,第三节 平面机构的自由度,曲柄联动，转向相同，传动可靠。,F =原动件数 机构有确定运动,F = 3721 = 2,例：计算大筛机构的自由度，判断其运动确定性,复合铰链,虚约束,局部自由度,链接动画,链接动画,第三节 平面机构的自由度,不能。因为自由度为零，不能动。,1）绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。,2）该简图能否实现设计 者的意图？为什么？,案例分析,第三节 平面机构的自由度,运动确定,运动确定,运动确定,3）请画出改进方案，并计算其自由度。,第三节 平面机构的自由度,4）机械设计中，计算机构自由度有何意义？,可以判断机构的运动确定情况，初步排除错误！,第三节 平面机构的自由度,
